Гібридна система енергозабезпечення багатоповерхового будинку з відновлювальними джерелами енергії
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.72.2025.05Ключові слова:
відновлювальні джерела енергії, гібридна система енергозабезпечення, когенераційна установка, вітроустановка, фотоелектричні сонячні панелі, режими навантаження оптимізація параметрівАнотація
Запропоновано конфігурацію гібридної системи енергозабезпечення з відновлювальними джерелами енергії щодо автономного постачання електрики та тепла сучасного багатоповерхового будинку. Поєднання в гібридний системі різних за природою та енергетичним потенціалом джерел енергії сприяє взаємодоповненню їх переваг та, одночасно, взаємокомпенсації їх недоліків. За своєю потужністю гібридної системи енергозабезпечення найбільш придатні для автономного енергозабезпечення невеликих промислових об’єктів, фермерських господарств, житлових, рекреаційних, сільськогосподарських комплексів, тощо. Для кліматичних умов України найбільш розповсюдженими є гібридної системи енергозабезпечення, до яких інтегровано вітроустановки та сонячні фотоелектричні панелі. Конфігурація запропонованої гібридної системи енергозабезпечення складається з вітроустановки, сонячних фотоелектричних панелей, що генерують електрику, когенераційної установки за технологією газової мікротурбіни, що генерує для споживача як електрику так і тепло та електрокотла, як додаткового джерела тепла при пікових навантаженнях. Проведено узагальнення експериментальних даних, щодо швидкості вітру та сонячної інсоляції, що накопичено у базі даних метеостанції національного університету «Одеська політехніка». Опрацьовано методику щодо визначення оптимальних режимів навантаження та параметрів гібридної системи енергозабезпечення запропонованої конфігурації за критерієм мінімізації небалансу між генерацією та споживанням електрики в системі. Параметрами, що оптимізуються, є площа фотоелектричних панелей та площа лопатей вітроустановки, які сумісно генерують додаткову електрику, та разом з когенераційної установкої забезпечують повне покриття потреб споживачів. Отримано оптимальні режими електричного та теплового навантаження гібридної системи та її складових частин за місяцями року. Підтверджено, що сезонна нерівномірність вітрових та сонячних енергоресурсів може бути повністю компенсована шляхом інтеграції до гібридної системи різних за енергетичним потенціалом та природою джерел енергії, оптимізації їх генеруючої потужності та режимів навантаження.
Завантаження
Посилання
Sabishchenko, O., Skrypnyk, A., Klymenko, N., Voloshyn, S., & Holiachuk, O. (2023). Global and regional externalities of the Ukrainian energy sector. International Journal of Energy Sector Management, 17(1), 145–166. DOI: https://doi.org/10.1108/IJESM-05-2021-0005.
Okinda, V. O., & Odero, N. A. (2015). A review of techniques in optimal sizing of hybrid renewable energy systems. International Journal of Research in Engineering and Technology, 4(11), 153–163. Available at https://www.researchgate.net/publication/319165346_A_REVIEW_OF_TECHNIQUES _IN_OPTIMAL_SIZING_OF_HYBRID_RENEWABLE_ENERGY_SYSTEMS
Kumar, N. M., Chopra, S. S., Chand, A. A., Elavarasan, R. M., & Shafiullah, G. M. (2020). Hybrid renewable energy microgrid for a residential community: A techno-economic and environmental perspective in the context of SDG7. Sustainability, 12(10), Article 3944. DOI: https://doi.org/10.3390/su12103944.
Popadchenko, S. A. (2017). Hybrid electrical networks – necessity and prospects for development in Ukraine. Bulletin of the Petro Vasylenko Kharkiv National Technical University of Agriculture, 186, 39–43.
Jihane, K., & Cherkaoui, M. (2019). Study of the different structures of hybrid systems in renewable energies: A review. Energy Procedia, 157, 323–330. Available at https://www.researchgate. net/publication/330664793_Study_of_the_different_structures_of_hybrid_systems_in_renewable_energies_A_review/fulltext/5e5d9dbb92851cefa1d69f33/Study-of-the-different-structures-of-hybrid-systems-in-renewable-energies-A-review.pdf.
Shvedchikova, I. O., & Pisotsky, A. V. (2023). Preliminary assessment of the efficiency of a hybrid wind-solar system for meeting the needs of a local consumer. Technologies and Engineering, 4(15), 53–64. DOI: https://doi.org/10.30857/2786-5371.2023.4.5.
Malyarenko, V. A., Shubenko, O. L., Andreyev, S. Yu., Babak, M. Yu., & Senetsky, O. V. (2018). Cogeneration technologies in small-scale energy: Monograph. KNUCE named after O. M. Beketov.
Malyarenko, V. A., Shubenko, A. L., Senetsky, A. V., & Temnokhud, I. A. (2012). Potential for integrating cogeneration systems into Ukraine's small-scale energy sector. Integrated Technologies and Energy Saving, 4, 11–17.
Balasanian, H., Semenyii, A., & Ostapenko, A. (2024). Research on a hybrid energy supply system with renewable energy sources. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 2(70), 31–38. DOI: 10.15276/opu.2.70.2024.04.
Verstak, V., Palamarchuk, O., Bessatyan, Yu., Shilov, P., & Tarasyuk, O. (2025). Hybrid energy supply system for a multi-storey residential building. Refrigeration Engineering and Technology, 61(2), 178–185.
Kuznetsov, M., Lysenko, O., & Melnik, O. (2019). Optimisation tasks for combined energy systems based on economic criteria. Renewable Energy, 4, 6–14. DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.4(59).6-14.
National Standard of Ukraine. (2015). Energy efficiency of buildings. Method for calculating energy consumption for heating, cooling, ventilation, lighting and hot water supply (DSTU A.2.2-12:2015). Official publication.
Balasanian, H., & Semenyii, A. (2023). Research on a combined heat supply system with alternative energy sources. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 2(68), 25–32. DOI: 10.15276/opu.2.68.2023.03.
