CC BY
28
3. Кутынский Я.М. О температурном феномене в газопроводах / Я.М. Кутынский // Нефть и газ : сб. науч. тр. - 1993. - № 2. - С. 25-27.
4. Магистральные трубопроводы: СНиП 2.05.06-85. - [чинний ввд 1985-03-18]. - М. : ГУП ЦПП, 1997. - 70 с. - (Будшельш норми та правила).
5. Мельниченко Ю.Г. Прогнозування нестащонарних процеив в складних газотранспор-тних системах при аваршних ситуацкх : дис. ... канд. техн. наук: спец. 07.07.10 / Мельниченко Юрш Гримиславович. - 1вано-Франкшськ, 2010. - 152 с.
6. Охорона пращ. Вогневi роботи. 1нструкцш: СОУ 60.3-30019801-073:2012. - [чинний вщ 2012-09-10]. - К. : ДК "УКРТРАНСГАЗ", 2012. - 96 с.
Мельниченко Ю.Г. Определение допустимого температурного режима наполнения участков магистральных газопроводов природным газом
Проведен обзор исследований по изучению закономерностей наполнения участков газопроводов газом. Предложена математическая модель нестационарного неизотермического движения газа при наполнении участка газопровода. Установлена вероятность повышения температуры газа выше допустимого значения, что может стать причиной разрушения изоляционного покрытия и возникновения аварийных ситуаций на магистральных газопроводах. Исследовано влияние характеристик процесса на значение максимальной температуры газа при наполнении участков магистральных газопроводов. Разработаны номограммы для практического использования полученных результатов в условиях производства.
Ключевые слова: магистральный газопровод, нестационарный неизотермический процесс, моделирование, температура газа.
Melnychenko Yu. G. Defining the Acceptable Temperature Conditions for Pressure Elevation in Main Gas Pipeline Sections
A review of researches related to the study of the process of pressure elevation during filling the section of main gas pipelines is presented. A mathematical model of transient non-isothermal gas flow, which appears during the filling of main gas pipeline, is proposed. The probability of increasing the gas temperature above the acceptable degree that may result in the destruction of the insulation coating of the main gas pipelines as well as emergency situations may occur. The dependence between the degree of increasing inner product temperature and values of corresponding characteristics was researched. The number of nomograms for industrial use of the provided research results was developed.
Keywords: main gas pipeline, transient non-isothermal process, modelling, natural gas temperature.
УДК338.43:620.91(045) Доц. О.В. Сидоров, канд. техн. наук;
студ. АЛ. Калтовська; студ. i.Ю. Кравченко -Нащональний авiацiйний утверситет, м. Кшв
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГН В ЧИГИРИНСЬКОМУ РАЙОН1
Розглянуто особливост застосування технологий альтернативно! енергетики на те-ритори Чигиринського району Черкасько! области Проаналiзовано сприятливють при-родних умов та шфраструктури Чигиринського району для впровадження альтернатив-них джерел енергп. Представлено результати розрахунюв енергетично! та економiчноl ефективност впровадження альтернативних джерел енергп (вггрова та сонячна енергш, бюгаз, вщходи сшьського та люового господарств) та ощнено перспектившсть !х впровадження для цього району. Виконано SWOT-аналiз використання в^огенераторш, со-нячних батарей, бiогазових установок та вiдходiв сiльського та лiсового господарства як палива в альтернативнiй енергетиЦ району.
Ключовi слова: альтернативна енергетика, вiтрова енергiя, сонячна енергiя, бь огаз, вiдходи.
Вступ. Вщомо, що традицiйнi сектори енергетики, таю як ТЕС, АЕС, ГЕС характеризуются значним навантаженням на навколишне природне сере-довище та становлять велику небезпеку. Другою, але не менш значущою проблемою, е вичерпшсть ресурс1в паливно1 енергетики. Варто зазначити, що протя-гом останнiх столиъ енергетична безпека держави стала одшею з визначальних складових системи державно!' безпеки для будь-яко1 краши.
Одним iз шляххв вирiшення перерахованих вище проблем та загроз на сьогодш стала альтернативна енергетика. Невичерпшсть 11 ресурс1в, вар!атив-шсть масштаб1в застосування, доступшсть 11 джерел, екологiчнiстъ роблять 11 одним з найпривабливтих способiв екологiзацií енергетики та 11 диверсифiкацií. На съогоднi, на думку вчених, Украша володiе значними резервами для розвитку альтернативно1 енергетики, яка в майбутньому, знову ж таки за 1х прогнозами, мае стати одшею з провщних галузей енергетики Украши, сприяючи 11 економ!ч-ному сталому розвитку. Одним iз завдань, ят потрiбно вирiшити задля цього, е якомога максимальне поширення альтернативно1 енергетики на регюнальних рiвнях. Саме питання оцiнювання перспективност! вирiшення цього завдання на територií Чигиринського р-ну Черкасько1 обл. порушено у цьому дослщженш
Мета та завдання дослщження. Мета роботи - проанал!зувати можли-вкть та дощльшсть впровадження альтернативних джерел енерги на територп Чигиринського району та оцшити 1х енергетичну та економ!чну ефективнкть в умовах району.
Для реал!зацп поставлено1 мети сформульовано так! завдання: оцшити сприятливкть природних умов та шфраструктури Чигиринського р-ну для розвитку конкретних галузей альтернативно1 енергетики, проанал!зувати можли-вост! впровадження р!зних вид!в альтернативно1 енергетики на територп району та оцшити перспективи 1х впровадження.
Результати дослщження та 1х анал1з. Анал!зуючи природш умови та господарства Чигиринського р-ну, виявлено, що на територп району наявш не-обхвдш умови для впровадження технологш отримання сонячно1 ! вггрово1 енергп та бюгазу, тому саме впровадження цих вид!в альтернативно1 енергетики е предметом розгляду в щй робот!.
Щд час анал!зу можливост! застосування джерел в!трово1 енергп на територп Чигиринського р-ну розглянуто юлька вар!ант1в ц впровадження. Перший -встановлення для кожного домогосподарства у селах району персонального м!к-ровггрогенератора Г300 [1]. Встановлений на висот! 10 м, за середньо1 швидкосп в!тру 4,5 м/с на такш висот!, зпдно з виконаними розрахунками, вш здатен виро-бити близько 1000 кВт- год електроенергл за р!к. Разом, по всьому району, так! вггрогенератори можуть давати близько 5900 МВт-год електроенергл.
Другий вар!ант - встановлення групи м!н!-в!трогенератор1в у кожному сел! в кшькосп, достатнш для покриття енерговитрат усього села. Серед мшь в!трогенератор1в, представлених на ринку, обрано модель Верано ДПВ 32 [2]. Для кожного села розраховано необхщну юльккть в!трогенератор!в ще1 модел!. Виходячи з енерговитрат сш району, для 1х забезпечення необхщне встановлення 3069 вггрогенератор1в Верано ДПВ 32 на територп сш району, кожен з яких, встановлений на висот! 29 м, здатен генерувати до 105 МВт- год за рш.
Також окремо розглянуто варiант встановлення вiтроелектростанцií для генерацп електроенергп централiзовано для потреб всього району. Оскшьки майже вся територ1я району зайнята лiсами, сельбищними та сшьськогоспо-дарськими розораними землями, то единим можливим мiсцем для встановлення тако1 вiтроелектростанцií були прибережш до Днiпра територií полишеного селища Орбгга, на територи бшя недобудовано! Чигиринсько! АЕС (рис. 1).
Рис. 1. Схема проекту розташування вiтрогенераторiв на територи бтя недобудованог Чигиринськог АЕС
Розрахунки показали, що на мюцевосп, придатнш до встановлення вгг-роелектростанцп (11 позначено трапещею), можна встановити до 45 промисло-вих вiтрогенераторiв ТГ 1000 [3]. Оскшьки мЫмальний промiжок мiж вггряка-ми мае бути не менший за 1х потрiйну висоту, то мюце розмiщення кожного вгг-рогенератора позначено на рис. 1 колом радiусом 75 м iз в^огенератором у центрi кола. Кожен з таких вiтрогенераторiв, виходячи з умов мюцевосп, мае виробляти близько 4000 МВт- год електроенергп на рш. Пщ час аналiзу можли-восл впровадження джерел сонячно!* енергií розглянуто також три варiанти. Перший - встановлення 4 сонячних батарей у кожному домогосподарствi для часткового компенсування енерговитрат. Для розрахункiв обрано фотомод^ ЛИек ЛСБ-140В [4]. Завдяки цим фотомодулям, кожне домогосподарство може компенсувати до 72кВт- год електроенергп на рш. Разом же, по всьому району, ця величина буде становити до 431 МВт- год електроенергп.
Другий варiант - встановлення комплексу сонячних батарей на територи мюта Чигирин для частковох компенсацп його витрат електроенергп. Сдиним придатним мюцем для встановлення сонячних батарей е територiя площею 20 000 м2, мiж вулицями Торгова та Короленка, на якш немае житлових будин-кiв та не ведеться господарська д1яльшсть (рис. 2). Зпдно з розрахунками, на цiй територи можна встановити 128 сонячних систем, кожна з яких буде скла-датися з 66 фотомодулiв ЬБК-230Р-20 [5] iз загальними розмiрами 10 х 10,2 м та генерувати близько 16,5 МВт- год на рш. Загалом, усi 128 систем будуть виробляти до 2119 МВт- год на рш.
Рис. 2. Схема проекту розм^ення сонячних батарей у Чигирим мiж вулицями
Торгова та Короленка
Третш Бар!ант - встановлення сонячних систем на територи недобудова-но1 Чигиринсько1 АЕС, поряд територ!ею можливого розмiщення вггроелек-тростанцií. Запропонована територ1я для встановлення сонячних батарей позна-чена трикутником та дае змогу розмютити до 340 сонячних комплекав, що бу-дуть мати аналогiчнi розм!ри, як у попередньому випадку, та аналопчну кшь-юсть фотомодуив ЬБК-230Р-20 (рис. 3). Ця шльюсть комплексiБ фотомодуив здатна виробляти до 5630 МВт- год на рш.
Рис. 3. Схема проекту розм^ення сонячних батарей на територи недобудовано'1 Чигиринсько'1 АЕС
Одшею з альтернативних технологш енергозабезпечення району е отри-мання бюгазу та його спалювання задля отримання електро- та теплоелектро-енергií. На територи району розглянуто три шляхи отримання бюгазу. Тварин-
ницьк господарства району можуть забезпечити отримання близько 2,8 млн м3 бiогазу, що дасть змогу отримати близько 6700 МВт- год на рж електроенер-гií та 7000 МВт- год на рж тепловоí електроенергií [6]. Завдяки стiчним водам Чигирина можна отримувати за рiк до 20 тис. м3 бiогазу, що внаслщок спалення дадуть 56,1 кВт- год електричноí енергií, та 58,5 кВт- год тепловоí електроенергií [6]. Завдяки районному полтену ТПВ у селишд Чернече можна отримувати до 2155 МВт- год електричноí i 2245 МВт- год тепловоí електроенергп на рш, у пе-рерахунку на 900 тис. м3 бiогазу [6].
Значний потенщал у Чигиринському р-ш зi замiщення видобувних видiв палива мiститься у використаннi вiдходiв сшьського та лiсового господарств. Проведенi розрахунки показали, що економiчний потенцiал використання соло-ми як палива становить 6,24 тис. т умовного палива, а лушпиння соняшника -0,61 тис. т умовного палива [6]. Економiчний потенщал вiдходiв лiсового госпо-дарства становить близько 4 тис. т умовного палива для Чигиринського р-ну [6].
Ощнювання перспектив впровадження джерел вiтровоí енергп на тери-торц Чигиринського р-ну засвiдчило, що iз урахуванням нинiшнiх цiн на елек-троенергда встановлення мiкровiтрогенератора в домогосподарствi окупиться через 10 ротв. Розрахунки окупносп встановлення мережi мЫ^трогенерато-рiв у селах показали, що завдяки можливосп в такому випадку передачi вироб-леноí електроенергп в централiзовану енергомережу та встановленш зеленого тарифу на вироблену електроенергда, термiн окупностi знижуеться до 4 рокiв. Аналогiчно, завдяки зеленому тарифу, розрахована окупшсть вггроелектростан-ци, що складаеться з 45 промислових вiтрогенераторiв, буде становити до 8 роив. Окр1м розрахунюв окупностi, також проведено SWOT-аналiз застосування вiтровоí енергетики та iнших галузей альтернативноí енергетики у Чигиринському р-ш (табл. 1-5).
Табл. 1. SWOT-аналiз отримання електроенергп у Чигиринському р-т завдяки
використанню в1трогенератор1в
Сильш сторони Слабкi сторони
- Загальнодоступшсть i невичерпанiсть дже-рела енерги - Вiдсутнiсть затрат на паливо - Простота використання - Еколопчно чистий вид енергil - Ергономжа - Вiдновлювана енерг1я - Велию грошовi затрати - Територiальна залежнiсть - Сезоннiсть - Необхщшсть великих д1лянок територй для розмщення вiтрових електростанцiй - Нестабшьшсть - В1дносно невисокий вих1д електроенергн - Небезпека для дико! природи - Шумове забруднення
Можливостi
- Комплексне використання з сонячною установкою - Зниження податкового навантаження, внаслвдок застосування "зеленого тарифу" Загрози
- Неможливкть точно спрогнозувати кiлькiсть виробггку енергi!, в зв'язку зi змшою кл1матичних умов
Ощнювання перспектив впровадження сонячноí енергетики на територц району показало, що через низью обсяги виробленоí електроенергií та дос-татньо високу ндну обладнання сонячних батарей, окупнiсть встановлення у до-могосподарствi 4 сонячних батарей для власника буде становити декшька со-тень рок1в. Аналiзуючи економiчну доцiльнiсть встановлення сонячноí елек-
тростанцií на територп мiста Чигирин, з'ясовано, що з урахуванням зеленого тарифу окупнкть цiеí електростанцií буде становити близько 70 ротв. Окупнiстъ сонячно1 електростанцií на територií недобудовано1 Чигиринсько1 АЕС, знову ж таки, з урахуванням зеленого тарифу буде становити також близько 70 роюв.
Табл. 2. SWOT-аналiз отримання енерги завдяки використанню сонячних батарей
Сильш сторони
Слабю сторони
Загальнодоступшсть i невичерпшсть джерела енерги
Модульнiсть фотоелектричноГ системи Простота використання Теоретично, повна безпека для довюлля Безкоштовне джерело енерги_
Велик грошовi затрати Територiальна залежнiсть i сезоннiсть Необхiднiсть великих дшянок для розмь щення сонячно! електростанци Клiматичнi особливостi Залежнiсть вщ часу доби_
Можливостi
Загрози
Комплексне використання з вггроенер-гетичною установкою
Неможливiсть точно спрогнозувати кшь-кiсть виробiтку енерги, у зв'язку зi змiною клiматичних умов_
Табл. 3. SWOT-аналiз отримання енерги завдяки використанню бгогазу
Сильш сторони
Слабю сторони
Доступшсть сировини Технолопчна гнучюсть Неперервнiсть технологiчного циклу Еколопчний фактор Отримання високоякiсних добрив
Велию грошовi затрати Постiйне i безперервне постачання сировини Транспортування бiомаси до мкця перероб-лення
Залежнiсть вiд природних умов_
Можливоста
Загрози
Створення власно! технологи Комплексне використання бюгазово! установки
Плата за зменшення викидiв вугле-кислого газу_
Зменшення обсяпв виробництва продовольчо! продукци
Негативний вплив енергетичних культур на Грунти
Табл. 4. SWOT-аналiз використання вiдходiв сшьського господарства в альтернативны енергетиц Чигиринського р-ну
Сильш сторони
Слабю сторони
Утшлзацш вiдходiв Розвиток сшьського господарства Велию потенцшш запаси Покращення еколопчного стану району Рiзноманiтнiсть енергоцiнних культур Ввдновлювашсть Створення нових робочих мкць Зменшення енергетично! залежностi Великий потенщал
Рiзноманiтнiсть застосування_
Конкуренцiя на ринку Ерозiя Грунтiв
Транспортування бюмаси до мiсця перероблення
Недостатня пiдтримка з боку держави
Залежшсть вiд природних умов
Можливоста
Загрози
Зменшення собiвартостi впровадження нових технологiй
Практична вiдсутнiсть конкуренив_
Обмежений асортимент продукци Несприятливi природнi умови, яю знижують яюсть продукци_
Використання вiдходiв сшьського господарства як палива дае змогу зе-кономити в перерахунку близько 5,3 млн м3 природного газу. Вiдходи лiсового господарства Чигиринського р-ну дають змогу зекономити близько 3,4 млн м3 природного газу.
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2015. - Вип. 25.3
Табл. 5. SWOT-аналiз використання вiдходiв лкового господарства в альтернативны енергетищ Чигиринського р-ну
Слабю сторони Сильнi сторони
- Наявшсть лкосировинно! бази - Низька собiвартiсть продукци - Висока юльюсть обороту вкладених коштiв - Гарантований збут продукцi! - Можливкть збуту продукци впродовж цшо-го року - Вщсутшсть стабiльностi у виготовлен-нi задовiльно яюсноГ продукци - Високий стушнь зношення устаткування - Вщсутшсть складських примiщень для збершання трiски
Можливоста Загрози
- Зменшення собiвартостi впровадження но-вих технологiй - Практична вщсутшсть конкурентiв - Обмежений асортимент продукци - Несприятливi природш умови, якi зни-жують яюсть продукци
Ощнювання окупносп встановлення бiогазових установок показало, що встановлення таких установок на тваринницьких господарствах успiшно окупиться за 3 роки, а встановлення аналопчних установок на станцп спчних вод та на полiгонi твердих побутових вiдходiв окупиться за один рж.
Висновки. Внаслiдок проведеного дослвдження зроблено такi висновки:
1. Результати анашу природних умов та господарськоí дiяльностi на територп Чигиринського р-ну щодо перспективностi впровадження окремих галу-зей альтернативноí енергетики засвдаили, що на територп району найбшьш сприятливi передумови склались для розвитку сонячноí i вiтровоí енергетики та отримання бiогазу.
2. Розрахунки показали, що в^ова енергетика е одним з найбшьш пер-спективних напрямш альтернативноí енергетики для впровадження на територп Чигиринського р-ну з огляду на достатньо великi об'еми електроенергп, що ге-неруються в^оелектростанщями, та на порiвняно малий термш окупностi ка-пiталовкладень. З економiчноí точки зору, найбiльш доцiльним е встановлення груп промислових або мiнi-вiтрогенераторiв порiвняно з експлуатацiею мжро-вiтрогенераторiв у приватних домогосподарствах.
3. Малi об'еми електроенергп, що виробляються сонячними батареями, та достатньо висока варткть капiталовкладень при íх впровадженнi зумовлю-ють дуже великий термiн íх окупностi, що зводить нашвець перспектившсть íх використання у Чигиринському р-ш в умовах нинiшньоí економiчноí кризи.
4. Отримання бюгазу як супутньоí технологи поводження з вiдходами ^дходи тваринництва, тверд побутовi вiдходи та спчш води) е перспективним напрямом альтернативноí енергетики для Чигиринського р-ну з огляду на вели-ю об'еми електроенергп, що можна отримувати внаслiдок спалення бiогазу, та на дуже малi термiни окупностi витрат на встановлення бiогазових установок.
5. Використання вiдходiв сiльського та лкового господарства як палива для котелень е дуже перспективним з огляду на потреби iмпортозамiщення природного газу, оскшьки зпдно з проведеними розрахунками цi вiдходи в ролi палива здатнi замiщувати близько 9 млн м3 природного газу на територп Чигиринського р-ну.
Лiтература
1. Загальш характеристики мжровпрогенератора F300. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://vyshgorod.all.biz/vetrogenerator-f-300-g400823#.VRLk4fysXz4.
2. Загальнi характеристики мiнiвiтрогенератора Верано ДПВ 32. [Електронний ресурс]. -Доступний з http://avtonom.com.ua/alternativnaya-energetika/vetrogeneratory / vetrogenerator-verti-kalnyy-verano-dpv-32.html.
3. Загальнi характеристики впрогенератора ТГ1000. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.vetryak.com.ua/wind-turbines/vetrogenerator-tg-1000.
4. Загальш характеристики соиячио! батаре! Altek ACS-140D. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://avtonom.com.ua/alternativnaya-energetika/solnechnye-batarei / solnechnaya-batareya-acs-140 d-altek-alista.html.
5. Загальиi характеристики сонячно! батаре! Altek ACS-140D. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://solar-tech.kiev.ua/p29304490-batareya-solnechnaya-ldk.html.
6. Методика узагальнено! ощнки техшчно-досяжного енергетичного потенщалу бiомаси. -К. : ТОВ "Вюл-принт", 2013. - 25 с.
Сидоров А.В., Калиновская А.И., Кравченко И.Ю. Перспективы использования альтернативных источников энергии в Чигиринском районе
Рассмотрены особенности применения технологий альтернативной энергетики на территории Чигиринского района Черкасской области. Проанализирована благоприятность природных условий и инфраструктуры Чигиринского района для внедрения альтернативных источников энергии. Представлены результаты расчетов энергетической и экономической эффективности применения альтернативных источников энергии (ветровая и солнечная энергия, биогаз, отходы сельского и лесного хозяйств) и приведены оценки перспективности их использования для данного района. Выполнен SWOT-анализ использования ветрогенераторов, солнечных батарей, биогазовых установок и отходов сельского и лесного хозяйств в качестве топлива в альтернативной энергетике района.
Ключевые слова: альтернативная энергетика, ветровая энергия, солнечная энергия, биогаз, отходы.
Sydorov O. V., Kalinovska A.I., Kravchenko I. Yu. Prospects of Alternative Energy Sources Application in Chygyrynskii District
The features of alternative energy technologies application on the area of Chygyrynskii district are considered. The fitness of natural conditions and infrastructure of Chygyrynskii district for alternative energy sources application is analysed. The calculated results of energetic and economic efficiency of alternative energy sources (wind and solar energy, biogas, agricultural and forest wastes) application are given in the study. Some prospects for the alternative energy sources application for this district are assessed. SWOT analysis of wind turbines, solar panels, biogas plants, and agricultural and forest wastes as fuel in alternative energy of the district is conducted.
Keywords: alternative energy, wind energy, solar energy, biogas, wastes.
УДК667.621.6:678.74 Астр. У.В. Фуч; студ. З.Ю. Савчин;
доц. Р. О. Субтельний, канд. техн. наук; проф. Б. О. Дзтяк, д-р техн. наук - НУ "Львiвська полтехшка "
КООЛ1ГОМЕРИЗАЦ1Я НЕНАСИЧЕНИХ ВУГЛЕВОДН1В ФРАКЦ11 С9 У ЗВОРОТНИХ ЕМУЛЬСШХ
Дослщжено процес отримання коолк,омер1в шляхом коолтомеризаци в емульси другого роду вуглеводнево! фракци С9 рщких продукпв шролiзу. Встановлено залеж-шсть фiзико-хiмiчних характеристик коолтомеру вщ природи емульгатора, сшввщно-шення [дисперсшна фаза] + [дисперсшне середовище]. Виявлено залежшсть змши не-иасичеиостi олтомеризату в ходi процесу. Дослiджеио основш закож^рност процесу
