Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 3
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Метод ідентифікації небезпек та прогнозування виникнення надзвичайних ситуацій у разі забруднення ґрунту сполуками важких металів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Панасюк, І. В.; Третякова, Л. Д.; Мітюк, Л. О.У статті проаналізовано причини виникнення небезпек, які призводять до техногенних надзвичайних ситуацій із забруднення ґрунтів сільськогосподарського призначення, поверхневих і підземних вод. Наведено наслідки для здоров’я населення у разі вживання води та продуктів із забруднених джерел. Запропоновано метод ідентифікації небезпек та прогнозування виникнення надзвичайних ситуацій у разі забруднення ґрунту сполуками важких металів. Джерелом виникнення надзвичайних ситуацій можуть стати ділянки довготривалого зберігання відходів виробництва. Початкова необхідна умова формування поля математичної моделі – наявність у поверхневому шарі ґрунту хімічних сполук шкідливих елементів з концентрацією, яка перевищує граничнодопустиму, а також інформація про структуру ґрунту та його характеристики (коефіцієнт молекулярної дифузії, об'ємна вологість), та умови зберігання шламу на території підприємства. Реалізація методу дає змогу оцінити змінення в часі рівня засоленості ґрунтів та глибини проникнення хімічних сполук. Практичне використання методу дало змогу виявити головні небезпеки під час довготривалого зберігання відходів гальванічного виробництва на відкритих ділянках. Визначена динаміка збільшення рівнів засолення ґрунту та глибини проникнення важких металів за двадцять років зберігання, а також оцінена можливість потрапляння небезпечних сполук до ґрунтових вод. Наведено рекомендації щодо способів запобігання виникнення надзвичайних ситуацій та обґрунтовано потребу у впровадженні методів вторинної переробки відходів виробництва та покращення утилізації шкідливих відходів.Документ Відкритий доступ Уроки аварїї на АЕС Fukushima-Daiichi для безпеки ядерної енергетики України(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Кондратюк, В. А.; Письменний, Є. М.; Остапенко, І. А.; Федоров, Д. О.Основними причинами руйнівних парогазових вибухів з катастрофічними екологічними наслідками в процесі аварій на АЕС Fukushima-Daiichi стала втрата герметичності контурів пасивних систем безпеки відведення залишкових тепловиділень реактора та критичної для безпеки функції відведення залишкових тепловиділень у басейні витримки відпрацьованого ядерного палива. Основний урок Фукусімської аварії для екологічної безпеки ядерної енергетики України – необхідність передбачити можливість виникнення малоймовірних аварійних подій, що мають катастрофічні екологічні наслідки. До таких малоймовірних подій належать: затоплення проммайданчика АЕС, повне тривале знеструмлення , парогазові руйнівні вибухи, спільна дія зовнішніх екстремальних явищ. Виходячи з цього сформульовані наступні уроки Фукусімської аварії для ядерної енергетики України щодо малоймовірних аварійних подій із катастрофічними екологічними наслідками: урок 1 - необхідність надійної ізоляції приміщень дизель-генераторів зовнішніх екстремальних явищ; урок 2 - необхідність удосконалення стратегій та способів керування аваріями з повним тривалим знеструмленням та урок 3 - необхідність визначення умов парогазових вибухів. Уроки Фукусімської аварії та відомі результати аналізу умов вибухонебезпечності в ядерних енергоустановках із ВВЕР визначають необхідність удосконалення методів моделювання умов та наслідків парогазових вибухів на динамічних етапах аварійних процесів. Уроки Фукусімської аварії та результати розрахункового моделювання аварій з повним тривалим знеструмленням ядерних енергоустановок з ВВЕР визначають необхідність удосконалення стратегій та способів запобігання та управління аваріями з повним тривалим знеструмленням. Перспективним підходом є комплексне застосування додаткових пасивних систем безпеки забезпечення функції підживлення парогенераторів турбонасосами (область щодо підвищених тисків) та природною циркуляцією (область щодо знижених тисків).Документ Відкритий доступ Модуль спряження RELAP5-CFX: тестування на простих теплогідравлічних моделях(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Онищук, Ю. А.; Клевцов, С. В.Сучасним напрямом у дослідженні безпеки атомних електричний станцій є забезпечення максимального рівня деталізації моделювання процесів при задовільному рівні обчислювальних ресурсів. Одним із підходів до вирішення такого завдання є спільне застосування у спряженні спеціального програмного забезпечення з підвищеними рівнями деталізації, наприклад системних теплогідравлічних кодів з кодами обчислювальної гідродинаміки. В даній статті приведено опис розробленого модулю спряження між системним теплогідравлічним кодом RELAP5/Mod. 3.2 та кодом обчислювальної гідродинаміки CFX, із застосуванням зовнішньої явної схеми спряження без перекриття, в якій CFX виступає в якості головного коду, а RELAP5 – другорядного. Розробка даного модулю є частиною роботи з комплексного спряженого моделювання важких аварій та дає можливість з прийнятними витратами ресурсів та з високим рівнем деталізації моделювати визначальні процеси і явища, що відбуваються під час важкої аварії в межах корпусу реактора за допомогою CFD-моделі, а елементи реакторної установки – за допомогою RELAP5-моделі. Для відпрацювання технології спряження виконано тестування модулю на спрощених об’єктах – послідовно з’єднаних RELAP5- та CFD-моделях горизонтальних труб, а також на замкненому контурі. Зважаючи на подальше застосування модуля спряження на повноцінній моделі РУ ВВЕР-1000 тестування проводилось для трьох основних типів інтерфейсу: «вхідний потік», «вихідний потік» та їх поєднання «вхідний/вихідний потік» на замкненому контурі. По завершенню тестування виконано оцінку достовірності результатів розрахунків, отриманих в спряженні, шляхом їх порівняння з результатами автономних розрахунків в RELAP5. Зроблено висновки щодо можливості застосування розробленого модулю спряження RELAP5-CFX на більш складних та масштабних RELAP5- та CFD-моделях.Документ Відкритий доступ Технологічна енергоємність комбінованих циклів парогазових станцій(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Горський, В. В.У роботі розглядається когенераційне виробництво теплової та електричної енергії на теплових станціях із парогазовими установками комбінованого циклу. Електростанції комбінованого циклу є складними газо-паровими системами, в яких високотемпературні газоподібні продукти згорання палива в газовій турбіні ефективно утилізуються в котлі утилізаторі для вироблення пари, яка подається в парову турбіну для вироблення теплової та електричної енергії. Для визначення технологічної енергоємності таких станцій було розглянуто весь цикл отримання енергоносіїв. Приведено основні характеристики комбінованих циклів та розраховано технологічну енергоємність відпуску енергоносіїв. Наведено основні переваги та недоліки даних установок, а також зроблено порівняння паротурбінних та парогазових станцій із визначенням можливого потенціалу енергозбереження при заміщенні.Документ Відкритий доступ Modern technologies for increasing the energy and environmental efficiency of energy production(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Varlamov, G. B.; Mitchenko, I. O.; Jiang Jianguo; Zhang Weijie; Wu ZongyanThe problems of energy efficiency of energy production along with improving the environmental safety of enterprises are becoming increasingly relevant. One of the ways to solve these problems is the implemention of effective technologies, which include microflare incineration technology (MIT-technology) of gaseous fuels. The use of MIT- technology, in addition to a significant reduction in harmful emissions into the atmosphere, can simultaneously increase the energy efficiency of thermal power plants. A significant positive effect can also be achieved by using contact energy exchange plants. A striking example of such a gas-steam plant “Aquarius” the operation of which exceeds the efficiency of gas turbine plants by 10-12% with a simultaneous significant decrease in the concentration of toxic nitrogen oxides NOx and carbon monoxide CO in flue gases.Документ Відкритий доступ Визначення розподілу температурного поля в стержнях обмотки статора турбогенераторів типу ТВВ для контролю та діагностики(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Виговський, О. В.; Чумак, В. В.; Цивінський, С. С.Турбогенератори були і залишаються найбільш ненадійним елементом на АЕС України. Найнебезпечнішими порушеннями в роботі турбогенераторів типу ТВВ є повна або часткова закупорка порожнистих провідників обмотки статора. Системи оперативного контролю та технічної діагностики на сьогодні в ряді випадків не справляються з виявленням цих явищ. Комплексне застосування адекватних математичних моделей, показань штатної системи теплового контролю і нових діагностичних ознак дають можливість з достатньою для практичних цілей точністю виявляти закупорки порожнистих провідників обмоток статора цих турбогенераторів. Метою роботи є розробка програми розрахунку тривимірного температурного поля в стрижнях обмотки статора турбогенератора типу ТВВ-1000-2У3, з урахуванням при цьому температурного поля осердя статора, проведення тестового розрахунку і порівняння експериментальних і розрахункових даних. Поставлена задача вирішується за допомогою методу скінченних різниць з застосуванням інтегро-інтерполяційного методу.Документ Відкритий доступ Стиснення повітря при замерзанні води в резервуарі та його використання для зливання води з сонячних колекторів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Пуховий, І. І.; Назарова, І. О.Розглядається використання ефекту збільшення об’єму льоду при замерзанні води для стиснення повітря в резервуарі, частково заповненому водою. Метою дослідження є створення умов для руху поверхні льоду та визначення кінцевого тиску повітря після замерзання води. Розроблений спосіб стиснення повітря та виконані теоретичні і експериментальні дослідження кінцевого тиску повітря. Проведена експериментальна перевірка запатентованого способу стиснення повітря з забезпеченням рухомої поверхні льоду шляхом накладання теплоізоляції на повітряну камеру верхівки резервуару. Для цього виготовлені два стискувачі повітря різного розміру з використанням холоду з повітря та з суміші льоду з сіллю. Отримані надлишкові тиски повітря від 0,3 до 0,5 бар. Проведений термодинамічний аналіз процесу. Отримане рівняння для визначення тиску при повному замерзанні води, при постійному перерізі стискувача повітря. Розрахунки стиснення близькі до експериментальних даних. Дослідження показали реальну технічну можливість стиснення повітря при замерзанні води в жорсткому герметичному резервуарі та його використання для автоматичного зливання води з сонячних колекторів при початку морозів. Запропонований і експериментально досліджений спосіб забезпечення руху льодяної поверхні відносно стін резервуару при стисненні повітря в резервуарі, шляхом теплоізоляції повітряного простору. Основні результати досліджень: отримано: термодинамічним аналізом рівняння для кінцевого тиску стиснутого льодом повітря;при використанні резервуару з постійним горизонтальним перерізом кінцевий тиск не залежить від площі перерізу і зростає з підвищенням рівня води; проведені експерименти на двох установках показали, що надлишковий тиск сягає 0,3 – 0.5 бар; резервуар з водою, що замерзає, пропонується використовувати як температурний датчик, а стиснене повітря може приводити в рух клапан прямої дії; розрахунки часу замерзання води для стиснення повітря показали його значне скорочення при зростанні коефіцієнта оребрення резервуару.Документ Відкритий доступ Modeling and analyzing the effect of connection to the network of a harmonic source having various total harmonic distortion factors on load signal waveforms(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Peretyatko, J. V.; Trotsenko, Y. O.; Polishchuk, N. O.This article examines the effect of a network connected source of harmonics having a total harmonic distortion factor varying from 5% to 15% on load voltage and current waveforms. When a source of higher harmonics is connected to the network, both in the network and in the load, the effective values of voltage and current increase, that can negatively affect the cable line insulation, accelerating its destruction and aging. To analyze the consequences of a power quality deterioration, a 20 kV network was simulated, consisting of a 20 kV symmetrical generator, an XRUHAKXS-20(1x120/50) power cable line 20 km long, a step-down transformer 20/0.4 kV with a power of 2 MVA, with windings connected in delta-star, and a three-phase symmetrical load. The values of the currents flowing through the cable conductor, obtained as the result of simulation were used to calculate the voltage drop between the cable conductor and its shield. Results obtained show that the connection of a harmonic distortion source to a network leads to a magnification of a current flowing through the cable conductor by more than 2%. The model proposed in the article can be used further for a more detailed study of solar photovoltaic plants connection to the grid. One of the biggest problems regarding solar power plants is that its electricity generation is intermittent. Thus, future efforts should be focused on modeling and studying the higher harmonics generation during switching on and off of the solar photovoltaic plants.Документ Відкритий доступ Оцінка енергоспоживання бурового інструменту при бурінні свердловин на закарстованих породних блоках(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Жукова, Н. І.; Крючков, А. І.; Зайченко, С. В.; Смоляр, В. Г.Статтю присвячено аналізу витрат енергії у процесі буріння свердловин в закарстованих породних блоках. В роботі наведено результати експериментальних та аналітичних досліджень процесу буріння та витрат енергії на руйнування масивів гірських порід зі складною структурою, яка характеризується наявністю карстових порожнин. Проведено моніторинг роботи бурового станка в процесі буріння закарстованого блоку гірських порід. В статті для оцінки рівня енергоспоживання буровим станком запропоновано використання критерію енергоємності процесу буріння свердловин. На основі проведених досліджень встановлена залежність потужності обертача бурового станка від продуктивності буріння свердловин та визначена залежність питомої енергоємності буріння гірської породи від продуктивності буріння. Результати проведених аналітичних і експериментальних досліджень з визначення геологічних структур колонок свердловин за енергоємністю процесу їх буріння дозволяють розробляти конструкції свердловинних зарядів для ефективного та безпечного руйнування складноструктурних масивів гірських порід.Документ Відкритий доступ Особливості побудови та використання систем накопичення енергії у розподільних мережах(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Жаркін, А. Ф.; Попов, В. А.; Ярмолюк, О. С.; Наталич, В. О.У статті аналізуються особливості та сформульовано рекомендації щодо найбільш ефективного використання систем накопичення енергії у розподільних системах і мікросистемах в умовах розширення впровадження локальних відновлюваних джерел енергії. Узагальнено інформацію щодо різних технологій акумулювання енергії та сформульовано рекомендації відносно ефективного їх застосування для різних додатків в електроенергетиці. Розглянуто функції, які можуть і повинні вирішувати системи накопичення енергії у розподільних мережах, у результаті чого обґрунтовується доцільність формування гібридних систем накопичення. На основі аналізу бібліографії та розгляду міжнародного досвіду визначено завдання, які потребують подальших поглиблених досліджень для обґрунтованого вибору структури, параметрів, місць розміщення та режимів роботи гібридних систем накопичення енергії з урахуванням специфіки побудови та режимів роботи вітчизняних систем розподілу електричної енергії за умов інтеграції в них різноманітних локальних джерел енергії.Документ Відкритий доступ Визначення втрат електричної енергії на основі прогнозів вузлового електричного навантаження(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Шиманюк, П. В.; Мірошник, В. О.; Блінов, І. В.В дослідженні запропоновано використання методів прогнозування на основі штучних нейронних мереж для розрахунку та прогнозування втрат електричної енергії. Розрахунок втрат електричної енергії виконувався на тестовій мережі CIGRE. Для визначення втрат електричної енергії було розроблено декілька підходів: прогноз втрат електричної енергії за допомогою штучних нейронних мереж, та розрахунку втрат використовуючи прогноз вузлового навантаження на основі штучних нейронних мереж, які порівнювались з класичним методом розрахунку втрат за коефіцієнтами літнього та зимового максимуму навантаження В залежності від задач прогнозування, при використанні штучних нейронних мереж величина втрат електричної енергії в розподільчих мережах зменшилась в тричі у порівнянні з розрахунком втрат за допомогою коефіцієнтів.Документ Відкритий доступ Комплексна підготовка фахівців у галузі електричної інженерії на кафедрі електропостачання КПІ ім. Ігоря Сікорського(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Попов, В. А.; Коцар, О. В.; Ткаченко, В. В.; Дерев’янко, Д. Г.; Бориченко, О. В.Концепція «зеленого» енергетичного переходу передбачає передусім трансформацію поглядів на розвиток енергетики, зокрема, електроенергетики у контексті її екологізації та декарбонізації з особливою увагою до проблем боротьби зі змінами клімату в рамках парадигми сталого розвитку. Така трансформація потребує виховання високоякісних фахівців – енергетиків, зокрема, електроенергетиків, які усвідомлюють нову роль і місце споживача в лібералізованих ринках електричної енергії в рамках концепції Smart Grid. Наскрізна дворівнева підготовка на кафедрі електропостачання КПІ ім. Ігоря Сікорського бакалаврів та магістрів професійних за освітньо-професійними програмами «Системи забезпечення споживачів електричною енергією» і «Енергетичний менеджмент та енергоефективні технології» спеціальності 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» в галузі знань 14 «Електрична інженерія» дозволило забезпечити промислові, енергетичні, комунальні, комерційні та інші компанії і організації, а також органи влади і місцевого самоврядування України кваліфікованими фахівцями з електропостачання міст промислових підприємств і об’єктів сільського господарства та енергетичного менеджменту, здатними спільно розв’язувати комплексні завдання з надійного електропостачання споживачів якісною електричною енергією з впровадженням енергоефективних технологій, скорочення використання викопного палива і зменшення шкідливих викидів на засадах сталого розвитку.Документ Відкритий доступ Критерії оцінювання встановленої трансформаторної потужності на розподільчих підстанціях електричних мереж(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Яндульський, О. С.; Моссаковський, В. І.Робота присвячена підходам щодо визначення та обґрунтування оптимальної величини потужності трансформаторів на розподільчих підстанціях. Підбираючи трансформатор під графік електричного навантаження споживачів розподільчої підстанції в електричній мережі, потрібно забезпечити повне використання кожної одиниці встановленої трансформаторної потужності. На прикладах трьох трансформаторів, що належать до класів напруги 10 кВ, 35 кВ та 110 кВ показано обчислення оптимальної величини трансформаторної потужності, виконано підбір цієї потужності, виходячи з наявної номенклатури трансформаторів даного класу напруги. Здійснено техніко-економічне порівняння можливих варіантів у кількості та потужності трансформаторів для набору оптимальної потужності. В якості оцінки встановленої трансформаторної потужності слугують втрати активної енергії, прибуток від передачі активної енергії та функція сумарних дисконтованих затрат. Обрані до встановлення на підстанцію трансформатори перевіряються на можливість працювати за найбільшого рівня температури оточуючого середовища +40С,виходячи із температури найбільш нагрітої точки на поверхні ізоляції обмоток. Робота завершується порівнянням результатів двох підходів до оцінки часу напрацювання та залишкового ресурсу ізоляції, - коли найбільш нагріта точка вважається нерухомою і коли вона здійснює переміщенні при зміні величини електричного навантаження.Документ Відкритий доступ Аналіз підходів до визначення кількості теплової енергії на потреби гарячого водопостачання під час енергосертифікації будівель(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Находов, В. Ф.; Шовкалюк, Марина Михайлівна; Микита, Є. О.В Україні на законодавчому рівні введено обов’язкову енергетичну сертифікацію для окремих типів нових будівель та будівель, що реконструюються. Крім того, для отримання фінансування термомодернізації будівель від різних інвестиційних фондів необхідно виконати енергетичний аудит та обґрунтувати енергозберігаючі заходи, оцінити клас енергоефективності. В Україні діє комплекс нормативно-правових актів, методичних документів, будівельних норм та стандартів в сфері енергетичної сертифікації, який постійно оновлюється. Національна методика розрахунку показників енергетичної ефективності будівель та підзаконні акти декілька разів змінювалися, зокрема в частині урахування енергопотреби на гаряче водопостачання, що в свою чергу, впливало на клас енергоефективності. В статті оцінено вплив різних підходів до розрахунку та урахування додаткових надходжень від трубопроводів гарячої води на прикладі багатоповерхової будівлі. В рамках досліджень проведено детальне енергетичне обстеження із застосуванням інструментальних та аналітичних методів, сформовано розрахункову модель і виконано серію розрахунків. Показано вплив на питому енергопотребу, загальне енергоспоживання та клас енергоефективності існуючої будівлі змін у нормативній базі, особливостей урахування утилізованих тепловтрат, кількості споживачів.Документ Відкритий доступ Aggregation price models for Microgrids with distributed energy resources(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Denysiuk, S.; Derevianko, D.; Bielokha, H.; Zaichenko, S.The development of Microgrid states the problem of choosing the optimal technologies for its composition. This paper is to present cost based demand-side management methods for the Microgrids with Distributed Generation sources to optimize their operation. While implementing variable pricing models the aggregator should take into account characteristics of different Distributed Energy Resources (DER) (diesel engines, gas turbines, fuel cells, solar panels, small hydropower plants and wind turbines) and LCOE for each type of DER to stimulate each local electricity market participant separately. The system Microgrid using three diesel generators and the option of replacing one generator with a solar electric and wind generator installation was considered.