Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 4
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Моделювання різкозмінних індивідуальних графіків електричного навантаження промислового електропривода(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Закладний, О. О.; Прокопенко, В. В.В процесі розроблення й створення засобів контролю енергоефективності технологічних процесів на основі електроприводів виникає завдання, пов’язане з моделюванням індивідуальних графіків електричного навантаження електропривода. В аналітичному дослідженні електроспоживання важливим є обґрунтування математичної моделі випадкового процесу. Ця модель, з одного боку, повинна найбільш адекватно відображати властивості реального процесу електроспоживання, а з іншого боку - дозволяти провести дослідження цього процесу відомими теоретичними методами. Вихід варто шукати на основі компромісних рішень стосовно вибору найпростіших, але достатньо точних моделей, які найраціональнішим способом дозволять вирішити поставлені задачі. Ймовірнісний підхід до оцінки навантажень дозволяє найвірогідніше описати процес змінювання електричного навантаження в часі, з огляду на випадковий характер цього змінювання. Застосування даного підходу повинно базуватися на достовірних статистичних даних, що дозволяє забезпечити високу точність отриманих моделей. Завдання полягає в моделюванні випадкових процесів електроспоживання основним споживачем електричної енергії – електроприводом.Документ Відкритий доступ Діодні збудники безщіткового синхронного генератора середньої потужності(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Галіновський, О. М.; Реуцький, М. О.; Ленська, О. О.Метою роботи є порівняльний аналіз параметрів діодного збудника безщіткового синхронного генератора середньої потужності від числа пар полюсів допоміжної електричної машини, розробка рекомендацій по вибору числа пар полюсів допоміжної електричної машини та конструкції збудника. Проводиться попередній електромагнітний розрахунок допоміжної електричної машини з урахуванням початкового значення відносної величини результуючої електрорушійної сили, допустимих значень індукцій на всіх ділянках магнітопроводу в режимі форсировки, визначаються довжина магнітопроводу і опори обмотки ротора. За наслідками розрахунку моделі випрямляча в квазісталому режимі роботи уточнюється відносна величина результуючої електрорушійної сили допоміжної електричної машини. Узгоджуються параметри допоміжної електричної машини, випрямляча, уточнюється довжина збудника в цілому. При збільшенні числа пар полюсів допоміжної електричної машини: зменшуються втрати в обмотках, маса міді і сталі; збільшуються втрати в сталі, індуктивний опір обмотки ротора; знижується якість вихідної напруги збудника. Рекомендується застосування допоміжної електричної машини, яка забезпечує найбільший коефіцієнт корисної дії збудника, найменшу потужність автоматичного регулятора збудження, найменшу загальну довжину збудника.Документ Відкритий доступ Накопичувачі енергії. Основні типи та перспективи використання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Мирутенко, П. П.; Лістовщик, Л. К.У статті розглянуто обладнання для зберігання енергії, як ключового елемента ланцюга електропостачання. Необхідність накопичення енергії виникла ще на початку створення енергетичних мереж і, з розвитком технологій отримання, передачі та споживання енергії, актуальність створення і раціонального використання накопичувачів зростає. Створено вже досить багато типів накопичувачів, деякі з них доволі широко використовуються, багато є таких, які ще знаходяться на стадії випробовування, але мають хороші шанси на розвиток і інтеграцію в енергосистеми різних типів. В статті зроблено спробу провести аналізування основних типів накопичувачів енергії, які відрізняються між собою способом накопичення, енергії, типом енергії, часом зберігання, накопиченою потужністю, тощо, та узагальнено їх основні характеристики з метою порівняння між собою. Результати, які отримані в даній статті, дозволять попередньо вибрати певний тип накопичувача енергії в залежності від енергосистеми, яка проектується, що дасть можливість найбільш раціонально керувати енергопотоками в процесі передачі, накопичення енергії та її віддавання в мережу.Документ Відкритий доступ Щодо принципів відновлення електроенергетичної системи України(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Лазуренко, О. П.; Лисенко, Л. І.; Черкашина, Г. І.; Шокарьов, Д. А.Цілеспрямовані атаки російським агресором об’єднаної енергетичної системи України призвели до її суттєвих руйнувань. Наразі вже близько 50% енергетичної інфраструктури країни зруйновано. Незважаючи на це, система, завдяки професійним, героїчним, відчайдушним зусиллям фахівців галузі продовжує працювати та живити кінцевих споживачів. Також, не можна не враховувати закладений при побудові високий рівень надійності системи, що проявляється в значній кількості джерел генерації, розосереджених за територією України, та високому рівні резервування зв’язків між елементами системи. Попри це, воєнні дії показали слабкі («вузькі») місця об’єднаної енергетичної системи України, у тому числі високий рівень залежності послуг теплопостачання від наявності електричної енергії. Таким чином, необхідна концепція нової, «переможної» енергетичної системи України, у складі і формі якої, будуть враховані усі переваги та недоліки існуючої системи, передовий досвід фахівців галузі, надсучасні технології. Дана стаття присвячена окремим питанням відновлення енергетики України на принципах резервування та керованості. У статті запропонована система керування електричними приладами кінцевого споживача.Документ Відкритий доступ Технічне й екологічне обґрунтування вибору типорозмірів гідротурбін для низьконапірних малих ГЕС(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Зінь, М. М.У роботі проведено дослідження проблем спорудження в Україні нових і експлуатації діючих мережевих низьконапірних малих ГЕС потужності до 100 кВт на базі осьових пропелерних турбін, які працюють «за водотоком» (тобто підлаштовуються під витрату води в річці) і спільно з електрогенераторами виробляють електроенергію для її збуту державі за пільговим «зеленим» тарифом. Метою дослідження є зведення до мінімуму згубного впливу на довкілля генерувальних об’єктів малої гідроенергетики за умови забезпечення високих технічних показників їх роботи. Під час вирішення поставлених у роботі завдань було використано аналітичний метод. Результатами дослідження є аналітично обґрунтовані рекомендації підприємствам та організаціям, діяльність яких прямо чи опосередковано пов’язана з малою гідроенергетикою, щодо того, які саме типорозміри гідротурбін повинні випускатися, а також яка кількість і яких саме турбін має бути встановлена на кожній конкретній низьконапірній малій гідроелектростанції. Запропонований підхід до компонування машинних майданчиків низьконапірних малих ГЕС дозволить суттєво спростити на стадії проектування вибір основного обладнання цих станцій і зведе нанівець на стадії експлуатації згубний вплив ГЕС на життєдіяльність річкової флори та фауни.Документ Відкритий доступ Впровадження в Україні мереж напругою 20 кв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Іськова, М. С.; Буряк, А. Р.; Кирик, В. В.Проблематика У зв’язку з війною мережі середньої напруги перебувають у вкрай тяжкому стані, окрім цього вони мають високий ступінь зношеності електрообладнання і низький рівень автоматизації. В енергосистемі України назріла необхідність розв’язання задачі модернізації мереж середньої напруги та переведення їх на новий клас номінальної напруги 20 кВ. Мета дослідження Загальний огляд мереж 20 кВ та організація їх топології з відновлювальними джерелами енергії та «накопичувачами енергії». Методика реалізації В роботі для дослідження «накопичувачів енергії» використано модель мережі в програмному пакеті MatLab. Дослідження ефективність роботи «накопичувачів енергії» проведено у варіативності потужності до загального навантаження, а також часу підключення до мережі. Результати дослідження Доведено необхідність переведення напруг 6 (10) кВ на вищий рівень 20 кВ. Розглянуто різні способи заземлення нейтралі мереж середньої напруги та визначено найефективніші режими заземлення нейтралі для мереж 20 кВ: через дугогасний реактор або через резистор. Проведено порівняльний аналіз мереж з використанням накопичувачів енергії та без них. У мережах 20 кВ без використання накопичувачів енергії буде зростати споживання енергії з мережі та втрати потужності. При використання накопичувачів вони постійно приєднані в мережу та мають власні втрати потужності. Батареї увімкнені в мережу 20 кВ призводять до коливального процесу, який носить затухаючий характер (впродовж 2-х секунд). Висновки Перехід з рівня напруги 6 (10) кВ на 20 кВ дозволить суттєво підвищити ефективність функціонування розподільних мереж та зменшити втрати електроенергії. Встановлення накопичувачів енергії в розподільні мережі 20 кВ дозволить впровадити нові інтелектуальні системи для забезпечення інтересів безпеки, економії і енергоефективності та створить передумови для впровадження концепції Smart Grid.Документ Відкритий доступ Нечітке моделювання комутаційного обладнання для задач оцінки ризику виникнення аварійних ситуацій в енергосистемі при відмовах електрообладнання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Бардик, Є. І.; Бондаренко, О. Л.На сьогоднішній день в електроенергетиці України особливо важливими є питання оцінки ризику експлуатації ЕЕС внаслідок відмов електрообладнання, пов’язаних перш за все зі значним рівнем його старіння і низькими темпами заміни, а також з можливим одночасним аварійним виведенням з експлуатації декількох елементів внаслідок терористичних атак. Для оцінки ризику виникнення аварійних ситуацій в ЕЕС при відмовах електрообладнання пропонується лінгвістична модель визначення загального спрацьованого ресурсу та імовірності відмови елегазових високовольтних вимикачів різних типів на основі агрегування інформації щодо технічного стану окремих функціональних вузлів. Запропоновано підхід для врахування значущості окремих елементів вимикача в частині впливу на загальний спрацьований ресурс ваговими коефіцієнтами, які визначаються на основі статистики по відмовам. Результатом визначення загального спрацьованого ресурсу є можливість оцінки імовірності його відмови на інтервалі часу спостереження. Налаштування і адаптація розробленої лінгвістичної моделі елегазового вимикача до реальних умов експлуатації забезпечується корегуванням параметрів функцій належності термів вхідних лінгвістичних змінних з використанням вагових коефіцієнтів і нечіткого логічного висновку із середньозваженою істинністю. Розроблена лінгвістична математична модель оцінки технічного стану та імовірності відмови елегазових вимикачів може бути використана як складова комплексу програм аналізу ризиків в ЕЕС та формування превентивних дій щодо забезпечення експлуатаційної надійності електрообладнання і режимної надійності ЕЕС при аварійних відмовах обладнання.Документ Відкритий доступ Overview of factors affecting the estimation of lightning shielding performance of overhead transmission lines(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Trotsenko, Y. O.; Peretyatko, J. V.; Dixit, M. M.; Hohol, V. V.This paper examines the risk of lightning stroke to overhead transmission line. The estimation procedure for the lightning performance of overhead power lines is based on the selected lightning attachment model, available lightning parameter statistics, the transmission tower design and voltage levels, type of overvoltage and other characteristics. In this paper the overview of factors affecting the estimation of lightning shielding performance of overhead transmission lines was performed. Among the factors that can affect the estimation accuracy, one can list insufficiently accurate data on the ground flash density in the area of interest and lack of complete data on statistical distribution of lightning current magnitudes. The paper shows that the influence of wind on the increase in the horizontal exposed distance of the phase conductor is not also taken into account. In this research traditional electro-geometric model was used for estimation of lightning performance of 220 kV overhead power line. Results obtained suggest that swing of suspension insulator strings caused by strong winds may lead to increased risk of lightning shielding failure during thunderstorm. Calculation performed for 3 kA lightning current magnitude shows that at swing angle equal to –1 degree, the horizontal unprotected distance of phase conductor increases by 3.1%, that corresponds to 5.240 m uncovered width. When the swing angle is increased to –5 degree, the uncovered width is increased by 15.8% that corresponds to 5.885 m uncovered width. It is proposed that an increase in the risk of lightning shielding failure as a result of wind load can be accounted by applying an appropriate correction factor in expressions for calculation of shielding failure rate, shielding failure flashover rate, etc. Proposed correction factor should account frequency and strength of wind in the area of transmission line route and depend on transmission line voltage level and tower design. Further efforts should be focused on obtaining and justifying the numerical values of this correction factor.Документ Відкритий доступ Визначення оптимальних пакетів енергоефективних заходів для громадських будівель(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Чернецька, Ю. В.; Бориченко, О. В.; Єгоренко, А. А.Стаття присвячена проблематиці підвищення енергетичної ефективності громадських будівель, що утримуються за рахунок державного та/або місцевих бюджетів. Запропоновано застосування оптимізаційного моделювання для визначення оптимальних пакетів енергоефективних заходів за критерієм максимуму досягнутої економії паливно-енергетичних ресурсів. Апробація математичної моделі на реальних даних показала свою практичну цінність – у залежності від заданого бюджетного обмеження визначено оптимальні пакети енергоефективних заходів для громадських будівель (на прикладі м. Запоріжжя). За результатами обчислювальних експериментів виявлено енергоефективні заходи із найкращим та найгіршим співвідношеннями показників вартості впровадження та досягнутої економії паливно-енергетичних ресурсів. Показано вплив додаткових обмежень на формування оптимального пакету енергоефективних заходів для прийняття обґрунтованих та раціональних рішень щодо інвестування у проєкти підвищення енергетичної ефективності громадських будівель.Документ Відкритий доступ Прогнозування інтенсивності тепловіддачі в субстратах біогазової технології(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Ткаченко, С. Й.; Власенко, О. В.Для нашої країни розробка технологій енергозбереження та захисту навколишнього середовища знаходиться на етапі розробки, тому є потреба в економічно вигідному визначенні інтенсивності теплообміну в багатофазному багатокомпонентному середовищі, оскільки існує питання у виробництві енергозберігаючого теплоенергетичного обладнання. У роботі розглядається теплообмін субстрату з діючої біогазової установки. В загальному субстрати складаються з трьох фаз, а саме рідкої (вода та розчин), твердої (рослинні домішки, листя, гній тварин) і газу (бульбашки біогазу). Наявність різних домішок у суміші може змінити її реологічні властивості залежно від природи субстрату та його контексту. У біогазових технологіях різні субстрати мають різні теплофізичні властивості. Найбільшу складність становить вимірювання теплопровідності, інші теплофізичні властивості можна оцінити за допомогою існуючих методів. Для використання наведеного методу по прогнозуванню інтенсивності теплопереносу в субстратах біогазової технології авторами накопичено спостереження і експериментальні результати на експериментальному стенді на рідинах із відомими теплофізичними властивостями. В біогазових технологіях існує проблема визначення інтенсивності теплообміну в багатофазних та багатокомпонентних середовищах, при її вирішенні доцільно використовувати теорію регулярного теплового режиму. На представленому експериментальному стенді отримано масив інформації по «модельним рідинам» з відомою інформацією по теплофізичним властивостям, на основі якої виводиться залежність по теплообміну у критеріальному вигляді. У випадку, який розглядається, в якості вихідних даних фігурує лише зразок багатофазного рідинного середовища, теплофізичні властивості якого обмежені, в літературі можуть бути лише фрагменти інформації. В роботі, відносно визначення інтенсивності теплообміну, наведені лише рекомендації загального характеру.Документ Відкритий доступ Впровадження базових міжнародних стандартів Smart Grid в Україні: сучасний стан справ(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Кириленко, О. В.; Блінов, І. В.; Денисюк, С. П.; Зайцев, Є. А.; Васильченко, В. І.Розглянуто основні складові базової моделі архітектури Smart Grid згідно стандарту IEC TR 63097:2017 «Smart Grid Roadmap». Визначено перелік та проаналізовано стан впровадження базових та особливо важливих міжнародних стандартів, які мають значний вплив на застосування Smart Grid. Виділено групу стандартів, які описують основні принципи застосування систем Smart Grid, що є об'єднуючими та дозволяють усунути невідповідності між іншими існуючими стандартами, забезпечити їх узгодження. Обґрунтовано розроблення стратегії та створення дорожньої карти для прийняття сучасних європейських та міжнародних стандартів в Україні в галузі Smart Grid. Наведено перелік актуальних напрямків і функціональних системи, що необхідні для реалізації складових концепції Smart Grid і потребують детального аналізу для встановлення рівнів пріоритету під час впровадження в Україні відповідних сучасних європейських та міжнародних стандартів. Бібл. 20, рис. 1., табл.5.Документ Відкритий доступ Зняття з експлуатації АЕС України. Прогнозне визначення типів і кількості радіоактивних відходів на оремих етапах зняття з експлуатації(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Філатов, В. І.; Сорока, О. І.На сьогодні постає важливе питання збереження навколишнього середовища та покращення умов життя людства. Враховуючи це, атомна генерація рахується однією з найчистіших галузей по виробітку електроенергії і при цьому виділяються високим рівнем забезпечення безпеки та надійності. Разом з процесом виробництва електроенергії утворюється достатня кількість експлуатаційних радіоактивних відходів (РАВ) та відпрацьованого ядерного палива, які накопичуються на майданчику АЕС і потребують перероблення і захоронення в найближчому майбутньому. Інфраструктура для поводження з РАВ недостатньо розвинена та організована, що не дозволяє їх довготривалому зберіганню. Проблема стане вагомою на момент зняття з експлуатації перших реакторних установок в Україні. Наведене дослідження, опираючись на 10й фундаментальний принцип безпеки МАГАТЕ “Захисні заходи по зменшенню наявних або нерегульованих радіаційних ризиків” та низку нормативних документів й керівництв МАГАТЕ, дозволить своєчасно визначити площі й кількості спеціалізованих сховищ, а також впровадити до використання новітніх технологій. У публікації аналізується питання поводження з РАВ та необхідність планування останнього етапу управління життєвим циклом ядерної установки, оскільки цей процес найбільш небезпечний через можливість надмірного опромінення персоналу та викиду радіоактивних продуктів розпаду ядерного палива за межі АЕС. Робота містить рекомендації щодо прогнозного визначення видів та кількості РАВ на прикладі окремої системи важливої для безпеки – системи охолодження активної зони низького тиску ВВЕР-440 (В-213) Рівненської АЕС. У результаті дослідження виділені етапи зняття з експлуатації найбільш радіоактивного обладнання та елементів другого каналу вказаної системи безпеки. Отримані кількість та типи РАВ системи в кінці зняття з експлуатації створюють підґрунтя для наступного поводження з РАВ, що являється позитивною стороною раннього планування зняття АЕС з експлуатації.Документ Відкритий доступ Концепція підвищення енергетичної та екологічної безпеки через утилізацію пластикових відходів і відпрацьованих шин(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Докшина, С. Ю.; Бойченко, С. В.; Розен, В. П.; Шкільнюк, І. О.; Куберський, І. О.Накопичення неутилізованих пластикових відходів та зношених шин становлять велику загрозу для людства. Попри зручності та користь, що приносять вироби з даних матеріалів, їх відходи забруднюють ґрунти та водойми, атмосферу, та становлять загрозу для здоров’я людей. Проблема полягає в тому, що пластик та зношені шини мають досить довгий термін розкладу, а їх переробка потребує значних економічних ресурсів та налагодженої екологістики. Так, щороку до океанів потрапляє більше 8 млн тон пластику, а звалища зношених шин збагачуються на 7 млн тон. Окрім цього, внаслідок воєнних дій, енергетична та екологічна безпеки України знаходяться під загрозою. Масові пожежі, велика кількість утворених відходів на наших землях, ракетні атаки по об’єктах інфраструктури – все це потребує пошуку шляхів підвищення енергетичної та екологічної безпек. Одним з шляхів підвищення останніх, є утилізація небезпечного пластику та відпрацьованих шин хімічним шляхом, внаслідок чого можливо отримати паливо. Тому, у статті досліджено енергетичний потенціал отримання палива від відходів пластику та зношених шин в Україні. За результатами проведеного дослідження, вже наявний потенціал отримання палива від пластику та зношених шин, що утворились на спеціально облаштованих звалищах до кінця 2020 року становить в середньому 11,31 та 2,56 тис. т палива відповідно. Щорічний потенціал отримання палива, від залишків пластикових відходів становить в середньому 19,56 тис.т палива, а від зношених шин – 6,77 тис. т палива. При налагодженні екологістики зі збору накопичених неутилізованих відходів пластику до 2030 року в середньому можливо отримати 275,07 тис.т палива, а від зношених шин – в середньому 143,59 тис. т. Отримані значення свідчать про те, що налагодження екологістики пластику та зношених шин, сприяє забезпеченню енергоощадності їх використання, покращенню здоров’я людей та тварин, а також підвищенню енергетичної та екологічної безпек України та економіки підприємств. Дослідження виконуються у рамках проєкту «Розроблення технології виробництва нових екологічно безпечних високооктанових авіаційних бензинів із вітчизняної сировини» за рахунок державного бюджету згідно Розпорядження Кабінету Міністрів України від 12 серпня 2022 р. № 713-р «Про затвердження переліку науково-технічних (експериментальних) розробок в рамках виконання державного замовлення на найважливіші науково-технічні (експериментальні) розробки та науково-технічну продукцію у 2022 році» (реєстраційний номер 2020.01/0242).Документ Відкритий доступ Світові тенденції впровадження відновлюваних джерел енергії та особливості їх реалізації при відновленні економіки України(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Денисюк, С. П.; Бєлоха, Г. С.; Чернещук, І. С.; Лисий, В. В.Розглянуто світові тенденції впровадження відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та особливості їх реалізації при відновленні економіки України. Показано, що світовий енергетичний сектор переживає фундаментальну трансформацію, тому є необхідною розробка нової парадигма енергетичної безпеки, яка забезпечить надійність та доступність при одночасному скороченні викидів, а зелена енергетика є безумовним світовим трендом найближчих десятиліть. Визначено, що диверсифікація нашого енергопостачання шляхом інвестування у ВДЕ є одним із перспективних шляхів захистити себе від ризиків енергетичної залежності. Проаналізовано стан та ефективність використання ВДЕ на початку третього десятиліття ХХІ ст. (за даними Renewable Energy Policy Network for the 21st Century та The International Renewable Energy Agency). Надана консолідована енергетична та кліматична статистика за 2021 р. згідно документа World Energy & Climate Statistics – Yearbook 2022 (Світова енергетична та кліматична статистика – щорічник 2022) з співставлення статистичних даних окремих країн та України. Аналіз ефективності впровадження різних типів ВДЕ на рівні світових ринків та України за період 2010–2021 рр. та 2020–2021 рр. оцінено з використанням середніх розрахункових собівартостей виробництва електроенергії протягом усього життєвого циклу цих електростанцій (LCOE). При розгляді європейської політики у сфері ВДЕ та енергоефективності представлено графік розвитку відновлюваної енергетики в ЄС та характеристика план REPowerEU, розроблений Європейською Комісією, де викладено курс на зменшення споживання нафти та газу в цілому, а також впровадження та використання «зелених» джерел енергії. Наведена детальна характеристика розвитку відновлюваної енергетики в Україні у 2020–2021 рр., а також світові тренди ВДЕ, що впливатимуть на відбудову економіки України. Показано вплив повномасштабної війни, розв’язаної росією проти України, на функціонування відновлюваної енергетики в Україні, виділено основні напрямки відновлення нашої країни у повоєнний час з використанням ВДЕ.