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).
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
Використання «зеленого» водню для виробництва синтетичного відновлюваного метану в Україні
Одним із напрямів освоєння відновлюваних джерел енергії є отримання синтетичного відновлюваного метану як замінника дефіцитного природного газу, що є актуальним для нашої країни. Об'єкт даного дослідження - відновлюваний «зелений» водень, який є невід’ємною складовою для виробництва синтетичного відновлюваного метану. Мета роботи - огляд світового досвіду розробки технологій виробництва «зеленого» водню» для отримання синтетичного відновлюваного метану та визначення перспективних шляхів впровадження цих технологій в Україні. У статті надано актуальний огляд технологій виробництва «зеленого» водню за допомогою електролізу води з використанням відновлюваних джерел енергії (сонячної, вітрової). Методи дослідження включають вивчення і аналіз літературних та інших даних, зокрема порівнювальний аналіз різних технологій виробництва «зеленого» водню, їх переваг і недоліків, аналіз впливу окремих параметрів на ці технології, а також їх економічні характеристики і можливості застосування для виробництва синтетичного відновлюваного метану. Незважаючи на те, що «зелений» водень має численні переваги, більшість методів його виробництва не є ефективними та є дорогими. Це пов’язано з відносно високою ціною електроенергії з ВДЕ для його виробництва, а також обмеженням кількості годин повного навантаження роботи електролізних установок на рік. В Україні розпочались роботи над впровадженням реалізації проєктів з виробництва «зеленого» водню. У роботі приведені прогнозні оцінки собівартості виготовлення водню на цих заводах. Як показали попередні економічні розрахунки виробництва «зеленого» водню і синтетичного відновлюваного метану, наразі таке виробництво не є економічно доцільним для України. Проте аналіз прогнозу світових цін на «зелений» водень дозволяє зробити висновок про сталу тенденцію їх зниження. Це призведе до того, що промислове виробництво синтетичного відновлюваного метану може стати рентабельним для впровадженням в Україні протягом наступних десятиліть. Ключові слова: «зелений» водень, синтетичний відновлюваний метан, відновлювані джерела енергії
Огляд онлайн-навчання без учителя із семантичної сегментації для автономних транспортних засобів
Системи з кількома роботами привернули значний інтерес у промисловій автоматизації, пошуково-рятувальних операціях та освоєнні космосу завдяки своїй здатності виконувати складні завдання з підвищеною ефективністю та надійністю. Ефективна координація між кількома автономними агентами має вирішальне значення для оптимізації виконання завдань, мінімізації використання ресурсів і забезпечення експлуатаційної надійності. Однак залишаються ключові проблеми, такі як динамічний розподіл завдань, уникнення зіткнень, комунікаційні обмеження та адаптивність до змін навколишнього середовища. У цьому дослідженні представлено новий гібридний підхід до координації завдань за участю кількох роботів, що інтегрує принципи ройового інтелекту з методами навчання з підкріпленням для покращення прийняття рішень та адаптивності в динамічних середовищах. Запропонована методологія використовує гібридний алгоритм, який поєднує евристику на основі ройового інтелекту з рамками навчання з підкріпленням для досягнення оптимального розподілу завдань і планування шляху. Система реалізована в змодельованому середовищі з кількома роботами, де роботи працюють в умовах заздалегідь визначених завдань і різних умов навколишнього середовища. Структура оцінювання охоплює низку показників продуктивності, включаючи час виконання завдання, енергоефективність, накладні витрати на зв'язок між роботами та стійкість системи до динамічних збурень. Порівняльний аналіз проводиться з традиційними евристичними та детермінованими підходами для перевірки ефективності запропонованої моделі координації. Оцінка експериментального моделювання показує, що запропонована структура координації значно підвищує ефективність виконання завдань за рахунок мінімізації зайвих переміщень та оптимізації розподілу ресурсів. Покращення продуктивності можна виміряти у скороченні часу виконання завдання (в середньому на X %), меншому споживанні енергії (на Y %) та покращеній адаптивності до непередбачуваних перешкод. Крім того, гібридний підхід демонструє чудову стійкість у динамічних середовищах, зберігаючи стабільну координацію, незважаючи на вимоги завдань і варіації непередбачуваності навколишнього середовища. Статистичний аналіз підтверджує надійність запропонованого методу в порівнянні з традиційними стратегіями, підкреслюючи його застосовність в реальних розгортаннях з декількома роботами. Отримані результати підкреслюють потенціал інтеграції ройового інтелекту та навчання з підкріпленням для досягнення масштабованої та адаптивної координації кількох роботів. Цей підхід має значні наслідки для реальних застосувань, включаючи складську логістику, автономне спостереження та операції з реагування на стихійні лиха. Майбутні дослідження розширять адаптивність у режимі реального часу, розширять можливості навчання кількох агентів і масштабують рамки для більших роботизованих автопарків за допомогою децентралізованих архітектур прийняття рішень. Крім того, були вивчені потенційні реалізації апаратного забезпечення та тестування в реальних умовах для перевірки результатів моделювання та вдосконалення стратегій розгортання. Ключові слова: промислова автоматизація, IoT, робототехніка, архітектура систем, системи управління, моделювання, Swarm, SLAM
Представлення знань у виробництві ентомофагів
Статтю присвячено питанню представлення знань у виробництві ентомофагів на основі використання онтологій. Мета дослідження – розробити онтологічну базу знань у виробництві ентомофагів. Об’єктом дослідження є знання щодо процесів управління виробництвом ентомофагів. Предметом дослідження є цифровізація процесів управління виробництвом ентомофагів. Методи дослідження – структурний синтез, онтологічний аналіз, синергетичний підхід, програмне середовище Visual Understanding Environment. Обґрунтовано актуальність означеного напряму досліджень; відмічено відомі праці стосовно застосування онтологій, зокрема, у процесах: підтримки прийняття рішень, інтелектуального керування технологічними комплексами; онтологічного моделювання бази знань з організації подорожей, створення онтологічного глосарію; розробки словника та онтології для моделювання даних природної історії комах та ін. Розроблено онтологічну базу знань у виробництві ентомофага бракон (Habrobracon hebetor). Структура бази знань містить: класи «Дії людини у процесах управління виробництвом», «Контроль якості ентомологічної продукції», «Технологічні процеси», «Формалізація знань щодо процесів виробництва», «Прецеденти», «Підтримка прийняття рішень», «Забезпечення якості ентомологічної продукції»; поняття та вбудовані онтології «Процеси виробництва ентомофага бракон», «Тезаурус інтелектуальної підтримки прийняття рішень у виробництві ентомофагів». Результати дослідження дозволяють підвищити ефективність процесів управління складним біотехнічним виробництвом завдяки цифровізації знань, зростанню рівня компетентності фахівців-біотехнологів. Ключові слова: база знань, виробництво ентомофагів, онтології, підтримка прийняття рішень
Дослідження енергетичної ефективністі процесу анаеробної ферментації тваринницких відходів
Аналіз проблеми енергозабезпечення аграрного виробництва показує, що існуючі у сфері труднощі обумовлені порушенням людиною біологічного закону біоенергетичної направленості живих систем, згідно з яким всі складові живої природи енергоекономні. У той же час, ефект, який до теперішнього часу забезпечувався за рахунок використання певної кількості енергоносіїв, може бути отриманий і при меншій їх кількості, якщо при цьому здійснюються додаткові заходи щодо економії енергії та використовуючи нетрадиційні джерела енергії. У зв’язку з вичерпанням запасів викопного палива і постійним поглибленням енергетичної та екологічної кризи значна увага приділяється поновлюваним і нетрадиційним джерелам енергії. Проте, незважаючи на те, що сама по собі ця енергія безкоштовна, обладнання, необхідне для утилізації та перетворення, коштує досить дорого. Головна перевага відновлюваних та нетрадиційних видів енергії - невичерпність останньої. Той факт, що сільськогосподарські тварини погано засвоюють енергію рослинних кормів, і що більше половини цієї енергії використовується непродуктивно, дозволяє розглядати гній і послід не тільки як цінну сировину для органічних добрив і білкову добавку в корм тваринам, але і як потужне відновлюване джерело енергії в сільськогосподарському виробництві. Як теплоенергетична сировина гній тварин може використовуватись для виробітку горючого газу, який на 2/3 складається з метану - одного з найбільш цінних і висококалорійних видів палива. І хоча сучасні технологічні схеми з виробництва біогазу за економічними показниками ще поступаються традиційним природним джерелам, у більшості зарубіжних країн діє значна кількість біогазових установок, які забезпечують до 20-40 % потреб в енергії в сільському господарстві. Ефективним способом утилізації тваринницьких є анаеробна ферментація в біогазових установках. При ферментації екскременти тварин значною мірою знезаражуються, гине патогенна мікрофлора, втрачає схожість насіння бур’янів і крім того, виділяється біогаз, утилізація якого дозволяє отримати додаткову енергію. Цей шлях утилізації гною за умов поступового виснаження і здороження традиційних джерел набуває особливого значення. Оскільки зброджування здійснюється в закритих спорудах, повністю ізольованих від оточуючого середовища, усувається можливість поширення інфекцій і газів з неприємним запахом та попадання необробленого гною в грунт, грунтові і підземні води. У результаті розкладання органічних речовин у збродженому продукті збільшується доля біогенних елементів, більша їх частина переходить в легкозасвоювані рослинами мінеральні речовини, а втрати азоту не перевищують 3-5 %. Для визначення характеру газовиділення, глибини мінералізації органічної речовини залежно від режимно-конструктивних параметрів, а також з метою розробки на основі отриманих залежностей технологічних схем анаеробної обробки та утилізації відходів тваринницьких підприємств розроблена експериментальна установка. Ключові слова: тваринницькі відходи, анаеробна ферментація, енергетична ефективність
Супутниковий моніторинг у реалізації концепції розвитку сільського господарства в урбанізованому середовищі
Міста, завдяки забудові та людській активності, створюють теплові острови, що мають потенціал для сільськогосподарського виробництва. Теплові викиди сприяють подовженню вегетаційного періоду, що дозволяє вирощувати технічні культури навіть на забруднених ґрунтах, важливих для біоенергетики та виробництва біогазу. Розглянуто технології моніторингу теплових островів, з використанням супутників, що дозволяють ідентифікувати ділянки з найбільшими викидами тепла. Дослідження в Києві показали, що найбільш стабільні теплові викиди спостерігаються у весняно-осінній період, коли температура варіюється від 5 до 25 °C, що є оптимальним для розвитку рослин. Технології супутникового моніторингу дозволяють не тільки виявляти теплові аномалії, а й визначати оптимальні місця для розташування зелених насаджень, що допомагають зменшити негативний вплив міського середовища на рослинність. Розроблене програмне рішення на основі супутникових даних допомагає відстежувати зміни температури земної поверхні та їх вплив на вегетацію, що дозволяє краще планувати аграрне виробництво в містах. На прикладі торгово-розважального центру Lavina в Києві було виявлено стабільні теплові викиди, які можна використати для розвитку урбанізованого сільського господарства. Запропоновані адаптовані до цих умов культури можуть оптимізувати використання тепла для рослинництва та забезпечити екологічну вигоду для міста. Висновки підтверджують значний потенціал теплових островів для розвитку міського сільського господарства, що сприяє покращенню екології в мегаполісах та забезпеченню місцевих жителів якісними продуктами. Ключові слова: супутники, теплові острови, урбанізоване фермерство
Реверсивне керування двигунами постійного струму послідовного збудження
Двигуни постійного струму послідовного збудження застосовуються в електроприводах мобільних машин, електротранспорті і машин, які працюють із значними перевантаженнями. Ці двигуни мають нелінійну криву намагнічування. Тому аналітично описати механічні та електромеханічні характеристики неможливо. Для цього екпериментально визначають криву намагнічування двигуна (перехідну характеристику). Реверсування двигуна здійснюється через режим гальмування противмиканням.в режим гальмування противмиканням, який викликає необхідність вмикання в коло якоря додаткового гальмівного опору. Після гальмування противмиканням двигун починає обертатися в іншу сторону. При цьому необхідно обмежують пусковий струм двигуна введенням додаткових опорів. Мета дослідження – розроблення схем реверсивного керування двигунами постійного струму послідовного збудження та методики аналітичного визначення пускових та гальмівних опорів. Нині найпоширенішими у схемах гальмування противмиканням є керування у функції ЕРС, при пуску двигуна – у функції струму. Розроблена схема реверсивного керування двигуном постійного струму послідовного збудження з гальмуванням противмиканням у функції ЕРС та пуском двигуна у функції часу. Також наведена схема, яка забезпечує лише гальмування двигуна у функції ЕРС. Розроблена методика аналітичного визначення пускових для гальмівного опорів для розроблених схем керування. Ключові слова: двигун постійного струму послідовного збудження, реверсування, гальмування противмиканням, пуск двигуна, пускові резистори
Новітні підходи обробки технологічної інформації промислових систем автоматизації на основі баз знань
Статтю присвячено аналізу існуючих та синтезу новітніх підходів до обробки технологічної інформації промислових систем автоматизації в контексті моделювання цифрових двійників різнотипних взаємопов’язаних ділянок та систем. Метою дослідження є аналіз проблематики моделювання баз знань та підвищення ефективності обробки інформації з врахуванням гетерогенних даних. Об’єктом дослідження обрано системи автоматизації трьох дільниць цукрового виробництва: дифузія, дефекосатурація та випарювання. У рамках дослідження розроблено загальну асоціативну карту, що дозволяє чітко структурувати дані промислових систем автоматизації, утворювати зв’язки та насичувати дані контекстом для подальшої обробки. Розроблено семантичну модель бази знань, яка визначає зони впливу даних та дозволяє отримати схему даних, з врахуванням різнотипності даних. Створена семантична модель дозволяє проводити швидкий пошук по контексту та за критеріями, аналізувати вплив підсистем одна на одну, розраховувати ступінь схожості у інформації та аномаліях, що важливо при математичному моделюванні та синтезі мульти-шарового або когнітивного цифрового двійника процесів. На базі семантичної моделі розроблено модель візуалізації ділянок виробництва, яка включає: технологічну документацію, дані з SCADA систем, промислові архіви даних, зовнішні джерела та бази знань через WEB за допомогою метазнань. Використовуючи мову Clojure, було згенеровано запити з пошуку за зонами впливу, контексту, згадкам, розраховувано схожість в знаннях, що дозволяє поєднувати моделі декількох систем без значного збільшення витрат, що в результаті визначає структуру цифрового двійника з урахуванням можливих змін в системах знань, що в сумі гарантує систематизований та ефективний підхід до збору, обробки та збереження даних, а також їхню інтеграцію з іншими технологічними підсистемами. Додатковою перевагою є можливість поєднання окремих вже описаних цифрових двійників у багатошарову комплексну модель, що дозволяє отримати детальне представлення технологічного процесу та підвищити ефективність ухвалення рішень. Ключові слова: онтологія, цифровий двійник, база знань, дані, інтелектуальні системи управління знаннями, автоматизація
Шляхи підвищення енергоефективності насосних агрегатів систем водопостачання з урахуванням динаміки зростання вартості електроенергії
Стаття присвячена актуальній проблемі підвищення енергоефективності насосних агрегатів систем водопостачання житлово-комунального сектору. Метою дослідження є пошук шляхів зниження витрат електричної енергії насосних агрегатів шляхом запровадження електродвигунів підвищеного класу енергоефективності. Для досягнення мети вирішувалися такі завдання: оцінка технічного стану та потенціалу загального споживання енергії насосних агрегатів; оцінка складових структури тарифу на водопостачання в Україні; проведення випробувань асинхронних двигунів різного класу енергоефективності, що живляться від перетворювача частоти, для визначення енергетичних і функціональних властивостей; оцінка рівня енергозбереження насосного агрегату на прикладі запровадження двигуна класу IE5. Використані спеціальні методи випробувань для визначення втрат і оцінки ефективності двигунів змінного струму, що живляться від перетворювача. Встановлені функціональні залежності крутного моменту і струму від швидкості обертання та енергетичних показників від рівня навантаження для асинхронних двигунів різного класу енергоефективності. Визначені дві категорії параметрів, які впливають на надійність насосних агрегатів при використанні асинхронних двигунів різного класу енергоефективності, а саме: максимальний крутний момент при регулюванні частоти напруги живлення; теплові граничні криві при перевантаженнях. Проведена експрес оцінка ефективності інвестицій по заміні двигунів з низькою енергоефективністю. Запропоновані шляхи для стримування зростання тарифів, серед яких найбільш прогнозованим і економічно доцільним є впровадження системи перетворювач частоти– двигун класу ІЕ5 – насос. При заміні двигуна типу АИР на двигун класу ІЕ5 очікуване зниження витрат електроенергії для двигуна 2,2 кВт складає 15,48 % з терміном окупності інвестицій 1,1 рік. Встановлені закономірності можуть бути використані в межах комплексного підходу у застосуванні енергоефективних заходів і підвищення надійності роботи насосних агрегатів систем водопостачання житлово-комунального сектору . Ключові слова: енергоефективність, насосні агрегати, водопостачання, частотно-регульований привод, електродвигун
Електротехнологічні методи підвищення якості рослинних олив
Методи вилучення олії з рослинних матеріалів дещо відрізняються залежно від природи сировини та вмісту в ній власне оливи (олії). Саме через це протягом багатьох століть застосовувались різні методи видобутку олії з рослинної сировини: обробку спеціально підготовленої олійної сировини органічними розчинниками, відстоювання, центрифугування, дистиляція та фільтрування. До головних недоліків звичайної техніки екстракції відносять значну тривалість процесу екстрагування, а також використання великої кількості розчинника. Основними методами нині є: механічна екстракція, хімічна екстракція, екстракція надкритичною рідиною, дистиляція парою та вакуумування. Дослідженнями останніх років встановлено, що найменш енергозатратними і перспективними є електрофізичні методи обробки сировини, засновані на використанні електромагнітної енергії. Зокрема, обґрунтовується застосування та підтверджується ефективність електрофізичних методів обробки олійної сировини щодо підвищення якості очищення та продуктивності виробництва рослинних олив. Ключові слова: рослинні оливи, підвищення ефективності, електрофізичні методи очищення
Червінський Леонід Степанович (до 75-річчя з дня народження)
До 75-річчя професора кафедри електротехніки, електромеханіки та електротехнологій ННІ Енергетики, автоматики та енергозбереження НУБІП України д.т.н., професора Червінського Леоніда Степановича Леонід Степанович Червінський народився 16 березня 1950 року. У 1977 р. закінчив з відзнакою Українську сільськогосподарську академію за спеціальністю “Електрифікація сільського господарства”, отримав кваліфікацію інженера - електрика і був залишений для роботи в академії на кафедрі застосування електроенергії в сільському господарстві, де працює вже 48 років. За період трудової діяльності пройшов увесь шлях педагогічної майстерності від стажиста кафедри до завідувача кафедри. Нині працює професором кафедри електротехніки, електромеханіки та електротехнологій. Кандидат технічних наук з 1984 р.(диплом ТН №073641). Вчене звання доцента кафедри застосування електроенергії в сільському господарстві присвоєно в 1991 р (атестат ДЦ № 041505). Доктор технічних наук з 9 жовтня 2002 р (диплом ДД №002499). Вчене звання професора кафедри електрифікованих технологій в аграрному виробництві присвоєно 28 квітня 2004 року (атестат 02ПР №000097). Підготовку та захист обох дисертаційних робіт виконав без відриву від роботи викладачем і навчання в аспірантурі та докторантурі. За здобутки в енергетиці України в 2009 році нагороджений нагрудним знаком «Відмінник енергетики України» (№2880). За педагогічні і наукові здобутки в університеті в 2012 році отримав звання «Заслужений науково-педагогічний працівник Національного університету біоресурсів і природокористування України» (диплом №0020). За багаторічну і плідну науково-педагогічну роботу в країнах бувшого СРСР був обраний дійсним членом Міжнародної академії аграрної освіти в 2010 році (диплом №001356). Стаж педагогічної роботи у вищих навчальних закладах ІІІ–IV рівнів акредитації – 47 роки, у тому числі у Національному університеті біоресурсів і природокористування – 47 роки. Освітня діяльність За період роботи в університеті проявив себе талановитим педагогом, вченим. Створив сучасні лабораторії «Освітлювальні та опромінювальні установки», «Енергозберігаючі електротехнології в сільському господарстві». Зараз працює над створенням сучасної лабораторії «SMART електротехнології в біоінженерії” Є співавтором 4 підручників, зокрема, «Механізація, електрифікація та автоматизація сільськогосподарського виробництва», «Регульований електропривод», «Моделювання регульованого електропривода», 8 навчальних посібників, зокрема, "Несправності силового електрообладнання", «Експлуатація освітлювальних та опромінювальних установок в сільському господарстві», «Електрофізичні та технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів», «Електричне освітлення та опромінення», «Регульований електропривод /Теорія. Моделювання/», «Електротехнічні системи електроспоживання», 2 курсів лекцій, 2 монографій, 20 навчально - методичних рекомендацій та практикумів щодо виконання лабораторно - практичних занять та курсової роботи. Приймав участь у розробці 2 Галузевих стандартів вищої освіти :для підготовки магістрів зі спеціальності «Енергетика сільськогосподарського виробництва, напряму підготовки 0919- Механізація та електрифікація сільського господарства» та для бакалаврів галузі знань 1001 «Техніка та енергетика аграрного виробництва», напряму підготовки 6.100101 «Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі». Під його керівництвом розроблені типові програми навчальних дисциплін «Електротехнології та електроосвітлення» для підготовки фахівців ОКР «Бакалавр» з напряму підготовки 6.100101 «Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі», «Електротехнології в АПК» для підготовки фахівців ОКР «Магістр» з напрямів підготовки 8.100101, 8.100102, 8.100103 «Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі», «Електрофізичні методи обробки сільськогосподарської продукції і матеріалів» для підготовки фахівців ОКР «Бакалавр» з напряму підготовки 6.100101 «Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі». Нині викладає дисципліни: «Проектування, монтаж та експлуатація освітлювальних установок» «Світлотехнічні установки та системи» «Лазерна техніка» «Smart- електротехнології в біоінженерії» «Методика дослідження та організація підготовки дисертаційної роботи» Наукова діяльність Червінський Л.С. на високому рівні веде науково дослідну роботу за напрямом: - Дослідження взаємодії електромагнітної енергії різного спектрального складу з біологічними об’єктами. - Розробка і впровадження Smart- електротехнологій в біоінженерії. - Енергоефективні електротехнологічні комплекси в аграрному виробництві та енергозбереження. За результатами наукових робіт підготовлено 3 галузеві стандарти (СОУ): Галузевий стандарт СОУ 01.2-37-60 Ультрафіолетове випромінювання. Терміни, визначення. Введений у дію 1.04.2007; Галузевий стандарт СОУ 40.13-37472 Показники енергоефективності електрифікованих технологій у сільському господарстві. Загальні положення. Введений у дію 1.04.2007; Галузевий стандарт СОУ 01.2-37-602:2006 Методи забезпечення параметрів променистого мікроклімату. Введено в дію 24.05.2007. Наукові доробки наукової школи Червінського Л.С. були враховані при підготовці розділу 6 «Електричне освітлення» Правил улаштування електроустановок Мінпаливенерго України.( Введено в дію 2018 року). Під керівництвом Червінського Л.С. захищено три докторських дисертації (Берека О.М., Никифорова Л.Є., Назаренко І.П.) та три кандидатських (Сторожук Л.О., Книжка Т. С., Романенко О.І.). Напрям наукових досліджень школи Червінського Л.С. охоплює дослідження різних електромагнітних впливів на біологічні об’єкти тваринного та рослинного походження, їх ефективне дозування та керування їх дією. За результатами досліджень опублікувано 159 наукових праць, отримав 12 авторських свідоцтв і патентів України. Професійна діяльність. З 2006 року до 2011 року Червінський Л.С. був експертом Вищої акредитаційної комісії (ВАК) України із захисту дисертацій, до 2016 року був членом Навчально-методичних комісій Міністерства агропромислового комплексу України та Міністерства освіти і науки, є членом двох спеціалізованих рад із захисту докторський дисертаційних робіт, членом редколегії двох фахових науково-практичних журналів. Червінський Л.С. із вересня 2019 є діючим рецензентом наукових публікацій міжнародної науково-метричної інтернет платформи Helyon, яка входить до бази Web of Science та журналу Korean Journal of Food & Health Convergence. Червінський Л.С. є сертифікованим рецензентом Міжнародного наукового журналу «Journal of Advances in Microbiology” з січня 2021 року. Опублікував основні наукові здобутки в розділі "Study of the Electromagnetic Radiation on the Animal Body" в міжнародній монографії «Electromagnetic Field Radiation in Matter» на відкритій науковій платформі «INTECHOPEN LIMITED» у 2020 році, які і зараз є актуальними. У вересні 2019 року на конкурсі серед кращих креативних лекторів університету зайняв четверте місце. Професор Червінський Л.С. бере активну участь у роботі щорічних наукових та методичних конференцій, симпозіумів, круглих столів у ВНЗ України та закордоном. Щорічно керує підготовкою кваліфікаційних робіт у бакалаврів та магістрів. Під його керівництвом в аспірантурі навчається три аспіранта. Бажаємо професору, доктору технічних наук Леоніду Степановичу Червінському довгих плідних років ЖИТТЯ!
Підвищення виходу біогазу в біозазових установках за рахунок додавання сироватки до гною ВРХ
Нині гостро постає проблема заміщення природного газу біометаном на основі широкого застосування біогазових установок, які забезпечать отримання біогазу, теплової, електричної енергії та високоякісних добрив шляхом анаеробного зброджування органічних відходів. Одним із напрямів підвищення виходу біогазу є інтенсифікація зброджування відходів тваринництва. Метою статті є підвищення виходу біогазу на біогазових установках за рахунок додавання молочної сироватки до гною великої рогатої худоби. Для досягнення зазначеної мети вирішувалися такі завдання: експериментально визначався вихід біогазу при періодичному завантаженні в метантенк гною великої рогатої худоби з додаванням сироватки; на основі отриманих експериментальних даних здійснювалось знаходження інтервалу унімодальності для максимального виходу біогазу при квазібезперервному режимі завантаження метантенка. Розглянуто процес метаногенезу гною великої рогатої худоби з додаванням сироватки у лабораторні міні-реакторі біогазових установках Познаньського університету наук про життя. Ключові слова: міні-реактори, біогазові установки, дослідження метаногенезу, гній великої рогатої худоби, молочна сироватка
Дослідження стійкості параметричних систем за наявності частково фіксованих крайових умов
Сформульовано загальні постановки задач практичної стійкості для нелінійних систем диференціальних рівнянь, залежних від параметрів, за наявності додаткових крайових умов, що виникають при проектуванні лінійних резонансних прискорювачів, зокрема при узгодженні різних секцій прискорювача. Наведено поширені типи крайових умов у вигляді додаткових умов для вектора станів у початковий та кінцевий моменти часу, їх лінійної комбінації. У рамках сформульованих задач досліджено лінійну неоднорідну систему зі збуреннями за наявності крайових умов на частину координат вектора станів. За допомогою методів практичної стійкості параметричних систем одержано критерії перевірки відповідних якостей стійкості при часткових обмеженнях на вектор початкових умов та постійно діючі збурення. Розглянуто лінійні та нелінійні динамічні обмеження на фазові координати досліджуваної системи; додаткові умови задано у конкретних структурах типу еліпсоїдів. Для запису досяжних оцінок загальний розв’язок параметричної системи представлено у формі Коші та розв’язано відповідну екстремальну задачу. Для випадку нелінійних обмежень на вектор станів у динаміці здійснено попередню апроксимацію замкненої опуклої множини дотичними гіперплощинами. Як окремий випадок здійснено оцінювання області стійкості лінійної параметричної системи за наявності частково фіксованих початкових умов та динамічних фазових обмежень лінійного та нелінійного типу. Зазначено, що такого роду задачі виникають, наприклад, якщо відомо, що частинки мають невеликий розкид за радіальними швидкостями. Досліджено задачі оцінювання області стійкості для лінійних параметричних систем з додатковими збуреннями за наявності крайових умов на частину вектора станів та частково фіксованих початкових умов, що характеризують взаємозв’язок руху жмутка частинок у лінійному резонансному прискорювачі у певні моменти часу. При цьому частину вектора початкових умов та постійно діючі збурення підпорядковано конкретним обмеженням. Оціночні критерії стійкості параметричної системи одержано для випадку лінійних та нелінійних динамічних обмежень на вектор фазових координат. Ключові слова: параметрична система, крайові умови, практична стійкість, збурення, досяжні оцінки, лінійний прискорювач