Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 2 (2024)
Скачать выпуск PDF

ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА 

12-36 52
Аннотация

В статье представлено описание моделирования и изготовления солнечных модулей фотоэлектрической, тепловой и теплофотоэлектрической конструкций, предназначенных для энергоснабжения биогазовой установки, предназначенной для производства биоводорода и биометана. Проведено математическое моделирование фотоэлектрического модуля и определена расчётная температура фотопреобразователей, а также изготовлен фотоэлектрический модуль с помощью процесса герметизации фотоэлектрических преобразователей двухкомпонентным полисилоксановым компаундом. Также проведено математическое моделирование солнечного теплового коллектора с водяными радиаторами в виде круглой медной трубки, овальной медной трубки, а также прямоугольного канала водяного охлаждения («водяная рубашка»), в котором оценены потери давления и величина нагрева воды. Определены расстояния между прямоугольными каналами радиатора водяного охлаждения для равномерного теплосъёма, а также проведено математическое моделирование теплового состояния солнечного теплового коллектора с полукруглым сечением канала радиатора водяного охлаждения, после чего был изготовлен солнечный тепловой коллектор. Проведено математическое моделирование суммарных перемещений компонентов теплофотоэлектрического модуля, значения которых не выходят за допустимые пределы, после чего был изготовлен теплофотоэлектрический модуль с помощью процесса герметизации фотоэлектрических преобразователей двухкомпонентным полисилоксановым компаундом.

37-42 48
Аннотация

Основная цель нашего эксперимента – анализ электрических параметров PVT (фототермических) и PV (фотоэлектрических) панелей мощностью 60 Вт. Она также заключается в изучении влияния теплового коллектора (ТК) на основные электрические параметры. Результаты, полученные в нашей статье, были измерены в стационарном состоянии. Угол наклона обеих панелей составляет θ = 30° с учетом того, что при нахождении Солнца в зените солнечное излучение падает на панель вертикально. Электрические параметры измерялись каждые полчаса. В результате эксперимента установлено, что мощность, вырабатываемая PVT-панелью в режиме работы теплосборника, максимально на 5,2 % превышает мощность фотоэлектрической панели. Установлено, что воздействие теплосборника увеличивает величину напряжения холостого хода, но практически не влияет на ток короткого замыкания. Добавим к этому, что тепловые потери электроэнергии можно свести к минимальному уровню под воздействием теплового коллектора в дни с высокой температурой.

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2. Ветроэнергетика 

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 5. Энергия биомассы 

55-78 45
Аннотация

Водородная биоэнергетика представляет собой перспективное направление в области устойчивого развития, которое имеет потенциал стать ключевым компонентом энергетической системы будущего. В данной статье проведен обзор современных стратегий развития водородной биоэнергетики, исследуя их влияние на достижение целей устойчивого развития. Анализируя последние научные исследования, были рассмотрены потенциальные преимущества и вызовы, связанные с развитием данной отрасли, а также выявлены возможные пути для оптимизации стратегий развития водородной биоэнергетики. Целью работы являлось представление всестороннего обзора актуальных тенденций и перспектив данной области, способствующих развитию эффективных решений для достижения устойчивого развития.

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 6. Малая гидроэнергетика 

79-85 34
Аннотация

В данной статье рассматривается применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при переключении мини- и микро ГЭС в генераторный режим в случае, когда конденсаторные элементы подключены к обмотке статора для обеспечения реактивной мощности. Основная цель использования асинхронного двигателя в генераторном режиме заключается в следующем:

• Низкая стоимость асинхронного двигателя; • Простота в эксплуатации;

• Не требуется постоянное потребление постоянного источника питания;

• Простота поддержания частоты в пределах одной нормы;

• Длительный срок службы.

Для работы асинхронного двигателя в режиме генератора требуется подавать механическую энергию на вал двигателя со скоростью, превышающей номинальное вращение его двигателя (на 5 %), при этом необходимо использовать ее, подключив конденсаторные элементы требуемой емкости к обмотке статора для реактивного потребляемая мощность двигателя. Важно правильно подобрать емкость конденсаторных элементов, неправильно подобранные конденсаторные элементы могут негативно сказаться на качественных показателях вырабатываемой электроэнергии. В то время, когда текущий спрос на электроэнергию постоянно растет, производство качественной и доступной электроэнергии с разумным использованием возобновляемых источников энергии из-за истощающихся природных энергетических ресурсов является одним из актуальных вопросов, поэтому в данной статье рассматриваются меры по использованию асинхронного двигателя в режиме генератора, приводятся необходимые данные и выводы. Использование асинхронного генератора по сравнению с синхронным генератором в мини- и микро-ГЭС позволяет снизить затраты на электроэнергию, поэтому проведенная исследовательская работа является актуальной [1-3].

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 8. Энергокомплексы на основе ВИЭ 

86-99 44
Аннотация

В статье содержится обоснование важности и необходимости прогнозирования естественного притока к створу ГЭС, а также изложение основных принципов, затрудняющих управление режимами ГЭС без моделей прогнозирования. Отдельное внимание уделяется описанию используемых методов прогнозирования, оценки их точности, достоинств и недостатков. Создание модели и опробование алгоритмов прогнозирования естественного притока к створу ГЭС реализовано методами машинного обучения в Python с использованием библиотеки scikit-learn. В качестве объекта исследования выбрана Новосибирская ГЭС.

В ходе сбора и анализа данных была создана выборка из метеорологических сведений за 3287 дней со значениями температуры воздуха, давления, осадков, влажности и естественного притока к створу ГЭС. Прогнозирование притока к створу ГЭС реализовано на моделях линейной регрессии, полиноминальной регрессии второй степени, ближайших соседей, деревьев решений и случайного леса решений.

Полученные результаты оценки критериев точности MAPE, RMSE, R2 и MSE для каждой из рассматриваемых моделей прогнозов естественного притока к створу ГЭС показали, что реализация наиболее точного среднесрочного прогноза притока к створу ГЭС была достигнута моделью на основе случайного леса деревьев решений.

IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика 

100-115 31
Аннотация

В данной статье исследуется возможность повышения энергетической эффективности безрельсового транспортного средства путем использования современных методов управления для контроля остаточного заряда аккумуляторной батареи. Для этого предлагается применение системы управления на основе алгоритма нечеткой логики. Тяговая система данного транспортного средства основана на использовании бесколлекторных двигателей постоянного тока и литионных аккумуляторов, а также включает в себя систему электронного дифференциала. Для проверки эффективности предложенного алгоритма управления было проведено имитационное моделирование в пакете программ MATLAB/Simulink. В ходе моделирования сравнивались результаты работы классической системы стабилизации линейной скорости транспортного средства на базе ПИД-регулятора и системы с использованием алгоритмов нечеткой логики. Для проверки работоспособности разработанного алгоритма управления был создан экспериментальный стенд, на котором были проведены испытания. Результаты имитационного моделирования были сравнены с результатами физических испытаний, что подтверждает эффективность предложенного алгоритма управления.

VII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 17. Энергетика и экология 

116-133 28
Аннотация

В рамках решения задачи по созданию автономного источника электрической энергии переменного тока на базе водородных топливных элементов исследуются возможности предварительной коррекции форм напряжений и токов статических инверторов за счет применения силовых многообмоточных трансформаторов. Ценность такой коррекции в дальнейшем определяется существенным упрощением подбора элементов устройств фильтрации и алгоритмов широтно-импульсной модуляции, необходимых для достижения требуемых параметров качества электрической энергии и выравнивания токовой нагрузки на стеки водородных топливных элементов, использующихся в роли первичного источника электрической энергии постоянного тока. Показано преимущество многоуровневых инверторов, основанных на силовых многообмоточных трансформаторах с разветвленными магнитными цепями и целесообразность объединения трех однофазных инверторов в один трехфазный инвертор на основе трехстержневых трансформаторов с амплитудной модуляцией магнитных потоков и соединением вторичных обмоток в треугольник. Сформулирована и решена оптимизационная задача минимизации коэффициентов гармоник напряжений и предложено схемное решение многоуровневого инвертора промышленной частоты для создания источника питания в трехфазном исполнении, в котором реализовано предварительное выравнивание токовой нагрузки для сохранения расчетного срока службы водородных топливных элементов.

134-146 26
Аннотация

В данной статье рассматриваются достижения в области проектирования двигателей на водородном топливе; исследуются основные характеристики гибридного двигателя; намечаются перспективы дальнейших исследований; разработки и совершенствования конструкций двигателей, исследование процессов в двигателях, работающих на природном газе и водороде. Транспорт является одним из ключевых элементов современной цивилизации. Его состояние и перспективы развития в большей степени зависят от возможностей снабжения транспортных энергоустановок топливом. Истощение запасов жидких углеводородных топлив и проблемы загрязнения окружающей среды могут поставить человечество перед выбором – либо сокращать транспортные перевозки, либо найти новые пути энергоснабжения транспорта. ЦЕЛЬ – рассмотреть используемые электрохимические технологии для производства водорода на автозаправочных станциях и функционирования двигателей гибридных электромобилей на аккумуляторных батареях с топливными элементами. Провести сравнительный анализ производства и использования энергии электрохимическими и традиционными методами на автотранспорте. МЕТОДЫ основаны на анализе литературных данных и проведении математических расчетов. Для легкового электромобиля было рассчитано количество электричества, которое можно получить в топливном элементе при переработке 1 кг водорода. Показано, что удельный расход топлива для водородного электромобиля составляет в среднем 1 кг водорода на 100 км. Водород может стать экологически безопасным топливом будущего, снизить глобальную зависимость от ресурсов ископаемого топлива и уменьшить выбросы углекислого газа в транспортной отрасли.

147-165 28
Аннотация

В работе впервые проведён анализ возможности применения малых топливных элементов для питания устройств автоматики, проанализированы их недостатки и преимущества, востребованности в современной электроэнергетике с учётом процессов характерных для низковольтных цепей управления. Рассмотрены возможности применения экономичного источника тока, как источника тока для аварийного питания приборов АСУТП, который может позволить создать эффективную коммерческую основу для внедрения данного решения в зону промышленного производства в условиях возможных перебоев в электроснабжении (Крайний Север, Дальний Восток, условия удалённости центрального энергоснабжения), проведен анализ областей применения топливных элементов. Определены технические характеристики элементов для питания устройств автоматики, проведен химический и электрический расчёт исследуемого топливного элемента.

XII. ТРАНСПОРТНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА 29. Бортовые аккумуляторы 

166-181 33
Аннотация

Статья посвящена разработке имитационной модели в программной среде MATLAB Simulink гибридного тягового электропривода электромобиля на базе топливных ячеек и литиевого аккумулятора. Рассмотрены применяемые топологии аккумуляторного и гибридного тягового привода. Синтезирована модель тягового привода, в котором основным источником энергии выступает топливная ячейка (ТЯ) с протонообменной мембраной (ПОМ), а неравномерность транспортной нагрузки сглаживает буферный накопитель (БН) высокой мощности на базе литий-титанатного (LTO) аккумулятора. Получена зависимость необходимой емкости БНЭ от мощности первичного источника, приведенная к тонне веса транспортного средства. На ее основе определен оптимальный диапазон параметров гибридной энергоустановки (мощность ТЯ от 5 до 11 кВт/т, емкость LTO аккумулятора от 6 до 10 А·ч/т) при движении согласно нагрузочному циклу WLTC. Расчетный расход топлива при этом составил 0,56 кг/(100км·т), а время включенного состояния ТЭ – 94,53 %.

ТРАНСПОРТНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА. МУЛЬТИРЕЖИМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА 

182-197 35
Аннотация

Современные тенденции в отраслях, связанных с автономными, подвижными объектами, такими как авиастроение, направлены на увеличение доли электрификации или на полную замену всех агрегатов в пользу электрических. Замена узлов и агрегатов на полностью электрические соответствует концепции полностью электрического самолета, основой которого являются новые источники питания и источники электродвижения, такие как – литий-ионные аккумуляторы, водородные элементы питания, источники на основе возобновляемой энергетики. В то же время повышаются требования к энергоэффективности и массогабаритным показателям узлов и агрегатов. Эти потребности могут быть учтены за счет многоцелевого использования оборудования, а также с помощью новых систем, сочетающих в себе ряд функций. В статье рассматривается использование авиационного трёхкаскадного синхронного генератора в качестве пускового устройства для газотурбинного двигателя. Проанализированы проблемы, связанные с использованием трёхкаскадного генератора, и предложен способ их решения. В статье представлен способ создания пускового момента с использованием реактивной составляющей электромагнитного момента для синхронного явнополюсного генератора. Анализ проведен с точки зрения формирования электромагнитного момента в авиационном генераторе с помощью инвертора напряжения. Получено обобщенное выражение для момента, регулируемое и управляемое электрическими параметрами преобразователя частоты.

198-212 52
Аннотация

В статье представлена стартер-генераторная система летательного аппарата на базе непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией. Особенностью системы является применение непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией в качестве основного преобразователя электрической энергии в составе стартер-генераторной системы. При этом непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией позволяет стартер-генераторной системе работать как в режиме генерирования электрической энергии, так и в режиме электростартерного запуска вспомогательной силовой установки или маршевого двигателя с помощь синхронного генератора. Предложен алгоритм анализа электромагнитных процессов в непосредственном преобразователе частоты с естественной коммутацией в составе стартер-генераторной системы и детально рассмотрен в качестве примера для однофазного по выходу преобразователя. Спектральным методом расчета определены переключающие функции вентилей преобразователя, найдено выражение для тока нагрузки и определен его спектральный состав. В статье представлен результат компьютерного моделирования исследуемой системы, позволяющий подтвердить справедливость предложенного метода анализа электромагнитных процессов системы.

XXII. ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ 

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ 



ISSN 1608-8298 (Print)