Науковий вісник НГУ

Аспекти розробки інноваційного енергоефективного когенератора з низьким рівнем викидів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Батьківська категорія: 2024

Категорія: Зміст №5 2024

Створено: 29 жовтня 2024

Останнє оновлення: 29 жовтня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Автор: M. Дрождж, П. Тось, В. Букетов

Перегляди: 421

Authors:

M. Дрождж*, orcid.org/0000-0002-1526-8021, AGH Науково-технічний університет Станіслава Сташича у Кракові, м. Краків, Республіка Польща, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

П. Тось, orcid.org/0009-0009-1277-0946, Ястшембська вугільна спілка,  м. Ястшембе-Здруй, Республіка Польща

В. Букетов, orcid.org/0000-0003-3243-3970, Національний університет Сан-Агустін у м. Арекіпа, Інститут досліджень відновлюваної енергії та енергоефективності, м. Арекіпа, Перу

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (5): 071 - 078

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-5/071

Abstract:

Мета. Розробити модель і побудувати експериментальний інноваційний когенератор із високою енергоефективністю та низькою кількістю викидів. Це включає в себе розробку системи, що може ефективно виробляти електричну та теплову енергію одночасно, мінімізуючи викиди, сприяючи зусиллям щодо сталого розвитку та задовольняючи енергоспоживання більш екологічно чистим способом.

Методика. Для досягнення мети використовується системний підхід, що дозволяє вибрати типи моделювання для розробки експериментальної, високотехнологічної когенераційної системи, здатної ефективно виробляти електроенергію та тепло з більшою енергоефективністю й мінімальними викидами. Для цього виконані наступні етапи: обробка та узагальнення наявних літературних і патентних джерел, аналіз науково-технічних робіт щодо вибору й застосування типів моделювання в когенераційних системах, аналіз принципів та індивідуальних підходів до формування вхідних даних для математичного моделювання. Цей процес дозволяє вибрати механізм і створити імітаційні моделі ефективного виробництва енергії на різних підприємствах.

Результати. Дана оцінка енергетичної ефективності когенераційної системи за різних умов експлуатації, порівняння її з існуючими традиційними методами виробництва електроенергії та тепла. Наведені результати перевірки експлуатаційних параметрів з метою визначення здатності системи одночасно ефективно виробляти електроенергію й тепло, ураховуючи такі фактори як вихідна стабільність, реакція на навантаження й загальна надійність. Виявлення та оцінка інноваційних технологій і методологій, інтегрованих у конструкцію когенератора, підкреслюючи їхню результативність у підвищенні енергоефективності та скороченні викидів. Обґрунтоване розуміння будь-яких операційних проблем, що виникли на етапах будівництва, тестування та оптимізації, а також запропоновані рішення або заходи з удосконалення для вирішення цих проблем. Аналіз загального впливу на навколишнє середовище впровадження когенератора показав потенційні переваги з точки зору скорочення викидів парникових газів і покращення якості повітря на місцевому рівні.

Наукова новизна. На основі комбінації наукових підходів, що охоплюють фізику й техніку теплообміну, відповідно до першого закону термодинаміки, наприклад, законів збереження енергії та ентропії, а також принципів теплообміну, які використовуються для передачі тепла між різними середовищами, кінетика газу дала змогу отримати значення коефіцієнта трансформації енергії, що свідчить про якісні характеристики термолізу палива та виробництва електроенергії як кінцевого продукту.

Практична значимість. Результати передбачають розробку комплексної моделі вдосконаленої когенераційної системи, здатної ефективно виробляти як електроенергію, так і тепло зі значною енергоефективністю й мінімальними викидами. Це також передбачає визначення типів моделей для математичного моделювання на всіх рівнях управління та встановлення нового методу формування вхідних даних як для технологій, так і для їх підсистем, включаючи додаткові технологічні реалізації.

Ключові слова: виробництво енергії, когенератор, вплив на довкілля, систематичний прототип, ретельний концептуальний дизайн

References.

1. Zakrzewska-Bielawska, A., & Lewicka, D. (2021). A company’s relational strategy: Linkage between strategic choices, attributes, and outcomes. PLOS ONE, 16(7), e0254531. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0254531.

2. Oladiran, M. T., Kiravu, C., & Plumb, O. A. (2010). Assessment of Solar-Coal Hybrid Electricity Power Generating Systems. Power and Energy Systems, 2, 14-29. https://doi.org/10.2316/p.2010.684-077.

3. Colak, M., & Balci, S. (2021). Intelligent Techniques to Connect Renewable Energy Sources to the Grid. 9 ^th International Conference on Smart Grid, 7, 5-17. https://doi.org/10.1109/icsmartgrid52357.2021.9551224.

4. Seheda, M. S., Beshta, O. S., Gogolyuk, P. F., & Blyznak, Yu. V. (2024). Mathematical model for the management of the wave processes in three-winding transformers with consideration of the main magnetic flux in mining industry. Journal of Sustainable Mining, 23(1), 20-39. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1402.

5. Pylypenko, H. M., Pylypenko, Yu. I., Dubiei, Yu. V., Solia­nyk, L. G., & Magdziarczyk, M. (2023). Social capital as a factor of innovative development. Journal of Open Innovation: Technology, Market, and Complexity, 9(3), 100118. https://doi.org/10.1016/j.joitmc.2023.100118.

6. Kononenko, M., Khomenko, O., Kosenko, A., Myronova, I., Bash, V., & Pazynich, Y. (2024). Raises advance using emulsion explosives. E3S Web of Conferences, 526, 01010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452601010.

7. Beshta, O., Cichoń, D., Beshta, O., Khalaimov, T., & Cabana, E. C. (2023). Analysis of the Use of Rational Electric Vehicle Battery Design as an Example of the Introduction of the Fit for 55 Package in the Real Estate Market. Energies, 16(24), 7927. https://doi.org/10.3390/en16247927.

8. Nikolsky, V., Dychkovskyi, R., Cabana, E. C., Howaniec, N., Jura, B., Widera, K., & Smoliński, A. (2022). The Hydrodynamics of Translational-Rotational Motion of Incompressible Gas Flow within the Working Space of a Vortex Heat Generator. Energies, 15(4), 1431. https://doi.org/10.3390/en15041431.

9. Kolyano, Ya. Yu., Strepko, I. T., Marchuk, O. R., & Melnyk, K. I. (2020). Study of the process of non-stationary convective heating of single-layer printing materials. Computer Technologies of Printing, 1(43), 97-115. https://doi.org/10.32403/2411-9210-2020-1-43-97-115.

10. Beshta, O., Fedoreyko, V., Palchyk, A., & Burega, N. (2015). Independent power supply of menage objects based on biosolid oxide fuel systems, Power Engineering. Control and Information Technologies in Geotechnical Systems, 33-39. https://doi.org/10.1201/b18475-6.

11. Pivnyak, G., Cabana, E., & Koshka, O. (2020). Conditions of Suitability of Coal Seams for Underground Coal Gasification. Key Engineering Materials, 844, 38-48, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.844.38.

12. Nikolsky, V., Kuzyayev, I., Dychkovskyi, R., Alieksandrov, O., Yaris, V., Ptitsyn, S., …, & Smoliński, A. (2020). A Study of Heat Exchange Processes within the Channels of Disk Pulse Devices. Energies, 13(13), 3492. https://doi.org/10.3390/en13133492.

13. Sayarshad, H. R., Sabarshad, O., & Amjady, N. (2022). Evaluating resiliency of electric power generators against earthquake to maintain synchronism. Electric Power Systems Research, 210, 108127. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2022.108127.

14. Nikolsky, V., Dychkovskyi, R., Lobodenko, A., Ivanova, H., Cabana, E. C., & Shavarskyi, Ja. (2022). Thermodynamics of the developing contact heating of a process liquid. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 48-53. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-2/048.

15. Berret, B., Verdel, D., Burdet, E., & Jean, F. (2024). Co-Contraction Embodies Uncertainty. An Optimal Feedforward Strategy for Robust Motor Control, 84. https://doi.org/10.1101/2024.06.17.599269.

16. Polyanska, A., Savchuk, S., Dudek, M., Sala, D., Pazynich, Y., & Cicho, D. (2022). Impact of digital maturity on sustainable development effects in energy sector in the condition of Industry 4.0. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 97-103. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-6/097.

17. Polyanska, A., Cichoń, D., Verbovska, L., Dudek M., Sala, D., & Martynets, V. (2022). Waste management skills formation in modern conditions: the example of Ukraine. Financial and Credit Activity, Problems of Theory and Practice, 4(45), 323-334. https://doi.org/10.55643/fcaptp.4.45.2022.3814.

18. Cabana, E., Falshtynskyi, V., Saik, P., Lozynskyi, V., & Dychkovskyi, R. (2018). A concept to use energy of air flows of technogenic area of mining enterprises. E3S Web of Conferences, 60, 00004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000004.

19. Dudek, M., & Pawlewski, P. (2010). Implementation of Network Oriented Manufacturing Structures. Lecture Notes in Computer Science, 282-291. https://doi.org/10.1007/978-3-642-13541-5_29.

20. Dudek, M. (2017). The analysis of the low-cost flexibility corridors. 2017 IEEE International Conference on INnovations in Intelligent SysTems and Applications (INISTA), 478-483. https://doi.org/10.1109/INISTA.2017.8001207.

21. Gardiner, D. P., Neill, W. S., & Chippior, W. L. (2012). Real-Time Monitoring of Combustion Instability in a Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) Engine Using Cycle-by-Cycle Exhaust Temperature Measurements. ASME Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference. https://doi.org/10.1115/icef2012-92191.

22. Conklin, J. C., & Szybist, J. P. (2010). A highly efficient six-stroke internal combustion engine cycle with water injection for in-cylinder exhaust heat recovery. Energy, 35(4), 1658-1664. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.12.012.

23. Kadunic, S., Scherer, F., Baar, R., & Zegenhagen, T. (2014). Increased Gasoline Engine Efficiency due to Charge Air Cooling through an Exhaust Heat Driven Cooling System. MTZ Worldwide, 75(1), 58-65. https://doi. org/10.1007/s38313-014-0012-4.

24. Cipollone, R., Di Battista, D., & Gualtieri, A. (2013). A novel engine cooling system with two circuits operating at different temperatures. Energy Conversion and Management, 75, 581-592. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.07.010.

25. Polyanska, A., Pazynich, Y., Mykhailyshyn, K., Babets, D., & Toś, P. (2024). Aspects of energy efficiency management for rational energy resource utilization. Rudarsko-Geološko-Naftni Zbornik, 39(3), 13-26. https://doi.org/10.17794/rgn.2024.3.2.

26. Fernandes, J. P., Dias Lopes, E. M., & Maneta, V. (2010). New Steel Alloys for the Design of Heat Recovery Steam Generator Components of Combined Cycle Gas Plants. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 13(5). https://doi.org/10.1115/1.3204563.

27. Sala, D., & Bieda, B. (2022). Stochastic approach based on Monte Carlo (MC) simulation used for Life Cycle Inventory (LCI) uncertainty analysis in Rare Earth Elements (REEs) recovery. E3S Web of Conferences, 349, 01013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202234901013.

28. Dychkovskyi, R. O. (2015). Determination of the rock subsidence spacing in the well underground coal gasification. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 30-36.

29. Kazemi-Razi, S. M., & Nafisi, H. (2022). Optimal Coordinated Operation of Heat and Electricity Incorporated Networks. Coordinated Operation and Planning of Modern Heat and Electricity Incorporated Networks, 211-260, Portico. https://doi.org/10.1002/9781119862161.ch9.

• < Попередня
• Наступна >