Research of a combined heat supply system with alternative energy sources
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.68.2023.03Keywords:
combined heat supply system, alternative energy sources, intermittent heating, wind turbine, heat pump, mathematical modelingAbstract
The configuration of an energy-efficient combined heat supply system of the educational building of the Odessа Polytechnic National University with alternative energy sources is proposed. An experimental database of wind speed, which is tied to the dislocation of the combined heat supply system, was obtained. The averaged data on the wind speed of the Odesa weather site during the heating period have been adjusted. The conditions for using the energy potential of the wind to create a combined system are considered. A calculation model was obtained for the integral repeatability of the wind speed according to the Weibull probability distribution for the heating period. On the basis of the developed mathematical model of the dynamics of thermal processes of the elements of the combined system and the model of the energy potential of the wind, the modes of operation of the heat supply system when the temperature of the outside air changes are investigated. With the application of a mathematical model of the heating system, the optimal daily schedule of the intermittent operation of the heating system in terms of energy efficiency is given. The optimal schedules of the electrical and thermal load of the elements of the combined heat supply system in the intermittent heating mode have been worked out. Daily schedules of charge-discharge modes of the water heat accumulator and the electric accumulator battery have been developed, which ensure optimal loading of the system elements. The evaluation of the effectiveness of the substitution coefficient at a change in the outside air temperature from 5 to –15 °С was carried out. The energy balances of the combined system were studied in order to substantiate the rational parameters of its elements and the system as a whole. The possibility of creating a highly efficient autonomous heating system based on modern energy technologies using alternative energy sources and taking into account their local potential has been confirmed.
Downloads
References
Касич А.О., Литвиненко Я.О., Мельничук П.С. Альтернативна енергетика: світовий та вітчизняний досвід. Наукові записки. Серія «Економіка». 2013. Вип. 23. С. 43–47.
Божидарнік Т. В., Лютак О. М., Ткачук В. В. Альтернативна енергетика: міжнародний та вітчизняний досвід. Економічні науки. Серія «Економічна теорія та економічна історія». 2017. Вип. 14. С. 36–45.
Дослідження енергетичного потенціалу регіональних альтернативних джерел для оптимізації паливно-енергетичних балансів / П. Г. Плєшков, М. В. Кубкін, К. Г. Петрова та ін. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. 2013. 141. С. 54–57.
Дудніков С.М., Шовкалюк М. М. До питань побудови систем енергопостачання споживачів апк з використанням альтернативних джерел. Энергосбережение, енергетика, энергоаудит. 2012. № 05 (99). С. 56–63.
Optimization of hybrid renewable energy power systems: a review / B. Bhandari, K. T. Lee, G. Y. Lee, Y. M. Cho, S. H. Ahn. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology. 2015. Vol. 2, No. 1. P. 99–112.
Антипов Є.О. Комбінована система енергозабезпечення споживачів із застосуванням традиційних та альтернативних джерел і акумуляторів енергії. Енергетика і автоматика. 2015. №1. С. 72–81.
Щур І. З., Климко В. І. Методика розрахунку показників електропостачання окремого об’єкта від гібридної вітро-сонячної системи. Проблеми енергоресурсозбереження в електротехнічних системах. Наука, освіта і практика. 2014. Вип. 1/2014 (2). С. 83–85.
Баласанян Г. А., Климчук А. А., Миняйло М. Б. Моделирование режима прерывистого отопления комбинированной системы теплоснабжения с тепловым насосом. Вестник НТУ. 2015. № 17. C. 35–42.
Implementation of integrated heat supply system working in intermittent mode for education institutions / A. Mazurenko, O. Klymchuk, A. Denysova, G. Balasanian, A.S. Aldin, K. Borisenko. Eurica: Physics and engineering. 2018. 1(14). P. 3–12.
Кузнєцов М.П. Особливості комбінованих енергосистем з відновлюваними джерелами енергії: монографія. Київ : ІВЕ, 2022. 142 с.
Крапива Н. В., Баласанян Г. А. Математичне моделювання режиму переривчастого опалення будівлі. Dynamics of the development of world science. Abstracts of the 6th International scientific and practical conference. Perfect Publishing. Vancouver. Canada. 2020. pp. 366–372.
Казак В. М., Панченко Я. М., Ковбій К. В. Оцінка ефективності використання вітрової та сонячної енергетики в Україні. Наукоємні технології. 2009. № 3–4 (7–8). С. 81–85.
