Гібридне електропостачання з використанням відновлюваних джерел енергії

Abstract

Визначено можливість повного покриття потреби в електроенергії підприємств за умови спільного використання біогазової установки та сонячних панелей на прикладі тваринницької ферми. Встановлено, що використання відновлюваних джерел енергії має значний потенціал для зростання. Зокрема генерація електроенергії біогазовою енергетичною установкою, яка розрахована за мінімальними показниками для ферми великої рогатої худоби, забезпечує більше 50 % необхідної електроенергії, крім того наявна ще й теплова енергія, яка використовується для опалення ферми. Використання біогазу, отриманого з відходів ферми великої рогатої худоби, разом із сонячними панелями дозволяє покрити потребу в електроенергії зі значним запасом. Встановлено, що електрична потужність біогазової установки, яка працює в комплексі із сонячними панелями, повинна становити як мінімум середнє значення потужності споживання для забезпечення живлення споживачів тваринницької ферми, особливо в зимові місяці, коли інсоляція мінімальна. Використання гібридних відновлюваних джерел електроенергії на базі біогазових установок та сонячних панелей дає можливість значно підвищити ефективність використання енергії за умови впровадження засобів регулювання вихідної потужності біогазової установки. Розроблено підходи щодо відстеження графіка навантаження тваринницької ферми, які дозволяють здійснювати керування біогазовими енергоустановками в залежності від змін величини навантаження з накопичувачами енергії, які необхідні на час запуску та синхронізації генераторів біогазової установки. Використання запропонованого методу відстеження графіка навантаження особливо актуальне для автономних систем електропостачання, оскільки це дозволяє ефективніше використати енергетичні ресурси. Окрім цього, такий підхід значно скорочує ємність накопичувачів, та дозволяє забезпечити запас газу. Здійснено порівняльний аналіз енергетичного балансу для добового електропостачання за різних способів використання гібридних відновлюваних джерел енергії, який показав кращі енергетичні показники при регулюванні потужності біогазової установки на основі відстеження графіка навантаження.

The work has determined the possibility of full coverage of the needs for electricity of enterprises under the conditions of joint use of a biogas plant and solar panels on the example of a livestock farm. It has been established that the use of renewable energy sources has a significant potential for growth, in particular, the generation of electricity by a biogas power plant, calculated according to the minimum indicators for a cattle farm, provides more than 50% of the required electricity, in addition, there is also thermal energy that is used to heat the farm. The use of biogas obtained from the waste of a cattle farm and together with solar panels makes it possible to cover the need for electricity with a significant reserve. It has been established that the electrical power of a biogas plant, which works in conjunction with solar panels, should be at least the average value of the power consumption to provide power to the consumers of the livestock farm, especially in the winter months when insolation is minimal. The use of hybrid renewable energy sources based on biogas plants and solar panels makes it possible to significantly increase the efficiency of energy use, subject to the introduction of means for regulating the output of the biogas plant. The developed approaches to tracking the load schedule of a livestock farm that allow for the management of biogas power plants depending on changes in the load with energy storage units, which are needed at the time of starting and synchronizing the biogas plant generators. The use of the proposed method for tracking the load schedule is especially relevant for autonomous power supply systems, since it allows more efficient use of energy resources, in addition, this approach can significantly reduce the storage capacity and form a gas supply. A comparative analysis of the energy balance for daily power supply with various methods of using hybrid renewable energy sources showed the best energy performance when regulating the power of a biogas plant based on monitoring the load curve.

Определена возможность полного покрытия потребности в электроэнергии предприятий при условии со- вместного использования биогазовой установки и солнечных панелей на примере животноводческой фермы. Установлено, что использование возобновляемых источников энергии имеет значительный потенциал для роста, в частности генерация электроэнергии биогазовой энергетической установкой, рассчитаная по мини- мальным показателям для фермы крупного рогатого скота, обеспечивает более 50 % необходимой электро- энергии. Кроме того, имеется еще и тепловая энергия, которая используется для отопления фермы. Использо- вание биогаза, полученного из отходов фермы крупного рогатого скота, вместе с солнечными панелями позво- ляет покрыть потребность в электроэнергии со значительным запасом. Установлено, что электрическая мощность биогазовой установки, которая работает в комплексе с солнечными панелями, должна составлять как минимум среднее значение мощности потребления для обеспечения питания потребителей животноводче-ской фермы, особенно в зимние месяцы, когда инсоляция минимальна. Использование гибридных возобновляемых источников электроэнергии на базе биогазовых установок и солнечных панелей дает возможность значительно повысить эффективность использования энергии при условии внедрения средств регулирования выходной мощ-ности биогазовой установки. Разработаны подходы по отслеживанию графика нагрузки животноводческой фермы, позволяюшие осуществлять управление биогазовыми энергоустановками в зависимости от изменений величины нагрузки с накопителями энергии, которые необходимы на время запуска и синхронизации генерато-ров биогазовой установки. Использование предложенного метода отслеживания графика нагрузки особенно актуален для автономных систем электроснабжения, так как это позволяет более эффективно использовать энергетические ресурс. Кроме того, такой подход позволяет значительно сократить емкость накопителей, и сформировать запас газа. Проведенный сравнительный анализ энергетического баланса для суточного элек-троснабжения при различных способах использования гибридных возобновляемых источников энергии показал лучшие энергетические показатели при регулировании мощности биогазовой установки на основе отслежива-ния графика нагрузки.