Добірка наукової літератури з теми "Вартість енергії"

Метою статті є аналіз застосування системи центрального теплопостачання за використання сезонного геотермального акумулювання в комбінації з системою виробництва та споживання водню в загальному комплексі забезпечення енергетичних потреб будівель та супутньої інфраструктури переважно завдяки відновлюваним джерелам енергії (ВДЕ). Щодо частки в теплозабезпеченні, то система з використанням сезонного геотермального акумулювання слугує основним джерелом теплопостачання, а система з застосуванням водню є допоміжним джерелом енергії, призначеним для забезпечення теплоспоживання в період «пікового» навантаження. В даній роботі увагу до використання водню привернуто через необхідність відмови від традиційних джерел енергії, зокрема природного газу, як пікового та резервного джерела енергії в системі комбінованого центрального теплопостачання. Хоча основна частина статті присвячена проблематиці систем центрального теплопостачання, робота також розглядає інші елементи енергозабезпечення житлових будівель та супутньої інфраструктури. Зокрема, увагу приділено ВДЕ, які характеризуються змінним характером генерації електроенергії та теплоти у часі, та їх зв’язку з загальною енергомережею. Також показано, як надлишок електроенергії від ВДЕ слугує джерелом для генерації водню. Отриманий водень й використовуватиметься як для системи водневого теплопостачання, так і для потенційного забезпечення паливом водневого транспорту. Оскільки в процесі генерації теплоти від утилізації водню застосовуються паливні елементи, то окрім теплоти, такі системи здатні виробляти й електроенергію. В роботі надана класифікація систем сезонного геотермального акумулювання, проаналізовано схеми та принцип їх роботи, а також наведено їх порівняння. Було проведено попередній аналіз економічної доцільності систем центрального теплопостачання за використання сезонного геотермального акумулювання в Україні. Для цього було виконано порівняння дійсної вартості центрального теплопостачання в Україні (яке здійснюється переважно за рахунок природного газу) з номінальною вартістю центрального теплопостачання за використання сезонного геотермального акумулювання. Економічний аналіз показав, що у випадку України нормована вартість системи центрального теплопостачання до складу якої входить сезонний геотермальний акумулятор, в якому застосовано технологію свердловин, є вищою на 80…200 % за вартість центрального теплопостачання від традиційних джерел енергії. Водночас, системи з застосуванням штучних озер можуть бути дешевшими на 20 %, але їх встановлення потребуватиме значних початкових інвестицій. Бібл. 50, табл. 3, рис. 4.

Метою даної роботи є вирішення багатокритеріальної задачі оптимізації для локальної енергосистеми (ЛЕС) з відновлюваними джерелами енергії (ВДЕ). В традиційній енергетиці основною задачею є мінімізація собівартості електроенергії, але при застосуванні відновлюваних джерел енергії на перший план виступає надійність енергозабезпечення, враховуючи мінливу природу генерації таких ВДЕ, як вітрові та сонячні електростанції. Предметом дослідження є пропорції вітрової, сонячної генерації та систем зберігання енергії, що забезпечують задані вимоги до надійності при мінімальній собівартості електроенергії. Особливістю даного дослідження є врахування невизначеності режимів споживання та використання відновлюваних джерел енергії. Методи дослідження включають застосування статистичного підходу та імітаційне генерування випадкових процесів для стохастичної оптимізації витрат. В якості вихідних даних використовуються історичні (статистичні) дані про споживання енергії та кліматичні фактори, які впливають на генерацію. Для показників надійності істотними є не лише середні значення, а й показники варіації (дисперсія, щільність розподілу, граничні відхилення). Невизначеність, пов'язана з відновлюваними джерелами, може призвести до невизначеності експлуатаційних витрат. Додатковим джерелом невизначеностей є змінний характер споживання електроенергії. Ризики проекту полягають в небезпеці втратити частину енергії чи не забезпечити потреби споживача. Наявність акумуляторів енергії знижує ризики, але збільшує вартість проекту. Результатом дослідження є спосіб оптимізації такої системи. Ризик можна визначити як дисперсію випадкової складової, тоді цільовими функціями будуть собівартість енергії та стандартне відхилення небалансу потужностей. Для пошуку оптимального рішення при двох критеріях застосовано математичну модель поточного стану енергосистеми з різнотипними ВДЕ та системою акумулювання. Огинаюча множини станів є лінією можливих оптимальних значень. Обмеженнями задачі є вимоги до надійності, наприклад довірча імовірність небалансу генерації та споживання. Бібл. 11, табл. 2, рис. 3.

Актуальність теми дослідження. Аналіз досягнень сучасної енергетики показує, що децентралізовані енергосистеми з використанням джерел розосередженої генерації можуть бути надзвичайно прибутковою сферою для капіталовкладень, якщо є можливість розміщувати джерела генерації енергії поблизу споживачів. Зазвичай витрати на передачу енергії сягають 30 % від вартості її вироблення. Наявні методики для проєктування системи електропостачання віддалених споживачів переважно розглядають як альтернативу централізованому електропостачанню, електропостачання за рахунок генерації електроенергії на базі відновлювальних джерел енергії, або за рахунок використання котелень, дизель-генераторів. Між тим, освоєння потенціалу відновлювальних джерел енергії – це технічно важкореалізоване нині завдання, яке пов’язане з низькою щільністю потоку енергії від відновлювальних джерел енергії і залежністю їх від природних умов. Вартість отримання енергії, хоча вона і щорічно знижується, залишається значно вище, ніж у традиційних енергоресурсів, а необхідних кардинальних технічних рішень поки немає. Постановка проблеми. Проблематикою цієї роботи є синтез методу визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств, враховуючи особливості та специфіку їх експлуатації. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Об’єднання на паралельну роботу розосередженої генерації та мережі дасть синергетичний ефект – появу нових властивостей, яких не було у складових частинах, що проявляється, зокрема, у зниженні нерегулярності сумарного графіка навантаження об’єднаних систем, зниженні його нерівномірності в добовому, тижневому й сезонному розрізах, зменшенні залежності частоти електричного струму від коливань балансу потужності. У попередніх дослідженнях нами обґрунтовано позитивний ефект від впровадження джерел розосередженої генерації в умовах промислових підприємств, а саме модульність, надійність, місцеве керування, зменшення негативного впливу на екологію та малий пусковий період. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Враховуючи складність технологічного процесу та специфіку функціонування гірничих підприємств, актуальним науково-практичним завданням є розробка методу визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств, враховуючи специфіку їх функціонування. Постановка завдання. Отже, актуальним науково-практичним завданням є синтез методу визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств, що дозволить ефективно впроваджувати джерела розосередженої генерації у структури електропостачання залізорудних підприємств. Виклад основного матеріалу. Для визначення потенціалу відновлювальних джерел енергії, що входять до складу джерел розосередженої генерації в умовах залізорудних підприємств, необхідно мати як можна повніші й чіткі дані про електропостачання і електроспоживання навантаження електрообладнанням залізорудного підприємства протягом доби, а також наявність даних про витрати електричної енергії в електромережі електропостачання і електроспоживання навантаження. Висновки відповідно до статті. На залізорудних підприємствах актуальним та можливим є впровадження в загальну структуру систем електроживлення розосередженої генерації на базі відновлюваних джерел енергії. Запропонований метод визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств дозволить ефективно впроваджувати розосереджену генерацію до структури їх електропостачання.

Постійно зростаюча вартість газу, нафти та інших джерел енергії вимагає не тільки їхнього раціонального використання на підприємствах агропромислового комплексу, але й розроблення та впровадження інноваційних технологій та устаткування, що спрямовані на ресурсоенергозбереження з урахуванням економічних, екологічних і соціальних аспектів. Харчові підприємства, зокрема виробництво пива, є енергоємними процесами, тому необхідним є раціональне використання енергії та ресурсів. Енергозбереження в харчовій галузі – один із найбільш важливих факторів, який сприяє підвищенню конкурентоспроможності вітчизняних товарів. Доведено, що впровадження у харчову промисловість енергозберігаючих технологій дає змогу значно знизити собівартість продукції і підвищити прибутки на підприємстві. Розглянуто наявні способи зниження енерговитрат під час приготуваннія пивного сусла у виробництві пива. Охарактеризовано заходи щодо збільшення використання вторинних теплових енергетичних ресурсів. Поєднання кількох технології в одному проєкті дозволяють розширити функціональні можливості енергозбереження за рахунок повернення у виробництво не тільки тепла вторинної пари, але й теплоти гарячого охмеленого сусла, що виводиться з гідроциклонного апарату на стадію бродіння.

Метою статті є аналіз застосування сезонного геотермального акумулювання (СГА) у системах сонячного централізованого теплопостачання (ССЦТ). Такі системи, що акумулюють теплоту, вироблену за рахунок сонячної енергії в теплий період року, з подальшим використанням акумульованої теплоти в холодний період року для забезпечення потреб теплопостачання, буде позначено в статті як ССЦТ-СГА. Було виконано класифікацію ССЦТ-СГА та проаналізовано вибір СГА. Найоптимальнішим варіантом вважається акумулювання з використанням «штучних озер». Щодо інших варіантів, то вони переважно є дорожчими за вказане рішення. Що стосується впровадження ССЦТ-СГА, то серед факторів, які сприяли їх широкому розповсюдженню, були: зниження вартості сонячних колекторів, висока ціна на корисні копалини, наявність розгалужених систем теплопостачання, зниження температурного графіку в теплових мережах. Проте в умовах України впровадження ССЦТ-СГА наразі може бути значно ускладненим через значну кількість систем централізованого теплопостачання (ЦТ), що перебувають у вкрай занедбаному стані. ССЦТ-СГА є порівняно новим видом систем ЦТ, вартість теплоти від них ще не є усталеною величиною, як і вартість самих систем. За рахунок постійного удосконалення, напрацювання нових технічних рішень та збільшення досвіду впровадження нових систем кінцева вартість теплопостачання від них постійно зменшувалась протягом минулих десятиліть. Тому в роботі розглянуто поточний стан досліджень щодо зменшення вартості ССЦТ-СГА та необхідні умови для ефективного впровадження ССЦТ-СГА. Як показав проведений економічний аналіз, зі збільшенням об’єму значно знижується вартість акумулятора, що дозволяє обґрунтувати його використання в ЦТ у разі високої щільності споживання теплоти. Бібл. 45, табл. 1, рис. 2.

The article provides an overview of approaches to greenhouse gas emissions taxation and tax rates in European countries. To compare heated boilers with different characteristics, which run on different fuels the average cost of thermal energy for the life cycle LCOH was used. Environmental tax on environmental pollution (as a component of LCOH) is calculated for the three most common types of boilers in Ukrainian boilers with a capacity of 4.65 to 58 MW, burning natural gas, coal, and fuel oil, as well as for low-power boilers (0.5 and 1 MW ), burning fossil fuels and biofuels. The eco-tax for biofuel boilers is calculated under current taxation and subject to the adoption of a European approach to taxation of carbon dioxide emissions. It is established that at the current rates there are almost no economic incentives for the introduction of technologies to reduce the concentration of pollutants in emissions, but increasing the rates of environmental tax may change this situation. However, provided that rates are evenly increased for all types of boilers, the eco-tax for natural gas boilers will remain the lowest, while for biofuel boilers it will increase significantly, which contradicts the stated goal of decarbonizing the economy. It is shown that not only the change of environmental tax rates can be an effective tool for achieving the goals of sustainable development, as the principles of its administration are also important.

В останні роки сонячні системи гарячого водопостачання викликають усе більший практичний інтерес. Їхнє використання дозволяє знизити пікові навантаження в традиційних системах гарячого водопостачання, альтернативно – замінити останні, забезпечуючи зниження шкідливих викидів у навколишнє середовище. Основним елементом такої системи є рідинний сонячний колектор. На ринку представлений великий вибір сонячних колекторів, проте висока вартість таких систем є одним із факторів, що стримує їх повсякденне використання. Використання полімерних матеріалів у конструкції сонячних колекторів (абсорбера й прозорого покриття) дозволяє суттєво знизити їхню вартість і вагу. Розрахункову ефективність сонячних колекторів досліджують при сонячному випромінюванні вище 800 Вт/м2, але реальні умови його експлуатації скоріш за все будуть нижче номінальних. Для кращого розуміння поведінки плоского полімерного сонячного колектору в реальному середовищі, та виборі його оптимальних геометричних і режимних параметрів, авторами було проведено порівняльне експериментальне дослідження двох таких колекторів, проте з різною величиною повітряного зазору (10 і 25 мм) між теплоприймачем і прозорим покриттям. Як результат, було визначено: коефіцієнт корисної дії, оптичну ефективність, та сумарний коефіцієнт теплових втрат. Був виконаний також аналіз розподілу температур у баку-теплоакумуляторі у верхній і нижній його частинах. За результатами експерименту було відзначено відсутність суттєвої різниці в ефективності сонячних колекторів при зменшенні повітряного зазору з 25 мм до 10 мм в однакових польових умовах. Розрахунок ефективності сонячної системи гарячого водопостачання проводився з урахуванням витраченої енергії на роботу насоса. На основі даних по будівельній кліматології для м. Одеса щодо величини сонячної радіації, авторами була визначена денна та річна теплова потужність сонячної системи гарячого водопостачання

Сушіння сільськогосподарської продукції є однією із найбільш енергоємних операцій під час первинної обробки сировини. Зменшення витрат на процес сушіння суттєво впливає на вартість кінцевого продукту. Тому надзвичайно актуальним є використання сонячної енергії для приготування сушильного агента. У статті, використовуючи програмне забезпечення тримірного моделювання, досліджено процес нагрівання сушильного агента в сонячному тепловому колекторі. Використовуючи технологію “цифровий двійник”, досліджено режими роботи сонячного теплового колектора із різними геометричними параметрами. Реалізацію технології “цифровий двійник” здійснювали за допомогою програмного комплекса Creo 7.0 із встановленим модулем комп’ютерної симуляції FloEFD. Для комп’ютерної симуляції процесу нагрівання сушильного агента у колекторі були задані такі параметри: час проведення експерименту, місце розташування об’єкта дослідження, положення відносно вибраної системи координат (кути нахилу до горизонту), температура навколишнього середовища, хмарність. Використання технології “цифровий двійник” дозволило оптимізувати параметри сонячного теплового колектора та скоротити матеріальні витрати і тривалість дослідження. На кінцевому етапі досліджень було перевірено остаточно вибраний варіант конструкції колектора. Розроблена комп’ютерна модель буде використана для автоматизованого керування сонячним тепловим колектором та оптимізації процесу сушіння.

Дослідження з вивчення ефективності вирощування телят у віці 10-65 днів з використанням замінника цільного молока проведені на двох групах телят середньої живої маси 44,3-45,6 кг. Відмінності у годівлі полягали у тому, що телятам контрольної групи випоювали молоко цільне, а дослідної – замінник цільного молока. Дослідженнями встановлено, що в 1 кг замінника цільного молока містилося обмінної енергії 16,6 МДж, сирого протеїну – 200 г, сирого жиру – 160 г, сирої клітковини – 15 г. В раціонах містилося 2,52 і 2,49 корм. од., де на 1 кг сухої речовини припадало 1,54-1,72 корм. од., на 1 кормову одиницю – 119,4-116,7 г перетравного протеїну. За кількістю сирого протеїну між групами суттєвих відмінностей не спостерігалося. Даний показник знаходився у межах 345,6-353,5 г. На підставі аналізу встановлено, що у крові дослідних тварин спостерігався підвищений вміст лейкоцитів на 7,7%, гемоглобіну – на 2,9%, загального білка – на 2,8%. Водночас концентрація сечовини та еритроцитів знизилась на 4,3 і 1,6% відносно контрольних значень. Результати досліджень показали, що найвищу енергію росту мали телята, які споживали раціон з цільним молоком, у зв’язку з чим валовий приріст молодняку І групи за дослід виявився вищим на 2,5% по відношенню до тварин ІІ групи. Згодовування замінника цільного молока телятам у віці 10-65 днів забезпечило зниження вартості добового раціону, що відповідно сприяло зниженню собівартості приросту живої маси телят на 16,3%. Таким чином, випоювання замінника цільного молока телятам у віці 10-65 днів, з тривалістю молочного періоду 65 днів, позитивно вплинуло на поїдання кормів, фізіологічний стан та склад крові дослідних тварин, усі досліджувані показники знаходилися в межах фізіологічних норм, в результаті за період досліду у тварин контрольної групи середньодобовий приріст виявився вищим на 2,9%. Випоювання телятам ЗЦМ дає змогу знизити вартість раціону на 18,8% та собівартість приросту – на 16,3%.

Проаналізовано проблеми виробництва електроенергії на українських атомних електростанціях в сучасних умовах. Оцінено собівартість виробництва енергії з викопного та ядерного палива з урахуванням витрат на виведення об’єктів з експлуатації на основі методології LCOE. Виявлено, що реальні витрати на виробництво енергії з викопних палив з урахуванням безпекових та екологічних факторів в окремих випадках можуть перевищувати собівартість енергогенерації з відновлювальних джерел.
Проанализированы проблемы производства электроэнергии на украинских атомных электростанциях в современных условиях. Оценена себестоимость производства энергии из ископаемого и ядерного топлива с учетом затрат на вывод объектов из эксплуатации на основе методологии LCOE. Выявлено, что реальные затраты на производство энергии из ископаемых топлив с учетом фактора безопасности и экологических факторов в отдельных случаях могут превышать себестоимость энергогенерации из возобновляемых источников.
The problems of electricity generation at Ukrainian nuclear power plants in modern conditions are analyzed. Based on the LCOE methodology, the cost of energy generation from fossil and nuclear fuels has been estimated, taking into account the costs of decommissioning facilities. It is revealed that considering safety and environmental factors, the actual costs of energy generation from fossil fuels in some cases may exceed the cost of energy generation from renewable sources.
Публікація підготовлена у рамках виконання наукового проєкту № 2020.01/0135 «Формування економічних механізмів сталого розвитку відновлювальної енергетики в умовах глобальних та локальних загроз», який фінансується Національним фондом досліджень України

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 - електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної задачі у напрямку забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на відновлюваних джерелах енергії на основі концепції віртуальних електричних станцій. У дисертаційній роботі досліджено методи забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на ВДЕ та обґрунтована доцільність використання концепції віртуальних електричних станцій для вирішення поставленої задачі. Досліджено застосування різних типів систем акумуляції, як одного з елементів віртуальної електричної станції. Проведено аналіз існуючих методів впровадження інтелектуальних мереж, що дозволило вибрати шаблон Smart Grid Architecture Model за основу для створення необхідної інфраструктури. Проведено аналіз існуючих методів визначення оптимальної ємності систем акумуляції та їх компоновки. Розроблено комп‘ютерну модель для дослідження роботи віртуальних електричних станцій, що дозволяє оцінити потенційні небаланси при генерації, перевірити достатність обсягу систем акумуляції для різних задач, а також провести апробацію роботи системи управління. Уточнено методику розрахунку вартості електричної енергії від систем акумулювання з урахуванням вартості втрат енергії при передачі та трансформації, а також додаткових факторів пов‘язаних з орендою та обслуговуванням. Розроблено, реалізовано та апробовано алгоритм управління віртуальною електричною станцією, що базується на задіянні найбільш дешевого джерела енергії для балансування з урахуванням обмежень електричних мереж, доступу до енергетичного ринку та можливості залучення активних споживачів. Показана можливість забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на основі концепції віртуальних електричних станцій на прикладі умов одного з адміністративних центрів України.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences in specialty 05.14.02 - power plants, networks and systems. - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The thesis is devoted to the solution of the current scientific and applied problem in the field of providing the declared schedules of generating power plants with renewable energy sources based on the concept of virtual power plants. In the dissertation work, the methods of providing the declared schedules of generating power plants on renewable energy sources are investigated. The expediency of using the concept of virtual power plants to solve the problem is justified. The use of various types of accumulation systems as one of the elements of a virtual power plant is investigated. The analysis of existing methods and state-of-the-art-practices of implementing intelligent networks was carried out, which made it possible to select the Smart Grid Architecture Model pattern as the basis for creating the necessary infrastructure. The analysis of existing methods for determining the optimal capacity of accumulation systems and their layout has been carried out that was used to calculate minimal capacity for providing the declared schedules of generation of PV and wind power plant each 1 MW for one of the administrative centers of Ukraine. The developed computer model for studying the operation of virtual power plants that include PV and wind power with energy storage and connections to PLC allows assessing potential unbalances during generation, checking the sufficiency of the capacity of accumulation systems for various tasks, as well as testing the operation of the control system. The methodology for calculating the cost of electrical energy from storage systems has been refined, taking into account the cost of energy losses during transmission and transformation, as well as additional factors associated with renting and servicing. An algorithm for managing a virtual power plant was developed, implemented and tested with real PLC connected to mathematical model, based on using the cheapest energy source for balancing taking into account the limitations of electrical networks, power lines and transforming equipment, access to the energy market for buying and selling energy and the ability to attract active consumers. The possibility of providing the declared schedules of generation of power plants based on the concept of virtual power plants on the example of conditions of one of the administrative centers of Ukraine is shown.