Відновлювані джерела енергії для резервного енергопостачання малих очисних споруд та окремих домогосподарств
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2023.1.5-16Ключові слова:
відновлювані джерела енергії, резервне енергопостачання, критична інфраструктура, гідроелектростанція, очисна станціяАнотація
Дані дослідження стосуються питань застосування відновлюваних джерел електроенергії під час аварійних відключень для безперебійної роботи водогосподарських систем. Можливість очистки питної води під час відключення електроенергії вимагає наявності резервного джерела живлення. Відомо, що мобільна електростанція, яка зазвичай використовується як резервне джерело живлення під час блекауту та надзвичайних ситуацій спричиняє забруднення навколишнього середовища та викиди парникових газів. Застосування вітрової енергії для даних цілей вимагає розташування вітрових станцій поруч з малими очисними спорудами та домогосподарствами задля оперативного переходу в автономний режим, що не завжди відповідає територіальним вимогам та вітровим ресурсам регіону. Відкриті ділянки для розташування сонячних панелей роблять використання цього типу відновлюваних джерел в якості резервного в умовах воєнних дій в Україні не зовсім придатним. На основі закордонного досвіду застосування малих гідроелектростанцій (МГЕС) і при різних схемах їх розташування при роботі на очисних спорудах запропоновано для умов України чотири можливих варіанти забезпечення електроенергією очисних споруд та домогосподарств під час блекауту. Розглянуто варіант розташування МГЕС, яка використовує енергію води, що транспортується по трубопроводах, і який успішно зарекомендував себе на діючих станціях очистки. Запропоновано варіанти використання напору артезіанської свердловини: МГЕС, що розташована у вертикальній свердловині, яка подає артезіанську воду під тиском; коли на діючій артезіанській свердловині вода під природним тиском при постійній витраті подається в наземний (або підземний) резервуар, з якого одночасно забезпечуються звичайні побутові потреби та під’єднаний генератор змінного струму, який працює від турбіни. Крім цього, розглянуто варіант розташування МГЕС для очистки та подальшого використання стічних вод дощової каналізації, в тому числі і для використання дощової води, зібраної з «зелених покрівель» у бак-резервуар. Особливості використання даної схеми полягають в тому, що її легко поєднати до випадку застосування енергії, що отримується з артезіанських свердловин. Запропоновані технологічні рішення дозволяють забезпечити значне енергозбереження, в тому числі в місцях, де можливе якісне водопостачання з артезіанських свердловин в залежності від гідрогеологічних умов місцевості.
Посилання
Kotulla, M., Vrzala, M., Leonowicz, Z., Kłosok-Bazan, I., & Boguniewicz-Zabłocka, J. (2022). Renewable Energy Sources as Backup for a Water Treatment Plant. Energies, 15, 62–88.
Howe, A. (2009). Renewable energy potential for the water industry. Environ. Agency, 1, 1–48. https://doi.org/10.1016/j.aasri.2012.09.018.
Gono, M., Kyncl, M., & Gono, R. (2012). Hydropower stations in Czech Water supply System. AASRI Procedia, 2, 81–86.
Mališ, J. (2007). Methods of Carbon Dioxide Emission Reduction (Master's thesis). Brno, Czech Republic: Brno University of Technology.
Blechinger, P., Cader, C., Bertheau, P., Huyskens, H., Seguin, R., & Breyer, C. (2016). Global Analysis of the Techno-economic Potential of Renewable Energy Hybrid Systems on Small Islands. Energy Policy, 98, 674–687.
Fedak, W., Anweiler, S., Ulbrich, R., & Jarosz, B. (2017). The Concept of Autonomous Power Supply System Fed with Renewable Energy Sources. J. Sustain. Dev. Energy Water Environ. Syst., 5, 579–589.
Dungboyev, S., Karimov, A., & Karshiyeva, N. (2020). Questions of development and use of renewable energy sources for low power enterprises. E3S Web Conf., 216, 01132. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202021601132.
Bakhadyrkhanov, M. K., Valiev, S. A., Zikrillaev, N. F., Koveshnikov, S. V., Saitov, E. B., & Tachilin, S. A. (2016). Silicon photovoltaic cells with clusters of nickel atoms. Appl. Sol. Energy, 52, 278–281.
Toshov, J., & Saitov, E. (2019). Portable autonomous solar power plant for individual use. E3S Web Conf., 139, 01087. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913901087.
Fayziev, S., Sobirov, Y., & Makhmudov, S. (2018). Measurement of the direct flux of solar radiation during operation of a big solar furnace. Int. J. Sustain. Green Energy, 7, 21–28.
Sapaev, I., Saitov, E., Zoxidov, N., & Kamanov, B. (2020). Matlab-model of a solar photovoltaic station integrated with local electrical network. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 883.
Bogdanov, D., Farfan, J., Sadovskaia, K., Aghahosseini, A., Child, M., Gulagi, A., Oyewo, A.S., de Souza Noel Simas Barbosa L., & Breyer, C. (2019). Radical transformation pathway towards sustainable electricity via evolutionary steps. Nat. Commun, 1.
Straškrabová, A., Aktéri, R., Blackoutu, V., & Jihomoravském, K. (2016). Východiska a Soucasný Stav (Master’s Thesis). Czech Republic: Masaryk University.
Borowy, B. S., & Salameh, Z. M. (1996). Methodology for optimally sizing the combination of a battery bank and PV array in a wind/PV hybrid system. Energy Convers. IEEE Trans., 11, 367–375.
Zhou, W., Lou, C., Li, Z., Lu, L., & Yang, H. (2010). Current status of research on optimum sizing of stand-alone hybrid solar-wind power generation systems. Appl. Energy, 87, 380–389.
Ayop, R., Isa, N. M., & Tan, C. W. (2018). Components sizing of photovoltaic stand-alone system based on loss of power supply probability. Renew. Sustain. Energy Rev, 81, 2731–2743.
Sediqi, M. M., Yona, A., Senjyu, T., Lotfy, M. E., & Furukakoi, M. (2017). Optimal Economical Sizing of Grid-Connected Hybrid Renewable Energy System. J. Energy Power Eng., 11, 244–253.
Diaf, S., Belhamel, M., Haddadi, M., & Louche, A. (2008). Technical and economic assessment of hybrid photovoltaic/wind system with battery storage in Corsica Island. Energy Policy, 36, 743–754.
Soshinskaya, M., Crijns-Graus, W. H. J., van der Meer, J., & Guerrero, J. M. (2014). Application of a microgrid with renewables for a water treatment plant. Appl. Energy, 134, 20–34.
Dmytrenko, L. V., & Barandych, S. L. (2007). Wind energy resources in Ukraine. Science works of UkrNDGMI, 256, 166–173 [in Ukrainian].
Bezruchko, K. V., & Gubin, S. V. (2007). Autonomous ground energy installations based on renewable energy sources. Kharkiv: National Aerocosm. KHAI University [in Ukrainian].
Osadchyi, V., Skrynyk, O., Palamarchuk, L., Skrynyk, O., Osypov, V., Oshurok, D., & Sidenko, V. (2022). Dataset of gridded time series of monthly air temperature (min, max, mean) and atmospheric precipitation for Ukraine covering the period of 1946-2020. Data in Brief, 44, 108553. https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108553.
Skrynyk, O. A., Osadchyi, V. I., Szentimrey, T., Bihari, Z., Sidenko, V.P., Oshurok, D. O., Boichuk, D. O., & Skrynyk, O. Y. (2020). Spatial interpolation of climatological data with relief and physicogeographical peculiarities of the territory of Ukraine taken into account. Ukr. Geogr. J., 110, 13–19. https://doi.org/10.15407/ugz2020.02.013.
Streicher, W., & Wiese, A. (2007). Renewable energy: Technology, and environment economics. https://doi.org/10.1007/3-540-70949-5.
Dotson, Bryan D. (2008). Downhole gas flow powered delique faction pump. Retrieved from: https://patents.google.com/patent/US20090218091A1/en.
Donnelly, Jr. (1986). Artesan well generated power system. Retrieved from: https://patentimages.storage.googleapis.com/43/08/f1/a63a63fe4ece1a/US4607169.pdf.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Voloshkina O., Zhukova O., Tkachenko T., Sviatohorov I.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
