ISSN 2223-0858 (Online) Тематика: висвітлення теоретичних та прикладних питань науки, техніки та виробництва в галузі енергетики та автоматики Рік заснування: 2009 Засновник: Національний університет біоресурсів і природокористування України Періодичність: 4 рази на рік Ідентифікатор медіа R40-02287. Рішення Національної Ради України з питань телебачення і радіомовлення від 21.12.2023 р. № 1796, протокол № 31 Фахова реєстрація у МОН України: Наказ № 1643 від 28.12.2019, Категорія "Б" Галузь наук: Технічні Спеціальність: 141 - електроенергетика, електротехніка та електромеханіка 144 - теплоенергетика Фахова реєстрація у МОН України: Наказ № 409 від 17.03.2020, Категорія "Б" Галузь наук: Технічні Спеціальність: 151 - автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології Мова видання: Українська, англійська Адреса редакції: 03041, Київ, вул. Героїв Оборони, 12 Телефон: (044)527-85-22 Індексується в наступних міжнародних наукометричних базах даних: Google Scholar AGRIS MIAR BASE ResearchBib DRJI Ulrichsweb
Національний університет біоресурсів і природокористування України
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
Люмінесцентне маркування листя для дистанційного моніторингу рослин
Люмінесцентні маркери, як засоби для моніторингу стану рослин в точному землеробстві, привертають все більшу увагу у зв’язку із розвитком сучасних технологій збору, обробки та зберігання даних. Поєднання оптичних характеристик (відбивання та випромінювання світла) маркерів (люмінофорів) та листя рослин дозволяє здійснювати такий моніторинг дистанційно, що сприяє автоматизації процесу вирощування рослин. При цьому вибір люмінофора та способу його нанесення на рослину залишається актуальним напрямом наукових досліджень. У цій роботі проаналізовано результати дослідження оптичних характеристик: дифузного відбивання, спектрів фотолюмінесценції та її збудження листя «до» та «після» нанесення на нього суспензій двох типів: люмінофор+вода та люмінофор+вода+ПВА, де люмінофором є порошок SrAl2O4:Eu,Dy. З’ясовано, що в результаті нанесення суспензій обох типів дифузне відбивання світла листям зростає в усій видимій області. Щодо спектрів фотолюмінесценції листя без нанесених суспензій, то тут спостерігалися три смуги: одна - низької інтенсивності з максимумом при 535 нм, та дві інтенсивні - з максимумами при 685 та 740 нм. Останні дві смуги червоного свічення відповідають випромінюванню молекул хлорофілу а, в той час як смуга при 535 нм може бути пов’язана із люмінесценцією каротиноїдів у складі листя. Нанесення суспензії SrAl2O4:Eu,Dy+H2O, практично, не призводить до зміни спектра власної «червоної» ФЛ листя в області 625 – 825 нм, тоді як для листя покритого суспензією SrAl2O4:Eu,Dy+H2O+ПВА має місце зростання інтенсивності свічення в області 450 – 650 нм, порівняно із інтенсивністю смуги на 685 нм. Відносна інтенсивність смуги на 740 нм, при цьому, падає. Продемонстровано, що спектри фотолюмінесценції зразків листя є чутливими до зміни довжини хвилі збудження ФЛ, що дозволяє селективно збуджувати фотолюмінесценцію люмінофорної мітки та хлорофілу a, що міститься в листі. Одержані результати вказують на можливість використання оптичних властивостей листя обробленого суспензіями для збору інформації щодо стану рослини, з метою застосування в рослинництві концепції Інтернету речей (IoT). Ключові слова: люмінесцентний маркер, поглинання світла, фотолюмінесценція, хлорофіл
Авторське право (c) 2025 Енергетика і автоматика https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0
Комплексний підхід до оцінки енергетичної ефективності індукційних печей при нестабільному електропостачанні
Розроблено комплексний підхід до оцінки енергетичної ефективності індукційних печей при нестабільному електропостачанні, що інтегрує електромагнітні, термодинамічні та стохастичні моделі. Досліджено вплив флуктуацій параметрів електромережі на глибину проникнення електромагнітного поля, розподіл вихрових струмів та температурні градієнти в розплаві. Встановлено нелінійний характер залежності потужності нагрівання від відхилень напруги та частоти струму. Розроблено математичну модель для ймовірнісної оцінки енергетичних втрат при різних типах аномалій електропостачання. Розроблено математичну модель інтегральних показників енергоефективності, включаючи коефіцієнт варіації ККД та ймовірність забезпечення мінімально допустимого рівня ефективності. Проведено феноменологічний аналіз взаємозв'язку між показниками якості електроенергії та термодинамічними характеристиками плавильного процесу. Обґрунтовано теоретичні принципи побудови адаптивних систем керування індукційними печами на основі прогнозних моделей флуктуацій електромережі. Результати дослідження створюють теоретичний базис для розробки інтелектуальних систем керування індукційними плавильними агрегатами, здатних забезпечити оптимальний баланс між енергоефективністю та якістю продукції. Ключові слова: індукційна піч, енергоефективність, нестабільне електропостачання, електромагнітне поле, стохастичне моделювання, адаптивне керування, металургійні процеси
Дослідження впливу питомої густини сировини, що зброджується в біогазовому реакторі на теплорозподіл
Біогазові технології набувають все більшого розповсюдження на виробничих та побутових об’єктах. Однак, рентабельність біогазового виробництва залежить від витрати енергії на підтримку процесу бродіння, тому необхідним є дослідження націлені на зниження енергетичних витрат на підігрів та перемішування сировини, що зброджується. Для зброджування використовують сировину з різним фізико-хімічним складом, що суттєво впливає на енерговитрати. Метою роботи є дослідження впливу питомої густини сировини, що зброджується у біогазовому реакторі на енергетичні витрати на перемішування та зміну критерію Рейнольдса. У роботі наведено побудовану математичну модель та результати досліджень. При дослідженнях розглядався широкий діапазон зміни питомої густини субстрату від 750 до 1500 кг/м3. За результатами досліджень отримано графічні залежності зміни критерію Рейнольдса, коефіцієнту тепловіддачі та коефіцієнту теплопередачі, в залежності від зміни питомої густини сировини та частоти обертання робочого органу перемішуючого пристрою. Встановлено, що зміна критерію та коефіцієнтів в залежності від зміни густини сировини відбувається за лінійним законом. Отримані результати дозволять встановлювати раціональну частоту обертання перемішуючого пристрою, в якому розміщено нагрівальний пристрій з точки погляду енергетичного споживання на процеси перемішування та електричного підігріву сировини. Ключові слова: критерій Рейнольдса, коефіцієнт теплопередачі, коефіцієнт тепловіддачі, питома густина сировини, анаеробне зброджування, перемішування
Експериментальне дослідження тепло- та масопереносу в твердих дисперсних матеріалах при пародепресійному сушінні
Інтенсивність протікання технологічних процесів за участі дисперсних матеріалів найчастіше лімітується саме швидкістю внутрішнього перенесення маси, Пародепресійний метод сушіння, розроблений науковцями ІТТФ НАН України, дозволяє інтенсифікувати внутрішній влагоперенос і створюює, таким чином, передумови для прискорення процесу сушіння. Процес пародепресійного сушіння детально розглянутий в літературі для випадку сушіння катилірно-пористого тіла – листової штукатурки. Мета дослідження – розглянути вплив паропроникної оболонки на інтенсифікацію внутрішнього масопереносу при сушінні катилірно-пористого колоїдного тіла – віскозного волокна. В експериментальних дослідженнях були використані звичайні трикотажні оболонки та оболонки з підвищеною щільністю, а також сукняні та паперові оболонки. Зафіксовано відсутність чітко вираженого періоду постійної швидкості сушіння, що свідчить про низьку інтенсивність перенесення вологи в матеріалі. Найбільші значення швидкості сушіння досягаються при застосуванні одинарної трикотажної оболонки, найнижчі – при зневодненні волокна в сукняній оболонці. Отримані експериментальні дані можуть бути використані для розробки ефективних методів управління процесами сушіння твердих дисперсних тіл. Ключові слова: пародепресійне сушіння, тверді дисперсні тіла, паропроникна оболонка, швидкість сушіння
Експериментальне дослідження роботи двигуна Cтірлінга з сонячним концентратором та додатковим джерелом енергії
Ефективність сонячної енергетики обмежена природною мінливістю рівня сонячної радіації. Двигун Стірлінга є перспективним рішенням для сонячних енергосистем особливо при використанні концентраторів, таких як лінза Френеля. Основною перешкодою для широкого впровадження таких систем є їхня залежність від стабільності сонячного випромінювання. Мета дослідждення – створення експериментального стенду та методики для визначення доцільності використання додаткового джерела енергії (електричного нагрівача), для запобігання зупинки двигуна Стірлінга, який використовує сконцентроване сонячне випромінювання за допомогою лінзи Френеля як основне джерело теплоти. Представлено експериментальне дослідження роботи двигуна Стірлінга, яке включає вивчення впливу змінної інсоляції та оцінку ефективності використання електричного нагрівача як додаткового джерела енергії (ДДЕ) для підвищення стабільності системи. Проведено серію експериментів з різною тривалістю переривання інсоляції (20, 40 та 60 с). Результати підтвердили здатність ДДЕ запобігати зупинці двигуна та підвищувати сумарну вироблену енергію на 47 %, 90 % та 130 % для відповідних інтервалів. Ключові слова: двигун Стірлінга, лінза Френеля, додаткове джерело енергії, стабілізація потужності, сонячна енергетика, експериментальний стенд
Дослідження ефективності використання сонячних трекерів в урбанізованих умовах
В умовах зростання цін на енергоносії та потреби в енергетичній незалежності, розвиток відновлюваних джерел енергії, зокрема сонячної, набуває особливої актуальності. Сонячні електростанції (СЕС) на дахах багатоповерхових будівель є перспективним рішенням для міського середовища, де площа для наземних установок обмежена. Для максимізації виробітку електроенергії з обмеженої площі критично важливим є використання технологій, що підвищують ефективність системи. Сонячні трекери, які автоматично орієнтують фотомодулі перпендикулярно до сонячних променів, є одним із найефективніших інструментів для досягнення цієї мети. Основною метою цього дослідження є аналіз технічної та економічної доцільності впровадження різних типів сонячних трекерів для СЕС, що розміщується на даху типового дев’ятиповерхового будинку. Завданнями є: • проведення порівняльного аналізу одновісних (HSAT, VSAT, з похилою віссю) та двохосних трекерів; • виконання технічних розрахунків генерації та оцінка впливу ключових факторів, таких як просторові обмеження, затінення та температура; • оцінка економічної доцільності, враховуючи початкові інвестиції та окупність; • надання обґрунтованих рекомендацій для двох конкретних локацій в Україні: Запоріжжя (південь) та Івано-Франківськ (захід). Ключові слова: фотомодуль, сонячний трекер, одновісні трекери, температура, інсоляція, багатоповерховий будинок
Моделювання енергоефективної вентиляторної установки на основі регульованого електропривода з регулятором нечіткої логіки
Вентиляторні установки відцентрового типу є найбільш розповсюдженими у різних галузях виробництва, як легкої, так і важкої промисловості. Частіш за все, відцентрові вентилятори встановлюються як установки з нерегульованим електроприводом, особливо малої потужності. Але є багато технологічного устаткування, особливо у виробничій сфері, де необхідно регулювати продуктивність вентиляторів. Причому регулювання здійснюється у доволі широких межах. Електропривод відцентрових вентиляторів звичайно реалізовано на базі асинхронного короткозамкненого двигуна. Для регулювання подачі такого вентилятора здійснюється регулювання швидкості обертання двигуна за допомогою перетворювача частоти Серед відомих способів регулювання продуктивності вентиляторних установок, а саме дроселювання, зміна кута встановлення лопатей, використання направляючих апаратів, регулювання числа обертів валу вентилятора є самим ефективним способом. У сучасних умовах зміна обертів валу вентилятора здійснюється зміною обертів валу привідного двигуна У статті розглянуто питання підвищення енергоефективності вентиляторних установок шляхом застосування регульованого електропривода з використанням регулятора, побудованого на принципах нечіткої логіки. Розроблено математичну модель системи в пакеті прикладних програм Matlab, проведено комп’ютерне моделювання та показано переваги запропонованого підходу в порівнянні з традиційними методами регулювання. Ключові слова: вентиляторна установка, енергоефективність, регульований електропривод, асинхронний електродвигун, ПІД - регулятор, контролер нечіткої логіки, Matlab
Дослідження впливу зміни частоти обертання електродвигуна на технологічні характеристики гранулятора кормів
Досліджено вплив зміни частоти обертання електродвигуна на продуктивність гранулятора, а також на технологічні й енергетичні параметри роботи грануляторів кормів. Виявлено залежності між частотою обертання електродвигуна та такими показниками, як продуктивність і загальні характеристики роботи обладнання. Продуктивність зростає зі збільшенням числа обертів до певного моменту, але для більшості кормів спостерігається стабілізація або навіть зниження продуктивності, після досягнення максимального рівня. Різні корми мають свої оптимальні характеристики: соя і суміш зернових, краще підходять для роботи гранулятора через їх вищу продуктивність, для ячменю, слід враховувати, що його продуктивність значно нижча, тому, необхідно вносити корективи в технологічний процес (змінювати структуру, вологість або інші параметри). Вологість корму в діапазоні 9–9,6 % сприяє високій продуктивності, ячмінь має найнижчу продуктивність, навіть за оптимальної вологості, що може бути пов'язане з його фізичними властивостями. Проведення досліджень дозволяє визначити оптимальні режими роботи гранулятора, за яких досягається виробництво якісного комбікорму при мінімальних енергетичних витратах. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на вивчення впливу інших параметрів, таких як температура та додаванні різних компонентів. Відхилення зміни частоти обертання електродвигуна призводить до порушення стабільного перебігу технологічних процесів, зниження якості продукції, скорочення строку служби електрообладнання, збільшення втрат електроенергії у системах електроспоживання та створення аварійних ситуацій, що можуть загрожувати безпеці людей. Ключові слова: гранулятор кормів, електропривод, продуктивність, частотний перетворювач, аналізатор мережі
Дослідження та аналіз випробування нелінійних обмежувачів перенапруги для високовольтних електричних мереж
Дослідження та аналіз випробувань нелінійних обмежувачів перенапруги (НОП) для високовольтних електричних мереж є ключовим процесом для оцінки їх ефективності, надійності та відповідності стандартам, який включає: визначення характеристик НОП, проведення лабораторних та польових випробувань, моделювання роботи, аналіз результатів та порівняння з нормативними вимогами для забезпечення захисту мереж від перенапруг. У роботі детально наведено аналіз випробування ОПН серії AZBD, а також проведено дослідження обмежувача перенапруги для високовольтної електричної мережі 220 кВ типу ОПН-П-220/158/10/2 з параметрами значення залишкової напруги 510 кВ і 574 кВ при грозовому імпульсі струму 8/20 мкс з амплітудою 10 кА і 20 кА відповідно, та 402 кВ і 419 кВ при комутаційному імпульсі струму 30/60 μs з амплітудою відповідно 500 А і 1000 А. У статті проведено аналіз випробування ОПН струмами короткого замикання, зображено характеристики передавання заряду та енергоємність ОПН, наведено нові випробування згідно ДCТУ EN 60099-4:2016, а також проведено перевірку характеристик ОПН після прикладання згинальних навантажень та випробування на стійкість до впливу навколишнього середовища. Коротко наведено структурну та принципову електричну схему випробувальної установки, яка використовується в лабораторії електроустановок і систем електропостачання для дослідження обмежувачів перенапруги, вентильних розрядників, вілітових дисків та іскрових проміжків різного класу напруги. Побудовано вольт-амперні характеристики ОПН, залежність залишкової напруги від імпульсного струму та залежність струму витоку при змінній напрузі. Також було побудовано додаткові графіки для ОПН П-220/158/10/2, графік апроксимації (U = a·Ib) з отриманим рівнянням, графік динамічного опору R=U/I в залежності від струму та залежність залишкової напруги від умовної енергії імпульсу. Ці графіки разом дають повну картину, зокрема, апроксимація описує загальну математичну залежність; динамічний опір R(I) показує ефективність роботи обмежувача; залежність залишкової напруги від енергії U(E) дозволяє оцінити поведінку при імпульсах різної природи. Ключові слова: електричні мережі, обмежувачі перенапруги нелінійні, розряд блискавки, імпульсний струм, залишкова напруга, імпульси
Розробка програмного забезпечення для керування рухом механізмів стрілового крана
Наведено огляд програмних продуктів провідних розробників програмного забезпечення для експлуатації вантажопідйомних кранів. Наведено постановку та розв’язання задач оптимального керування рухом механізмів підйому вантажу та повороту стрілового крана в режимах розгону та гальмування. Розрахунки проведені для трьох квадратичних інтегральних критеріїв якості, які відображали рушійні фактори та їхні вищі похідні за часом включно до другої. Отримано закони зміни рушійних елементів (кутові швидкості приводів механізмів), які забезпечують реалізацію оптимального керування. Розроблене програмне забезпечення „Оптимальне керування рухом механізмів стрілового крана”, яке дає змогу із використанням частотно-керованих приводів обох механізмів реалізувати оптимальне керування на практиці. Наведено опис налаштування зв’язку між частотними перетворювачами та комп’ютером із розробленим програмним забезпеченням через послідовний комунікаційний порт. Показано послідовність дій користувача програмного продукту для того, що виконати розрахунок оптимальних законів руху, їхню візуалізацію та передачу на частотні перетворювачі команд керування для виконання завдань оптимального керування рухом механізмами. Ключові слова: вантажопідйомних кран, програмне забезпечення, оптимальне керування, розробка
Динаміка двоголового стримера в повітрі: чисельний аналіз для міжелектродного проміжку 0.3 см
У роботі методом гідродинамічного моделювання досліджено динаміку двоголового стримерного розряду в повітрі при напрузі 14 кВ. Чисельне моделювання в COMSOL Multiphysics (двовимірна осьово-симетрична геометрія, метод скінченних елементів) виявило суттєві відмінності в розвитку позитивного та негативного стримерів у зазорі 0.3 см: негативний стример демонструє високу початкову швидкість (0.4 см/нс), яка швидко зменшується, обмежуючи максимальну пройдену відстань (0.15 см), тоді як позитивний стример прискорюється з часом (до 0.0378 см/нс), долаючи більшу дистанцію (0.14 см) завдяки вищій щільності електронів (до 3.34×10²⁰ 1/м³) та інтенсивнішому електричному полю (375×10⁵ В/м проти 119×10⁵ В/м у негативному). Отримані результати підтверджують здатність моделі точно відтворювати просторово-часову еволюцію стримерів, що важливо для розробки високовольтних пристроїв та аналізу пробійних явищ. Дослідження виконувалось при тиску 760 Торр з кроком 0.05 нс протягом 3.75 нс. Ключові слова: двоголовий стример, стримерний розряд, чисельне моделювання, повітряний проміжок, міжелектродний проміжок, COMSOL Multiphysics, гідродинамічна модель, позитивний стример, негативний стример, пробій повітря, високовольтний розряд
Оптимізація параметрів теплоутилізаторів скловарної печі
Наведено результати досліджень ефективності та оптимізації параметрів теплоутилізаторів скловарної печі за допомогою комплексних методик, що включають методи ексергетичного аналізу та алгоритми оптимізації, які використовуються у статистичній теорії планування експерименту. Досліджено два типи теплоутилізаторів, які використовують теплоту відхідних газів скловарних печей. Це повітрогрійний теплоутилізатор (кінцевий рекуператор), призначений для попереднього підігрівання холодного повітря перед його надходженням до регенератора печі, і водогрійний теплоутилізатор, який використовується в схемах для нагрівання води систем опалення. Для оптимізації параметрів теплообмінної поверхні теплоутилізаторів розроблено комплексну методику, засновану на ексергетичному підході та методі канонічних перетворень, що використовується в статистичній теорії планування експерименту. У рамках ексергетичного підходу використано ексергетичні критерії, які можуть слугувати для оцінки ексергетичної ефективності теплоутилізаторів і цільовими функціями оптимізації (функції відгуку) при вирішенні оптимізаційних задач. Як алгоритм оптимізації використано метод канонічних перетворень, який дозволяє отримати графічну інтерпретацію області оптимуму для функції відгуку у вигляді серії контурних кривих на площині. Отримано функціональні залежності критеріїв оцінки ефективності повітрогрійного та водогрійного теплоутилізаторів від їх основних параметрів у канонічній формі. Наведено графіки вказаних залежностей та графічні інтерпретації областей оптимуму для функцій відгуку у вигляді серії контурних кривих на площині. Проведено детальне дослідження поверхонь відгуку в області мінімуму функцій відгуку та визначено оптимальні області геометричних параметрів теплообмінної поверхні повітрогрійного і водогрійного теплоутилізаторів. При визначенні інтервалів зміни параметрів на підставі точних значень оптимальних параметрів враховувалися також технологічні вимоги до теплообмінної поверхні теплоутилізаторів. Виконані дослідження слугуватимуть для розробки теплоутилізайних систем підвищеної ефективності. Ключові слова: комплексні методики, теплоутилізатори, ексергетичний аналіз
Електропружні об'ємні і нормальні хвилі зсуву в шарувато -періодичному середовищі типу метал – п'єзоелектрик –діелектрик
Запропоновано спосіб побудови дисперсійних співвідношень для об'ємних і нормальних електропружних хвиль зсуву, що поширюються у шарувато-періодичних середовищах, утворених повторенням «породжуючого» металізованого пакету, що складається з шару п'єзоелектрика і шару діелектрика, який не має електричних властивостей. У результаті проведених аналітичних розрахунків отримано дисперсійні співвідношення для нормальних і об’ємних електропружних хвиль зсуву. Як п'єзоелектричні матеріали розглядалися CdS або ZnO , а шар діелектрика вибирався з параметрами GaYIG. Було чисельно проаналізовано отриманні дисперсійні співвідношення для різної геометрії і фізичних властивостей матеріалів, що утворюють «породжуючий» пакет. Чисельний аналіз показав, що особливістю отриманого спектра об'ємних хвиль є те, що в діапазоні зміни хвильового числа і кругової частоти межі зон не перетинаються. Спектр нормальних хвиль локалізований в зонах пропускання об’ємних хвиль крім однієї дисперсійної кривої. Вивчено вплив фізико-механічних та геометричних параметрів шарів на структуру зон запирання та пропускання, а також досліджено вплив п'єзоефекту. На основі підходу, запропонованого в роботах М.О. Шульги, задачі про об'ємні і нормальні електропружні хвилі зведені до дослідження властивостей передавальних матриць «породжуючого» пакету шарів, через елементи яких виражаються шукані дисперсійні співвідношення. У роботі вдалося, використовуючи умову металізації на зовнішніх поверхнях пакета, записати дисперсійні співвідношення через елементи матриць другого порядку замість четвертого, що дозволяє спростити аналіз дисперсійних рівнянь.. Ключові слова: об'ємні і нормальні хвилі зсуву, періодично-шарувата структура, п'єзоелектрик, діелектрик, зони пропускання, зони запирання об’ємних хвиль
Theoretical study of the motion of material particles in centrifugal devices with curved blades and variable angle of their rise
У відцентрових розсіювальних апаратів лопатки забезпечують необхідну траєкторію і швидкість частинки у відносному русі. Достатньо вивчена робота розсіювальних апаратів із прямолінійними лопатками. З теоретичної точки зору видається цікавим дослідження руху частинки по криволінійній лопатці, коли кут підйому частинки зростає від нуля до заданої величини в момент сходження із лопатки. Мета дослідження – виконати порівняльний аналіз руху частинки по прямолінійній і криволінійній лопатках, які забезпечують заданий кут підйому частинки в момент її сходження із лопатки. При обертанні диска із криволінійною лопаткою частинка здійснює складний рух: переносний за рахунок обертання диска і відносний вздовж лопатки. Для складання диференціальних рівнянь руху необхідно знайти вектор абсолютного прискорення, який включає три складові: прискорення у переносному русі, прискорення у відносному русі і прискорення Коріоліса. Цей вектор зручно шукати в проекціях на орти супровідного тригранника кривої переносного руху, якою для обертального руху диска буде коло. Виведено узагальнені диференціальні рівняння руху частинки у відцентрових апаратах вздовж криволінійної лопатки із змінним кутом підйому. Виконано порівняльний аналіз кінематичних параметрів руху для прямолінійних і криволінійних лопаток. Порівняльний аналіз руху частинки по прямолінійній і криволінійній лопатках відцентрового розсіювального апарату показав, що частинка по криволінійній лопатці у вигляді дуги кола зазначеної довжини розганяється швидше, ніж по прямолінійній. Таким чином, заміна прямолінійних лопаток на криволінійні дозволяє досягти однакового ефекту при зменшенні кутової швидкості обертання диска від 25 рад/с до 23 рад/с, тобто зменшення становить 8 %. При необмеженій довжині лопатки у вигляді дуги кола частинка здійснює коливальний рух по ній вгору-вниз із затуханням аж до повної зупинки за наявності тертя. Ключові слова: криволінійні і прямолінійні лопатки, диференціальні рівняння, кут підйому
Сучасний стан та перспективи енергоощадного розвитку інженерних систем овочесховищ в Україні та світі
Preserving the freshness and quality of vegetables is an important task for farmers worldwide, including Ukraine. Amid rising energy prices, the energy efficiency of vegetable storage systems is becoming especially important. Therefore, modern technologies focus on the development of energy-saving technical solutions for vegetable storage facilities aimed at reducing energy consumption and environmental impact. Particular attention is paid to the use of renewable energy sources, automated microclimate control systems and optimization of storage conditions. The paper discusses current trends and prospects for the development of energy-efficient technical systems for vegetable storage facilities in Ukraine and the world. The importance of microclimate optimization for product preservation and minimization of energy costs is emphasized. The study is based on the analysis of scientific publications, regulatory documents and analytical data on ventilation, air conditioning systems and microclimate automation of vegetable storage facilities. A comparative analysis of traditional and modern storage technologies was carried out, including the use of computational fluid dynamics modelling (CFD) to assess the effectiveness of microclimate maintenance systems. It has been identified that the integration of renewable energy sources (PV panels, heat pumps, cold storage systems) significantly reduces the energy consumption of vegetable storage facilities. The use of CFD modelling allows optimization of the parameters of air exchange, temperature and humidity, which helps to reduce product losses. An analysis of modern technologies shows the growing role of intelligent microclimate control systems that automatically adjust the parameters of the air environment and provide optimal conditions for storing vegetables. The introduction of energy-efficient technologies reduces operating costs and minimizes environmental impact. Conceptual approaches to improving the efficiency of vegetable storage based on a combination of CFD modelling, automatic microclimate control systems, and integration of RES have been investigated. Implementation of these approaches will help improve the quality of product storage, reduce energy consumption, and increase the economic efficiency of vegetable storage facilities. Further research in CFD modelling is important to improve airflow, humidity, and temperature distribution technologies, which will increase the efficiency of technical storage systems. Key words: the microclimate of vegetable storage facilities, technical systems of vegetable storage facilities, energy efficiency, CFD modelling, renewable energy sources, ventilation
Електротехнологічний комплекс енергоефективного опромінення рослин в теплицях
Електротехнологічний комплекс енергоефективного опромінення рослин в теплицях є важливим аспектом у сучасному агропромисловому виробництві, оскільки він забезпечує оптимальні умови для росту та розвитку рослин, зменшуючи витрати енергії. У цьому комплексі використовуються сучасні технології освітлення, які дозволяють ефективно використати природне та штучне освітлення, оптимізуючи його інтенсивність і спектр для забезпечення максимального фотосинтетичного ефекту. Один із основних принципів енергоефективного опромінення полягає у використанні світлодіодних ламп (LED), що дає можливість регулювати спектр світла, адаптуючи його до конкретних потреб рослин. Ці лампи мають високу енергоефективність та довгий термін служби, що дозволяє знижувати витрати на електроенергію та обслуговування. Крім того, застосування автоматизованих систем керування, таких як датчики освітленості та температури, дає змогу підтримувати оптимальний мікроклімат у теплицях. Інтеграція таких систем в агропромислові комплекси дозволяє не лише підвищити врожайність, а й зменшити вплив на навколишнє середовище завдяки раціональному використанню енергії. Розробка та впровадження енергоефективних технологій опромінення в теплицях є важливим кроком до сталого розвитку аграрного сектору, зокрема в умовах зміни клімату та підвищення попиту на екологічно чисту продукцію. Ключові слова: електротехнологічний комплекс, енергоефективність, опромінення рослин, теплиця, світлодіодне освітлення, автоматизація, агропромислове виробництво
Ефективність уловлення діоксиду вуглецю у відцентровому апараті різними абсорбентами
Одним з ефективних підходів до зменшення викидів CO₂ є використання рідких абсорбентів у контактних апаратах різного типу, зокрема у відцентрових апаратах з обертовими насадками. У роботі проведено порівняльний аналіз хімічних рідких абсорбентів (NaOH, МЕА, піперазин) за критеріями ефективності масообміну, стабільності, енергетичних затрат на регенерацію та економічної доцільності. Встановлено, що застосування обертових насадкових апаратів забезпечує вищий об’ємний коефіцієнт масовіддачі порівняно з класичними насадковими колонними абсорберами, особливо при використанні MEA. Проаналізовано вплив концентрації абсорбенту та гідравлічних параметрів на інтенсивність процесу. Показано, що піперазин, незважаючи на високу вартість, має найкращі експлуатаційні характеристики. Робота надає підґрунтя для вибору абсорбентів з урахуванням техніко-економічних та масообмінних показників для уловлення CO₂ в компактних високоефективних системах. Ключові слова: рідкі абсорбенти, обертова насадка, уловлення СО2, масообмін.
Енергетична ефективність проточних теплонасосних сушарок зерна
Сушіння зерна є енергомістким етапом післязбиральної обробки, де використання теплових насосів є одним з методів підвищення енергетичної ефективності. Наведено стислу інформації щодо технології сушіння, типів сушарок та їх особливостей. Особлива увага приділяється рециркуляційним схемам сушильного агенту, які дозволяють знизити енергоспоживання за рахунок повторного використання теплоносія. Розглядаються сучасні підходи до інтеграції теплових насосів у проточні сушильні установки, що забезпечує подвійну функцію: осушення повітря у випарнику та його нагрівання у конденсаторі. У статті запропоновано до розгляду методологію оцінки енергетичної ефективності сушіння зерна для проточних теплонасосних сушарках. Також проаналізовано вплив неізоентальпійного режиму сушіння в проточних сушарках, що відрізняє їх від камерних систем. Наведено рекомендації щодо оптимізації параметрів сушіння для зниження енерговитрат і підвищення ефективності сушильних установок. Результати дослідження можуть бути корисними для розробників сучасних сушарок, які прагнуть модернізувати технології післязбиральної обробки зерна. Ключові слова: зерносушарка, енергоефективність, рециркуляція, тепловий насос, проточні сушарки, камерні сушарки, вологість зерна
Аналіз прямого перетворення механічної енергії в теплову за допомогою індукційних струмів
У статті наведені результати експериментального дослідження роботи індукційного генератора теплової енергії, що реалізує перетворення механічної енергії обертання магнітного диска у теплову за допомогою вихрових струмів, які виникають у металевій провідній пластині під дією змінного магнітного поля. Об'єктом дослідження є процес прямого перетворення механічної енергії в теплову. Експериментальна установка складається із ротора, що містить розміщені за колом постійні магніти, який обертається над сталевою пластиною. У результаті переміщення магнітного поля в провіднику індукуються вихрові струми, які спричиняють нагрівання за рахунок джоулевих втрат. Досліджено вплив конструктивних і магнітних параметрів установки на величину потужності теплових втрат, зокрема, частоти зміни магнітного поля, величини магнітної індукції та відстані до пластини. Для перевірки експериментально отриманих значень використано залежність для розрахунку потужності втрат від вихрових струмів, що враховує величину магнітної індукції, частоту зміни магнітного поля та електричні характеристики матеріалу. Порівняння теоретичних і експериментальних результатів показало, що похибка між ними становить менше 10 %. Отримані результати можуть бути використані в розробці безконтактних систем нагрівання, систем рекуперації енергії, а також в енергетичних установках з прямим перетворенням механічної енергії в теплоту, зокрема, для вітрових і гідравлічних турбін. Ключові слова: відновлювані джерела енергії, енергія вітру, індукційне нагрівання, вихрові струми, постійні магніти, генератор теплової енергії, безконтактне нагрівання, пряме перетворення енергії, обертальний рух
Використання теплоти технологічного обладнання для підвищення енергетичної ефективності вентиляційних систем
У статті проаналізовано різні можливості утилізації теплоти, що відводиться від встановленого обладнання на промислових підприємствах. Виконано порівняння різних типів системи, показано їх недоліки та переваги. Виконані розрахунки з використанням h-d діаграми для різних температур зовнішнього повітря для трьох варіантів схемного рішення: прямоточна система (без утилізації теплоти), система з рециркуляцією повітря та система з дворівневою камерою змішування. Показано переваги застосування адаптивної системи з дворівневою камерою змішування в порівнянні з традиційною схемою з рециркуляцією повітря. Показано, що адаптивна система для деяких режимів дозволяє зменшити експлуатаційні витрати більш ніж в 10 разів. Обговорюються технічні перешкоди на шляху до впровадження адаптивної системи з дворівневою камерою змішування. Ключові слова: енергоефективність; адаптивна система; рециркуляція повітря; утилізація теплоти
Підвищення ефективності використання електричної енергії житловими та громадськими будівлями за наявності гібридних сонячних електростанцій в умовах ринку електроенергії
Стаття присвячена аналізу графіків споживання електричної енергії громадських та житлових будівель, а також підвищення ефективності роботи дахових гібридних сонячних електростанцій. Широке розповсюдження гібридних сонячних інверторів зумовлене, як бажанням знизити затрати на енергоспоживання, так і необхідністю забезпечити резервне живлення критичних споживачів, створило передумови для використання переваг ринку електричної енергії. Можливість генерації електричної енергії, використання систем акумулювання та можливість взаємозаміщення джерел енергії (наприклад, централізоване теплопостачання та електропостачання для потреб опалення та гарячого водопостачання) дозволяє говорити про будівлі в контексті «активних споживачів». Розроблені типові графіки споживання електричної енергії будівлями дозволяє підвищити ефективність використання власної сонячної електростанції для мінімізації вартості електропостачання з урахуванням можливості систем накопичення та можливості використання надлишків сонячної генерації на потреби опалення, кондиціонування та гарячого водопостачання. Проведене моделювання режимів роботи сонячної електростанції у варіантах: «споживання на власні потреби без коригування режимів роботи систем накопичення», «продаж надлишків електроенергії на ринку», «споживання на власні потреби з налаштуванням роботи систем накопичення» вказує на можливість зниження затрат на енергоспоживання об’єкту на 30-40 % залежно від добової сонячної інсоляції. Використання моделі дозволяє виконувати налаштування режимів роботи гібридних інверторів для зниження затрат на електропостачання. Подальші дослідження доцільно зосередити на створенні альтернативної системи керування інверторами з оптимізацією функції керування гібридної станції залежно від профілю навантаження будівлі. Ключові слова: гібридне електропостачання, моделювання енергоспоживання, зниження затрат, керування попитом
Наукові основи проєктування спеціалізованих сільськогосподарських біоінженерних комплексів
У статті розглянуто проєктування спеціалізованих сільськогосподарських біоінженерних комплексів для біологічного захисту рослин на основі використання онтологій. Мета дослідження – розроблення наукових основ проєктування спеціалізованих сільськогосподарських біоінженерних комплексів. Об’єктом дослідження є спеціалізовані сільськогосподарські біоінженерні комплекси. Предметом дослідження є застосування онтологічного підходу до проєктування інтелектуальних інформаційних систем для біологічного захисту рослин. Методи дослідження – системний підхід, онтологічний інжиніринг, безкоштовне програмне середовище Visual Understanding Environment. Проведено аналіз досліджень вітчизняних та іноземних науковців стосовно проєктування спеціалізованих сільськогосподарських біоінженерних комплексів. У вигляді онтологій формалізовано процеси проєктування інтелектуальної інформаційної системи для біологічного захисту рослин, зокрема, структурування дій щодо управління виробництвом біологічних засобів захисту рослин (на рівні техноценозу), структурування дій щодо управління використанням біологічних засобів захисту рослин (на рівні агротехноценозу), розроблення бази знань інтелектуальної інформаційної системи для біологічного захисту рослин. Перевагами використання онтологій у проєктуванні інтелектуальної інформаційної системи для біологічного захисту рослин є автоматизація аналізу знань, агрегація знань, підвищення рівня компетентності людини-технолога в процесах управління виробництвом та використанням біологічних засобів захисту рослин. Ключові слова: агротехноценоз, база знань, біологічний захист рослин, інтелектуальна інформаційна система, онтології, техноцено.
Вплив відхилення напруги на кутову швидкість електродвигунів постійного струму послідовного збудження
Двигуни постійного струму послідовного збудження – найпоширеніші з електродвигунів постійного струму, які застосовуються в мобільних машинах. У цих двигунах магнітний потік залежить від навантаження двигуна. Оскільки крива намагнічування електродвигуна є нелінійною, то отримати аналітичний вираз для механічної характеристика двигуна не можливо. Тому розглядають роботу двигуна при ненасиченій магнітній системі і насиченій. Мета дослідження – проаналізувати вплив відхилення напруги на кутову швидкість робочих машин з електродвигуном постійного струму послідовного збудження. У результаті проведених досліджень встановлені залежності кутової швидкості електродвигуна постійного струму послідовного збудження від напруги для робочих машин з різними типами механічних характеристик при ненасиченій і насиченій магнітній системі. Встановлено, що закон зміни кутової швидкості електропривода при відхиленні живлячої напруги визначається механічною характеристикою робочої машини. Для робочих машин, в яких момент статичних опорів не залежить або лінійно залежить від кутової швидкості, кутова швидкість змінюється лінійно зі зміною напруги. Для робочих машин з нелінійною механічною характеристикою зміна кутової швидкості електропривода при відхиленні напруги відбувається за складним алгоритмом. Досліджений також вплив тиристорного перетворювача напруги на мережу живлення. У спектрі гармонік виявлена третя, п’ята і сьома гармоніки. Ключові слова: електропривод, електродвигун постійного струму послідовного збудження, кутова швидкість, відхилення напруги, механічна характеристика робочої машини, тиристорний перетворювач напруги, вищі гармоніки
Підвищення ефективності утилізації тепла відпрацьованого витяжного повітря з камер згоряння шляхом конверсії в електричну енергію
Стаття присвячена вирішенню актуальної задачі підвищення енергоефективності теплових процесів шляхом впровадження новітньої технології з використанням термоелектричних модулів як альтернативного джерела електроенергії, що використовує відхідне тепло. Метою дослідження є розробка та експериментальна перевірка працездатності автономної системи рекуперації теплових втрат із камери згоряння вуглеводнево-водяних сумішей на основі термоелектричних генераторів. Експериментальна установка включала комерційний модуль TEC1-12715, який при температурному градієнті ≈40 °C (141 °C / 101 °C) генерував напругу 1,56 В і струм ≈0,32 А, що відповідає потужності ≈0,49 Вт. Для підвищення напруги застосовувався DC-DC перетворювач (2 В → 24 В). Практичну придатність системи перевірено на прикладі живлення малопотужного електричного навантаження. Оцінка температурного поля під час експериментального дослідження проводилась з використанням тепловізійних вимірювань і безконтактного термометра. Була розроблена тривимірна модель десяти пар елементів P/N-Type, яка враховує теплопровідність та термоелектричні ефекти. Для оцінки ефективності роботи модуля проведено чисельне моделювання в COMSOL Multiphysics, де створено тривимірну модель елемента з 10 термопар. За аналогічних температурних умов вона забезпечила вихідну напругу 0,144 В. Екстраполяція на повний модуль із 127 парами дало теоретичне значення ≈1,83 В, що приблизно на 14,7 % вище за експериментальні результати. Розбіжність пояснюється тепловими втратами та ідеалізованими умовами моделювання. Отримані результати підтверджують потенціал ТЕГ для утилізації низькопотенційного тепла й живлення допоміжних пристроїв у автономних енергосистемах. Перспективи подальшого розвитку системи передбачають використання матеріалів із вищим коефіцієнтом Зеєбека; вдосконалення системи охолодження, зокрема із застосуванням CFD-аналізу; реалізацію буферного накопичення енергії для імпульсного живлення навантажень. Ключові слова: термоелектричні генератори, рекуперація тепла, утилізація теплових втрат, водо-вуглеводневі суміші, підвищувальний перетворювач, камера згоряння, програмне середовище COMSOL Multiphysics, градієнт температури
Оптимізація параметрів теплоутилізаційної системи з рекуператором скловарної печі
Сучасний розвиток енергетики характеризується значним збільшенням вартості енергоносіїв, природних ресурсів, а також зростаючими вимогами щодо охорони навколишнього середовища від впливу відходів виробництва комунальних та промислових підприємств. Наразі проблема енергозбереження в комунальній теплоенергетиці певною мірою вирішується шляхом утилізації теплоти продуктів згоряння палива. Підвищення ефективності відповідного теплоутилізаційного устаткування є важливим та актуальним. Мета дослідження – оптимізація параметрів теплоутилізаційної системи з рекуператором промислової печі регенеративного типу на основі комплексної багаторівневої оптимізації, статистичної теорії планування експерименту та функціонального аналізу. Для досягнення зазначеної мети поставлено такі завдання: розробити схему багаторівневої оптимізації та схему рекурсивного обходу рівнів оптимізації для теплоутилізаційної системи з рекуператором скловарної печі; на основі статистичних методів планування експерименту та методів функціонального аналізу розробити математичні моделі для кожного рівня оптимізації та отримати функціональні залежності критеріїв оцінки ефективності системи від основних параметрів; визначити оптимальні значення режимних та конструкційних параметрів теплоутилізаційної системи з рекуператором скловарної печі. Основний принцип методу багаторівневої оптимізації полягає у такому. При побудові математичної моделі кожного рівня оптимізації змінними параметрами слугують параметри, що варіюються для об'єктів даного рівня, а постійними параметрами слугують оптимальні параметри, які є результатами вирішення локальних оптимізаційних задач інших рівнів. Основна задача при використанні статистичних методів теорії планування експерименту та методів функціонального аналізу – визначення функціональних залежностей критеріїв оцінки ефективності досліджуваної теплоутилізаційної системи від її основних параметрів. Наведено результати досліджень режимних та конструкційних параметрів теплоутилізаційної системи, яка включає рекуператор скидної теплоти газоспоживальної промислової печі регенеративного типу. Рекуператор призначено для нагрівання повітря на горіння шляхом утилізації теплоти димових газів після регенераторів печі. Рекуператори компонуються з необхідного числа модулів в залежності від витрати димових газів. Теплообмінна поверхня модуля набирається зі сталевих панелей, утворених трубами з мембранами. Рух димових газів здійснюється в міжпанельному просторі, а повітря – в трубному. З метою інтенсифікації теплообміну з боку повітря труби мають турбулізатори потоку. Для досліджуваної теплоутилізаційної системи розроблено схему багаторівневої оптимізації та схему рекурсивного обходу рівнів оптимізації. З використанням зазначеної комплексної методики розраховано оптимальні значення режимних та конструкційних параметрів теплоутилізаційної системи. Методика дозволяє визначати параметри, які максимально наближені до оптимальних. Це підвищує ефективність теплоутилізації запічних газів, у середньому, на 2,5 % – 3 % порівняно з ефективністю систем, оптимізованих із використанням інших методик оптимізації. Ключові слова: утилізація теплоти; рекуперація теплоти запічних газів; комплексні методики досліджень
Аналіз систем релейного захисту регіональних розподільних мереж з джерелами розподіленої генерації
Представлено порівняльний огляд і аналіз сучасних методів функціонування систем релейного захисту розподільчих мереж середньої напруги з джерелами розподіленої генерації (ДРГ). Аналіз торкнувся основних технічних викликів, пов’язаних з активним впровадженням ДРГ, насамперед відновлюваних джерел, у регіональні мережі, що призводить до зміну напрямків перетоків і величин струмів у мережі, порушення умов забезпечення селективності, чутливості та технічно досконалої координації між захисними пристроями. Окрема увага приділена особливостям роботи релейного захисту мікроенергосистем при переході від мережевого в острівний режим. Метою дослідження є огляд та аналіз сучасних методів та систем релейного захисту розподільних регіональних мереж з ДРГ з урахуванням особливостей їх роботи. У статті досліджені традиційні й інноваційні (адаптивні, комбіновані, на основі послідовних складових, із застосуванням фазорних вимірювальних пристроїв і штучного інтелекту) методи захисту, їхня ефективність та здатність роботи в характерних режимах. Порівняльний аналіз здійснено з урахуванням відомих сучасних платформ, їх переваг, складності реалізації, вимог до каналів зв’язку, проведення налаштувань та випробувань, можливого виникнення ризиків, обумовлених складністю систем релейного захисту. Визначені ключові переваги та обмеження сучасних підходів реалізації релейного захисту, а також актуальні тенденції розвитку систем захисту активних мереж із високою часткою ДРГ.<!-- [if gte vml 1]><v:shapetype id="_x0000_t75" coordsize="21600,21600" o:spt="75" o:preferrelative="t" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" filled="f" stroked="f"> <v:stroke joinstyle="miter"/> <v:formulas> <v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"/> <v:f eqn="sum @0 1 0"/> <v:f eqn="sum 0 0 @1"/> <v:f eqn="prod @2 1 2"/> <v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"/> <v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"/> <v:f eqn="sum @0 0 1"/> <v:f eqn="prod @6 1 2"/> <v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"/> <v:f eqn="sum @8 21600 0"/> <v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"/> <v:f eqn="sum @10 21600 0"/> </v:formulas> <v:path o:extrusionok="f" gradientshapeok="t" o:connecttype="rect"/> <o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"/> </v:shapetype><v:shape id="Рукописні_x0020_дані_x0020_1" o:spid="_x0000_s1026" type="#_x0000_t75" style='position:absolute;left:0;text-align:left; margin-left:-181pt;margin-top:98.7pt;width:2pt;height:2.1pt;z-index:251658240; visibility:visible;mso-position-horizontal-relative:text; mso-position-vertical-relative:text' o:gfxdata="[binary] "> <v:imagedata src="file:///C:\Users\User\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image001.emz" o:title=""/> </v:shape><![endif]--> Показано, що для забезпечення надійності та безпеки електропостачання в сучасних умовах необхідне впровадження адаптивних, інтелектуальних і гібридних систем захисту з можливістю роботи регіональних мікромереж в острівному режимі. Як правило, в розподільних регіональних мережах використовуються системи захисту на основі вимірювання струму, рідше - на основі вимірювання напруги або комбіновані системи захисту (на основі вимірювання струму та напруги). Однак, зміна структури електропостачання від централізованої (з одностороннім потоком струму) до децентралізованої (з різними ДРГ) створює серйозну загрозу для систем захисту мережі з точки зору надійності спрацювання, чутливості та координації різних елементів захисту. Встановлено, що інноваційні методи демонструють вищу гнучкість, точність та здатність до самоорганізації. Водночас вони потребують більш складної технічної та програмної реалізації, налагодження комунікації та відповідного досвіду впровадження. Надійність захисту в майбутньому визначатиметься здатністю системи адаптуватись до швидких змін режиму роботи, динамічного підключення та зміни параметрів ДРГ, вимог до забезпечення живлення критичних споживачів навіть у разі переходу в острівний режимів при відключенні від основної мережі. Ключові слова: розподілена генерація, перехідна стійкість, координація захисту, острівна робота, розподільна мережа
До 60-річного ювілею Віктора Володимировича КАПЛУНА
Каплун Віктор Володимирович – відомий фахівець і вчений в галузі енергетики, має визнаний вітчизняною та науковою спільнотою науковий доробок. Він розв’язав ряд наукових проблем, що мають вагоме теоретичне та практичне значення для управління надійністю електротехнічних комплексів на основі пристроїв з ефектом пам’яті форми, систем енергозабезпечення з полігенерацією, їх технологічного структурування та підвищення ефективності шляхом динамічного енергоменеджменту. Впродовж 2010-2011 рр. – директор науково-дослідного інституту електроенергетичних систем НУБіП України, 2011-2019 рр. – проректор з наукової та інноваційної діяльності КНУТД. З 2020 р. – директор Навчально-наукового інституту енергетики, автоматики і енергозбереження НУБіП України. В. В. Каплун є одним із засновників наукового напряму та розробником унікальних технологій для управління температурними режимами в електроустановках на основі сплавів з ефектом пам’яті форми. Вперше теоретично обґрунтовано та розроблено технології виробництва smart-сплавів, характеристики яких перевищують світові аналоги. Продукція впроваджена у більш ніж 300 підприємств енергетичного комплексу України (Київські кабельні мережі, Запорізька АЕС, «Київобленерго», Харківські міські електромережі, Укргідронерго, «Вінницяобленерго», «Черкасиобленерго» та ін.), Канади (енергетична компанія «Ontario Hydro»). Він запропонував нові теоретичні підходи створення автономних електромеханічних комплексів (генератор-двигун) з компенсованими асинхронними машинами, що забезпечило суттєве підвищення енергоефективності електротехнічних комплексів такого класу і дало змогу створити технологічні платформи автономних систем електроживлення, які впроваджені у понад 140 проєктах, зокрема на 22 об’єктах НЕК «Укренерго», фірмі «Дарниця», ПАТ «Мостобуд», ТОВ «Східна вугільна компанія», Національному космічному агентстві України, ПАТ «Рошен», Державному аварійно-технічному центрі Міненерго України, ПАТ «Київводоканал» та ін. Вагомим внеском В. В. Каплуна є розвиток теорії оптимізації локальних мікроенегосистем на основі надійнісно-вартісних критеріїв, що створило умови для розроблення принципів формування технологічних структур з полігенерацією, моделей балансування, теоретичного і методичного інструментарію для формування систем динамічного енергоменеджменту. Вагомими результатами В.В. Каплуна як організатора науки є започаткування та проведення фахового акселератора «Енергетична безпека в умовах війни» (з 2022 р.), який став майданчиком обміну досвідом менторів з бізнесу для обговорення та вирішення прикладних завдань підвищення якості електроенергії, зменшення втрат, управління надійністю розподільних мереж тощо, співпраця зі стейкхолдерами енергетичної сфери, сформовані перспективні програми підвищення операційної ефективності, адаптивної клієнтоорієнтованої системи управління енергоспоживанням («ДТЕК Київські регіональні мережі», «ВАП-БУД», Держенергонагляд, «Сейм-93», «ДТЕК Київські електромережі», «Світлотек», «Біотестлаб», «ДТЕК Одеські електромережі»), створення освітньо-наукового Кластеру цифрової енергетики за участю Національного університету біоресурсів і природокористування України, ТОВ «ДТЕК Мережі», ПАТ «Черкасиобленерго», Інституту загальної енергетики НАН України, ТОВ «482 solutions», Адвокатського об’єднання «Консиліум», ТОВ «Kampov Technology», ТОВ «Атмосфера», ТОВ «е-НЕКСТ-Україна», що дозволило поєднати виробничий та дослідницький потенціал його учасників. Науково-організаційна діяльність має широку палітру проєктів: національний консультант у галузі енергетики Програми розвитку ООН в Україні у проекті «Інтеграція положень Конвенцій РІО у національну політику України» (2014-2016 рр.), член науково-технічної ради Міністерства енергетики України (з 2021 р.), член робочої групи з реалізації Концепції впровадження «розумних мереж» в Україні до 2035 року при Міністерстві енергетики України (з 2023 р.), член науково-методичної ради Міністерства освіти і науки України підкомісії G3 Електрична інженерія (з 2024 р.), учасник робочої групи Секретаріату Кабінету Міністрів з підготовки переговорних позицій України щодо укладення Угоди про вступ України до ЄС з енергетичних питань (з 2024 р.), віце-президент Українського союзу промисловців і підприємців (з 2020 р.) з питань енергозбереження та управління енергоефективністю. Є керівником міжнародних грантових проєктів LIFE22-CET-NS4nZEBs (New Skills for Nearly Zero Energy Buildings), LIFE23-CET-BUSHROSs (Building Up Skills for Home Renovation One-Stop-Shops), ERASMUS-EDU-2022-CB-VET (Vocational Education and Training For Green and Smart Energy in Buildings). Каплун В.В. – автор 216 наукових праць, в тому числі 12 монографій, 3 підручників та навчальних посібників, 33 патентів та авторських свідоцтв. За вагомий внесок у розвиток науки і освіти України В. В. Каплуну присвоєне звання «Заслужений діяч науки і техніки України» (2016 р.), він є лауреатом Державної премії України в галузі науки і техніки (2017 р.), нагороджений Почесною грамотою Верховної Ради України (2020 р.). Редакційна колегія журналу «Енергетика і автоматика» щиро вітає Віктора Володимировича з ювілеєм, зичить йому міцного здоров’я, подальших творчих успіхів у його діяльності.
Ідентифікація локацій гризунів на полях для організації захисних заходів в агрономії
Однією з головних проблем аграрного сектору України є зниження врожайності через вплив шкідників, зокрема мишоподібних гризунів. За оцінками експертів, в Україні щорічні втрати врожаю від гризунів можуть становити до 20 % в залежності від рівня популяції шкідників. Відповідно, пошкодження зернових культур через активність гризунів у 2020 році оцінювалося в понад 1,2 мільйона тон, що у фінансовому вираженні становить більше 400 мільйонів гривень (за даними Міністерства аграрної політики та продовольства України). Результатами статті є підготовка та аналіз даних в результаті моніторингу рельєфу місцевості для ідентифікації курганів, створених гризунами. Виконано аналіз мікрорельєфу і побудову його DBSCAN моделі з використанням синтетичних LiDAR-даних, кластеризацію аномальних підвищень методом та збереження результатів для подальшого аналізу з використанням мови програмування R. Ключові слова: поля, гризуни, ідентифікація нор, рельєф, БПЛА, LiDAR, аналіз даних, машинне навчання, мова R
Авторське право (c) 2025 Енергетика і автоматика
Вплив кількості завантаженого субстрату на енергоефективність виробництва біогазу
Нині потреба людства в енергетичних ресурсах зростає з кожним роком. Висока вартість сировини (нафти, газу, палива) призводить до необхідності пошуку альтернативних джерел енергії. Нині ферментація органічних сільськогосподарських відходів у біогазових установках є одним із найбільш екологічно чистих та економічно вигідних рішень для отримання енергії з відходів у вигляді біогазу. Разом з цим, побічним ефектом зброджування органічних відходів є виробництво цінних екологічно чистих добрив. Однак утворення біогазу є складним технологічним процесом, оскільки в процесі метаногенезу необхідно підтримувати штучно створені параметри мікроклімату. Вплив зовнішніх факторів, таких як температура, рівень кислотності pH, вологість, наявність хімічних речовин в субстраті може створити негативні наслідки для процесу утворення метану, аж до можливої повної втрати завантаженого субстрату в біогазовому реакторі. Щоб уникнути таких негативних ситуацій, до технологічних процесів утворення біогазу встановлюються дуже жорсткі вимоги. Вітчизняні та зарубіжні вчені теоретично та експериментально встановлюють оптимальні умови для процесу утворення метану. Серед них найбільша увага приділяється підтриманню рівня кислотності та температури відповідно до умов технологічного процесу утворення біогазу. За умовами технологічного процесу утворення біогазу відбувається в трьох температурних режимах: психрофільному, мезофільному та термофільному, для яких встановлені певні межі коливань температури. Найбільша різниця температур виникає під час завантаження нової основи. Щоб уникнути виникнення критичної різниці температур під час процесів завантаження та розвантаження, враховано умову теплової рівноваги в метантенку. На основі теоретичних розрахунків було визначено співвідношення між масою субстрату, що знаходиться в реакторі, і завантаженого свіжого субстрату. Ключові слова: метантенк, температура субстрату, біогаз, теплова рівновага, коефіцієнт, теплоємність субстрату
Роль сталих авіаційних біопалив у декарбонізації сектору авіації
Відновлювана енергетика, зокрема біоенергетика, робить значний внесок у заміщення викопних палив і скорочення викидів парникових газів. Це відповідає актуальному виклику на глобальному рівні – декарбонізація всіх секторів економіки, у тому числі енергетики і транспорту. Завдяки широкому використанню відновлюваних джерел енергії вже досягнуто значних успіхів у декарбонізації секторів виробництва теплової енергії і електроенергії. При цьому транспорт значно відстає від зазначених двох секторів у процесі впровадження відновлюваних енергоносіїв. Серед іншого, це пов’язано з об’єктивною важкістю електрифікації транспортного сектору і особливо це стосується авіації та водного транспорту. Із цього випливає підвищена роль біопалив у декарбонізації транспорту. Нині внесок авіації у загальні викиди парникових газів у світі не перевищує 3 %. Однак, враховуючи стрімкий розвиток цього сектору і ріст споживання палив в ньому, цей внесок може суттєво збільшитися. Зважаючи на це, Міжнародна асоціація повітряного транспорту і Міжнародна організація цивільної авіації поставили за мету досягти вуглецевої нейтральності авіаційного сектору своїх членів до 2050 року. Важливо, що у реалізації цієї амбітної мети 65 % відводиться на споживання сталих авіаційних палив. В загальному сенсі сталі авіаційні палива – це біопалива і синтетичні палива, які можуть забезпечити високий рівень скорочення викидів діоксиду вуглецю порівняно із використанням викопного палива. В Євросоюзі також приділяють велику увагу питанню декарбонізації авіації, про що свідчить прийняття у 2023 році спеціального Регламенту ReFuelEU Aviation. Цим Регламентом поставлено обов’язкові цілі по частці сталих авіаційних палив у всіх аеропортах ЄС і надано більш детальне визначення поняття сталих авіаційних палив. Метою роботи є визначення найбільш перспективних видів сталих авіаційних біопалив і типів сировини для їх отримання для умов України. Для досягнення мети роботи виконано аналіз декількох принципових аспектів, що стосуються виробництва сталих авіаційних біопалив із наступним синтезом результатів для умов Україні. Цими аспектами є поточний рівень розвитку і комерціалізації технологій отримання сталих авіаційних біопалив; відповідні види сировини (біомаси) та можливості нарощування обсягів їх використання; вимоги Директиви ЄС 2018/2001 з відновлюваної енергетики щодо сталості рідких біопалив. Ключові слова: відновлювані джерела енергії, декарбонізація, сталі авіаційні палива, авіаційні біопалива, біомаса