ЭНЕРГЕТИКА

ENERGY

УДК 621.311:(338.45/658.26).003.13 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-7-16

 

Владимир Иванович Бирюлин, канд. техн. наук, доцент кафедры электроснабжения, 

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Дарья Васильевна Куделина, канд. техн. наук, доцент кафедры электроснабжения, 

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Алексей Николаевич Горлов, канд. техн. наук, доцент, 

заведующий кафедрой электроснабжения, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Юго-Западный государственный университет, Россия, Курск

 

Vladimir I. Biryulin, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor 

of the Department of Power Supply, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Darya V. Kudelina, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor 

of the Department of Power Supply, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Alexey N. Gorlov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor 

of the Department of Power Supply, Head of the Department of Power Supply, 

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Southwest State University, Russian Federation, Kursk

 

Разработка модели для оценки энергоэффективности промышленных объектов

 

Development of a model for assessing the energy efficiency of industrial facilities

 

Аннотация. На промышленных объектах при проведении производственных процессов потребляется значительное количество энергетических ресурсов, в том числе и электроэнергии. Поэтому снижение расхода электрической энергии при производстве продукции является важной и актуальной задачей, решение которой обеспечивает снижение себестоимости выпускаемой продукции и повышение конкурентной способности предприятия на различных рынках. В статье представлены нечеткая математическая модель и разработанные на ее основе системы нечеткого логического вывода, обеспечивающие нахождение значений оценки эффективности использования электрической энергии на промышленных предприятиях. Полученные результаты позволяют получать объективные и обоснованные оценки влияния различных факторов, выражаемых как в количественной, так и в качественной форме, на эффективность потребления электрической энергии, что позволит разрабатывать и применять действенные мероприятия по снижению ее потребления. Применение результатов работы способствует повышению эффективности использования электроэнергии на промышленных предприятиях, что обеспечивает сокращение потребления электрической энергии и повышение конкурентоспособности.

Ключевые слова: электрическая энергия, компьютерное моделирование, нечеткая логика, потребление электроэнергии, энергетическая эффективность, оценка эффективности, функции принадлежности.

 

Abstract. At industrial facilities, a significant amount of energy resources, including electricity, are consumed during production processes. Therefore, reducing the consumption of electrical energy in the production of products is an important and urgent task, the solution of which ensures a reduction in the cost of production and ultimately an increase in the competitive ability of the enterprise in various markets. The article is devoted to the development of a fuzzy mathematical model and, based on it, a fuzzy logical inference system that provides finding values for evaluating the efficiency of using electrical energy in industrial enterprises. The results allow to obtain objective and reasonable estimates of the influence of various factors, expressed both in quantitative and qualitative form on the efficiency of electricity consumption, which will allow to develop and apply effective measures to reduce its consumption. The application of the results of the work contributes to an increase in the efficiency of electricity use at industrial enterprises, which ensures a reduction in electricity consumption and an increase in competitive ability.

Keywords: electric energy, computer modeling, fuzzy logic, electricity consumption, energy efficiency, efficiency evaluation, membership functions.

 

Благодарность: Исследование выполнено в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых − кандидатов наук MK-5109.2022.4 «Разработка автоматизированной системы выявления объектов, оказывающих негативное влияние на качество электроэнергии».

 

Acknowledgement: The research was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation for state support of young Russian scientists - candidates of science MK-5109.2022.4 "Development of an automated system for detecting objects that have a negative impact on the quality of electricity".

 

Библиографический список

 

1. Кокшаров В. А. Совершенствование методического инструментария оценки энергоэффективности промышленного предприятия // Вестник Пермского университета. Сер. «Экономика» = PermUniversity Herald. Economy. 2016. № 3(30). С. 168–181. DOI: 10.17072/1994-9960-2016-3-168-181.
2. Ермолаев К. А. Влияние процессов энергосбережения и повышения энергоэффективности на инновационное развитие национальных экономик // Экономический анализ: теория и практика. 2017. Т. 16. Вып. 1. С. 82–92. DOI: 10.24891/ea.16.1.82.
3. Клочков В. В. Анализ влияния технологических сдвигов в энергетике на устойчивость российской экономики // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2017. Т. 13. Вып. 4. С. 684–698. DOI: 10.24891/ni.13.4.684.
4. Лебедев В. А. Эксергетический метод оценки энергоэффективности оборудования систем энергообеспечения предприятий минерально-сырьевого комплекса // Записки Горного института. 2016. Т. 219. С. 435–443. DOI: 10.18454/PMI.2016.3.435.
5. Перелыгин В. В. [и др.] Обеспечение энергетической эффективности на предприятиях фармацевтической промышленности в парадигме снижения техногенной нагрузки на окружающую среду // Формулы Фармации. 2020. Т. 2. № 4. C. 104−117. DOI: 10.17816/phf50668.
6. Мельник А. Н., Ермолаев К. А. Концептуальные основы управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленном предприятии в условиях его инновационного развития // Экономический анализ: теория и практика. 2019. Т. 18. № 1. С. 22–39. DOI: 10.24891/ea.18.1.22.
7. Кокшаров В. А. Методический подход оценки приоритетов энергетической политики промышленного предприятия // Статистика и Экономика. 2015. № 2. С. 72–77. DOI: 10.21686/2500-3925-2015-2-72-77. 
8. Макаркин Н. П., Горина А. П., Алферина О. Н., Корнеева Н. В., Потапова Л. Н. Эффективность использования ресурсного потенциала предприятия: методика оценки // Фундаментальные исследования. 2019. № 11. С. 89−94. DOI: 10.17513/fr.42592.
9. Криворотов В. В., Калина А. В., Савельева А. И. Оценка энергоэффективности компаний медной промышленности: теория и практика // Известия Уральского государственного экономического университета. 2018. Т. 19. № 4. С. 107–116. DOI: 10.29141/2073-1019-2018-19-5-8.
10. Кокшаров В. А. Систематизация факторов энергоэффективности промышленного предприятия // Вестник Пермского университета. Сер. «Экономика» = Perm University Herald. Economy. 2016. No 1(28). С. 147–156.
11. Шаталова О. М. Об использовании нечетких вычислений в решении проблемы неопределенности при оценке эффективности технологических инноваций на предприятии // Вестник ЮУрГУ. Серия «Экономика и менеджмент». 2018. Т. 12. № 3. С. 83–91. DOI: 10.14529/em180309.
12. Шаталова О. М. Основные положения методики информационного обеспечения в оценке эффективности технологических инноваций методами нечеткого моделирования // Вестник ЮУрГУ. Серия «Экономика и менеджмент». 2018. Т. 12. № 4. С. 102–112. DOI: 10.14529/em180413.
13. Леденева Т. М., Решетников А. Д. Особенности реализации механизма нечеткого логического вывода в нечетких системах // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. № 6 (108). Ч. 1. С. 107–117. URL: https://research-journal.org/technical/ osobennosti-realizacii-mexanizma-nechetkogo-logicheskogo-vyvoda-v-nechetkix-sistemax/ (дата обращения: 02.11.2021.). DOI: 10.23670/IRJ.2021.108.6.018. 
14. Ledeneva T. Analysis of additive generators of fuzzy operations represented by rational functions // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. № 973. DOI: 10.1088/1742-6596/973/1/012037. 
15. Голосовский М. С., Богомолов А. В., Теребов Д. С., Евтушенко Е. В. Алгоритм настройки системы нечеткого логического вывода типа Мамдани // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математика. Механика. Физика. 2018. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-nastroyki-sistemy-nechyotkogo-logicheskogo-vyvoda-tipa-mamdani (дата обращения: 02.12.2021). DOI:10.14529/mmph180303.
16. Шилова С. В., Бурмистрова О. Н. Композиция Мамдани в моделях нечеткого анализа как нечеткий аналог подстановок зависимостей // Современные наукоемкие технологии. 2021. № 10. С. 102−107. URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=

38861 (дата обращения: 02.12.2021). DOI:10.17513/snt.38861.

17. Segismundo S. Izquierdo, Luis R. Izquierdo Mamdani Fuzzy Systems for Modelling and Simulation: A Critical Assessment. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 21(3) 2, 2018. URL: http://jasss.soc.surrey.ac.uk//21/3/2.html.DOI: 10.18564/jasss.3444. 
18. Zulfikar W. B., Jumadi, Prasetyo P. K., Ramdhani M. A. Implementation of Mamdani Fuzzy Method in Employee Promotion System IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 288 (2017) 012147. DOI:10.1088/1757-899X/288/1/012147.
19. Dwi Fibriayora A. A. I., Gandhiadi G. K., Tastrawati N. K. T., Kencana Eka N. Application of Mamdani fuzzy method to determine round bread production at pt Vanessa bakery. E-Jurnal Matematika Vol. 8(3), Agustus 2019, pp. 204−210. DOI: https://doi.org/10.24843/MTK.2019.v08.i03.p254. 

 

References

 

1. Koksharov V. A. Sovershenstvovanie metodicheskogo instrumentariya ocenki energoeffektivnosti promyshlennogo predpriyatiya [Improvement of methodological tools for assessing the energy efficiency of industrial enterprise]// Vestnik Permskogo universiteta. Ser. «Ekonomika» = PermUniversity Herald. Economy. 2016. № 3(30). рр. 168–181. DOI: 10.17072/1994-9960-2016-3-168-181.
2. Ermolaev K. A. Vliyanie processov energosberezheniya i povysheniya energoeffektivnosti na innovacionnoe razvitie nacional'nyh ekonomik [Influence of energy saving and energy efficiency on the innovative development of national economies] // Ekonomicheskij analiz: teoriya i praktika. 2017. T. 16. Vyp. 1. рр. 82–92. DOI:10.24891/ea.16.1.82.
3. Klochkov V. V. Analiz vliyaniya tekhnologicheskih sdvigov v energetike na ustojchivost' rossijskoj ekonomiki [Analysis of the impact of technological shifts in the energy sector on the sustainability of the Russian economy] // Nacional'nye interesy: prioritety i bezopasnost'. 2017. T. 13. Vyp. 4. рр. 684–698. DOI: 10.24891/ni.13.4.684.
4. Lebedev V. A. Eksergeticheskij metod ocenki energoeffektivnosti oborudovaniya sistem energoobespecheniya predpriyatij mineral'no-syr'evogo kompleksa [Exergic method for assessing energy efficiency of equipment of energy supply systems of mineral complex enterprises] // Zapiski Gornogo instituta. 2016. T. 219. рр. 435–443. DOI: 10.18454/PMI.2016.3.435.
5. Perelygin V. V. [i dr.]. Obespechenie energeticheskoj effektivnosti na predpriyatiyah farmacevticheskoj promyshlennosti v paradigme snizheniya tekhnogennoj nagruzki na okruzhayushchuyu sredu [Ensuring energy efficiency in the pharmaceutical industry enterprises in the paradigm of reducing the man-made load on the environment] // Formuly Farmacii. 2020. T. 2. № 4. рр. 104−117. DOI: 10.17816/phf50668.
6. Mel'nik A. N., Ermolaev K. A. Konceptual'nye osnovy upravleniya energosberezheniem i povysheniem energoeffektivnosti na promyshlennom predpriyatii v usloviyah ego innovacionnogo razvitiya [Conceptual Bases of Energy-Saving Management and Energy Efficiency Improvement at an Industrial Enterprise under Conditions of its Innovative Development] // Ekonomicheskij analiz: teoriya i praktika. 2019. T. 18. № 1. рр. 22–39. DOI: 10.24891/ea.18.1.22.
7. Koksharov V. A. Metodicheskij podhod ocenki prioritetov energeticheskoj politiki promyshlennogo predpriyatiya [Methodological approach to the assessment of the priorities of the energy policy of the promyshlennogo predpriyatiya] // Statistika i Ekonomika. 2015. № 2. рр. 72–77. URL: DOI: 10.21686/2500-3925-2015-2-72-77. 
8. Makarkin N. P., Gorina A. P., Alferina O. N., Korneeva N. V., Potapova L. N. Effektivnost' ispol'zovaniya resursnogo potenciala predpriyatiya: metodika ocenki [Efficiency of use of enterprise resource potential: evaluation methodology] // Fundamental'nye issledovaniya. 2019. № 11. рр. 89−94. doi 10.17513/fr.42592.
9. Krivorotov V. V., Kalina A. V., Savel'eva A. I. Ocenka energoeffektivnosti kompanij mednoj promyshlennosti: teoriya i praktika [Estimation of Energy Efficiency of Copper Industry Companies: Theory and Practice] // Izvestiya Ural'skogo gosudarstvennogo ekonomicheskogo universiteta. 2018. T. 19. № 4. рр. 107–116. doi: 10.29141/2073-1019-2018-19-5-8.
10. Koksharov V. A. Sistematizaciya faktorov energoeffektivnosti promyshlennogo predpriyatiya [Systematization of energy efficiency factors of an industrial enterprise] // Vestnik Permskogo universiteta. Ser. «Ekonomika» = Perm University Herald. Economy. 2016. No 1(28). рр. 147–156.
11. Shatalova O. M. Ob ispol'zovanii nechetkih vychislenij v reshenii problemy neopredelennosti pri ocenke effektivnosti tekhnologicheskih innovacij na predpriyatii [On the use of fuzzy calculations in solving the problem of uncertainty in assessing the effectiveness of technological innovation in the enterprise] // Vestnik YuUrGU. Seriya «Ekonomika i menedzhment». 2018. T. 12. № 3. рр. 83–91. doi: 10.14529/em180309.
12. Shatalova O. M. Osnovnye polozheniya metodiki informacionnogo obespecheniya v ocenke effektivnosti tekhnologicheskih innovacij metodami nechetkogo modelirovaniya [Main provisions of information support methodology in assessing the effectiveness of technological innovations by methods of fuzzy modeling] // Vestnik YUUrGU. Seriya «Ekonomika i menedzhment». 2018. T. 12. № 4. рр. 102–112. doi: 10.14529/em180413.
13. Ledeneva T. M., Reshetnikov A. D. Osobennosti realizacii mekhanizma ne-chetkogo logicheskogo vyvoda v nechetkih sistemah [Peculiarities of the realization of the mechanism of fuzzy logical inference in fuzzy systems] // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. 2021. № 6 (108). Сh. 1. рр. 107–117. URL: https://research-journal.org/technical/osobennosti-realizacii-mexanizma-nechetkogo-logicheskogo-vyvoda-v-nechetkix-sistemax/ (data obrashcheniya: 02.11.2021.). doi: 10.23670/IRJ.2021.108.6.018 
14. Ledeneva T. Analysis of additive generators of fuzzy operations represented by rational functions [Analysis of additive generators of fuzzy operations represented by rational functions] // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. № 973. doi: 10.1088/1742-6596/973/1/012037. 
15. Golosovskij M. S., Bogomolov A. V., Terebov D. S., Evtushenko E. V. Algoritm nastrojki sistemy nechetkogo logicheskogo vyvoda tipa Mamdani [Al-rhythm of setting up a fuzzy logical inference system of Mamdani type] // Vestnik YuUrGU. Seriya: Matematika. Mekhanika. Fizika. 2018. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-nastroyki-sistemy-nechyotkogo-logicheskogo-vyvoda-tipa-mamdani (data obrashcheniya: 02.12.2021). doi:10.14529/mmph180303.
16. Shilova S. V., Burmistrova O. N. Kompoziciya Mamdani v modelyah nechetkogo analiza kak nechetkij analog podstanovok zavisimostekj [Mamdani composition in models of fuzzy analysis as a fuzzy analogue of dependence substitution] // Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2021. № 10. рр. 102−107. URL: https://top-technologies.ru/ ru/article/view?id=38861 (data obrashcheniya: 02.12.2021). doi 10.17513/snt.38861.
17. Segismundo S. Izquierdo, Luis R. Izquierdo Mamdani Fuzzy Systems for Modelling and Simulation: A Critical Assessment. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 21(3) 2, 2018. URL: http://jasss.soc.surrey.ac.uk//21/3/2.html. doi: 10.18564/jasss.3444. 
18. Zulfikar W. B., Jumadi, Prasetyo P. K., Ramdhani M. A. Implementation of Mamdani Fuzzy Method in EmployeePromotion System IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 288 (2017) 012147. doi:10.1088/1757-899X/288/1/012147.
19. Dwi Fibriayora A. A. I., Gandhiadi G. K., Tastrawati N. K. T., Kencana Eka N. Application of Mamdani fuzzy method to determine round bread production at pt Vanessa bakery. E-Jurnal Matematika Vol. 8(3), Agustus 2019, pp. 204−210. doi: https://doi.org/10.24843/MTK.2019.v08.i03.p254.

Статья поступила в редакцию 12.11.2021; 

одобрена после рецензирования 24.12.2021;

принята к публикации 10.01.2022.

 

УДК 620.9:662.769.2 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-17-26

Георгий Евгеньевич Марьин, старший преподаватель 

кафедры «Энергетическое машиностроение», e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Борис Михайлович Осипов, канд. техн. наук, доцент, 

профессор кафедры «Энергетическое машиностроение», e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Азат Ринатович Ахметшин, канд. техн. наук, 

доцент кафедры «Энергетическое машиностроение», e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Казанский государственный энергетический университет, Россия, Казань

Алексей Николаевич Горлов, канд. техн. наук, доцент, 

заведующий кафедрой «Электроснабжение», e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Юго-Западный государственный университет, Россия, Курск

 

George E. Marin, Senior Lecturer at the Department of Power Engineering,

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Boris M. Osipov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor, 

Professor of the Department of Power Engineering, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Azat R. Akhmetshin, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor 

of the Department of Power Engineering, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Kazan State Power Engineering University, Russia, Kazan 

Alexey N. Gorlov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor, Head of the Electrical Supply Department, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Southwest State University, Russia, Kursk

 

Влияние водородного топлива на работу газотурбинной установки при работе 

на оптовом рынке электрической энергии и мощности

 

The effect of hydrogen fuel on the operation of a gas turbine plant when operating 

in the wholesale market of electric energy and power

 

Аннотация. В настоящий момент водородные технологии становятся важным направлением при декорбанизации энергетических систем. Высокая стоимость производства водорода ограничивает его быстрое распространение. Крупные компании вкладывают значительные ресурсы на развитие водородных технологий, но остается много нерешенных технических проблем (хранение, транспортировка). Большое внимание уделяется выбросам СО2 при производстве Н2. В данной работе рассмотрены основные типы водородного топлива с учетом выбросов СО2. Данная работа посвящена возможности использования водорода как альтернативу природному газу при сжигании в камере сгорания газовой турбины. Для проведения исследования создана математическая модель газовой турбины GE 6FA в автоматизированной системе АС ГРЭТ. Решена проблема идентификации математической модели и проведена аппроксимация термодинамических свойств топлива. Применение водорода в качестве топлива газовой турбины позволяет сократить выбросы СО2. Моделирование работы турбины при переменных режимах позволяет прогнозировать изменение энергетических и экологических характеристик турбины, вспомогательного оборудования при переходе на водородное топливо.

Ключевые слова: газовая турбина, водород, мощность, углекислый газ, математическая модель, энергетика.

Abstract. At the moment, hydrogen technology is becoming an important direction in the deconstruction of energy systems. The high cost of hydrogen production limits its rapid diffusion. Large companies are investing significant resources in the development of hydrogen technologies, but there are many unresolved technical problems (storage, transportation). Much attention is paid to CO2 emissions from H2 production. This paper considers the main types of hydrogen fuel, taking into account CO2 emissions. This work is devoted to the possibility of using hydrogen as an alternative to natural gas for combustion in the combustion chamber of a gas turbine. A mathematical model of the GE 6FA gas turbine in the automated system AS GRET was created to conduct the study. The problem of identification of the mathematical model was solved and the thermodynamic properties of the fuel were approximated. The use of hydrogen as a gas turbine fuel makes it possible to reduce CO2 emissions. Turbine operation modeling under variable modes allows predicting the change in power and environmental characteristics of the turbine and auxiliary equipment when switching to hydrogen fuel.    

Keywords: gas turbine, hydrogen, power, carbon dioxide, mathematical model, power engineering.

 

Библиографический список

 

1. Белобородов С. С., Ненашев А. В., Гашо Е. Г. Конкурентоспособность экономики при переходе на водородную энергетику. Водород в энергетике Европейского Союза // Промышленная энергетика. 2021. № 1. С. 44−55. DOI: 10.34831/EP.2020.12.87.006.
2. Scita R., Raimondi P. P., Noussan M. Green Hydrogen The Holy Grail of Decarbonisation? An Analysis of the Technical and GeopoliticalImpilcations of the Future Hydrogen Economy; FEEM Nota di Lavoro; Fondazione Eni Enrico Mattei, Milano, Italy; 2020. Volume 2020.
3. Филимонов А. Г., Филимонова А. А., Чичиров А. А., Чичирова Н. Д. Глобальное энергетическое объединение: новые возможности водородных технологий // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 2. С. 3−13. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-2-3-13.
4. Ergazieva G. E., Telbayeva M. M., Dossumov K., Niyazbayeva A. I. Promising methods for hydrogen producing // Горение и плазмохимия. 2020. Т. 18. № 1. С. 23−28.
5. Морозова О. Н., Павленко А. А., Титов С. С. Способы Получения водорода // Южно-Сибирский научный вестник. 2019. № 4-1(28). С. 188−194.
6. Haeseldonckx D., D’haeseleer W. (2007). The use of the natural-gas pipeline infrastructure for hydrogentransport in a changing market structure, Int. Hydrog. Energy, 32(10–11), pp. 1381−386.
7. Nykyforchyn H., Zvirko O., Hredil M., Krechkovska H., Tsyrulnyk O., Student O., Unigovskyi L. Methodology ofhydrogen embrittlement study of long-termoperated natural gas distribution pipelinesteels caused by hydrogen transport, Fratturaed Integrità Strutturale, 59 (2022), рр. 396−404.
8. Лурье М. В. Транспортировка партий водорода по газопроводу в потоке природного газа // Территория Нефтегаз. 2020. № 11-12. С. 84−88.
9. Савина М. В., Тимофеева С. С. Разработка схемы использования генераторного газа из низкосортного угля // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2021. Т. 13. № 2 (50). С. 66−77.
10. Сорока Б. С. Влияние климатических факторов на теплотехнические характеристики, энергетическую эффективность и оценка экологических последствий сжигания газового топлива // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2017. № 4-6. С. 116−129.
11. Zheng L. K., Cronly J., Ubogu E., Ahmed I., Zhang Y., Khandelwal B. Experimental investigation on alternative fuel combustion performance using a gas turbine combustor. Applied Energy, Article vol. 238, pp. 1530−1542, Mar 2019. DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.01.175.
12. Марьин Г. Е., Осипов Б. М. Критерии выбора составов топлив при их сжигании в газотурбинных установках с незначительными переделками топливной системы // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2(151). С. 356−365. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-2-356-365.
13. Liu J. L., Dumitrescu C. E. Numerical Investigation of Methane Number and Wobbe Index Effects in Lean-Burn Natural Gas Spark-Ignition Combustion (in English). Energy & Fuels, Article, vol. 33, no. 5, pp. 4564-4574, May 2019. DOI: 10.1021/acs.energyfiiels.8b04463.
14. Марьин Г. Е., Осипов Б. М., Ахметшин А. Р., Савина М. В. Добавление водорода к топливному газу для повышения энергетических характеристик газотурбинных установок // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2021. Т. 25. № 3(158). С. 342−355. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-3-342-355.
15. Титов А. В., Осипов Б. М. Инструментальная среда для исследования газотурбинных установок на математических моделях // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2017. № 4(36). С. 17−21.
16. Менделеев Д. И., Галицкий Ю. Я., Марьин Г. Е., Федотов А. Ю. Особенности работы блока ПГУ-220 Казанской ТЭЦ-2 по заданному графику // Электроэнергетика глазами молодежи − 2018 : Материалы IX Международной молодежной научно-технической конференции. В 3-х томах, Казань, 01–05 октября 2018 года / Ответственный редактор Э. В. Шамсутдинов. Казань : Казанский государственный энергетический университет, 2018. С. 307−310.
17. Менделеев Д. И., Марьин Г. Е., Ахметшин А. Р. Показатели режимных характеристик парогазового энергоблока ПГУ-110 МВт на частичных нагрузках // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 3(43). С. 47−56.
18. Кильдеев Р. А., Осипов Б. М., Титов А. В., Хамзин А. С. Повышение точности математических моделей газотурбинных силовых установок // Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. 2003. № 3. С. 3−6.
19. Статников Р. Б., Матусов И. Б. О решениях задач многокритериальной идентификации и доводки опытных образцов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2012. № 5. С. 20−29.

 

References

 

1. Beloborodov S. S., Nenashev A. V., Gasho E. G. Konkurentosposobnost' eko-nomiki pri perekhode na vodorodnuyu energetiku. Vodorod v energetike Evropejskogo Soyuza [Competitiveness of economics in transition to hydrogen energy. Hydrogen in European Union Energy Industry] // Promyshlennaya energetika. 2021. № 1. pp. 44−55. DOI: 10.34831/EP.2020.12.87.006.
2. Scita R., Raimondi P. P., Noussan M. Green Hydrogen The Holy Grail of De-carbonisation? An Analysis of the Technical and GeopoliticalImpilcations of the Future Hy-drogen Economy; FEEM Nota di Lavoro; Fondazione Eni Enrico Mattei, Milano, Italy; 2020. Volume 2020.
3. Filimonov A. G., Filimonova A. A., Chichirov A. A., Chichirova N. D. Global'noe energeticheskoe ob"edinenie: novye vozmozhnosti vodorodnyh tekhnologij [Global Energy Association: new possibilities of hydrogen technologies] // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Problemy energetiki. 2021. T. 23. № 2. pp. 3−13. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-3-13.
4. Ergazieva G. E., Telbayeva M. M., Dossumov K., Niyazbayeva A. I. Promising methods for hydrogen producing // Gorenie i plazmohimiya. 2020. T. 18. № 1. pp. 23−28.
5. Morozova O. N., Pavlenko A. A., Titov S. S. Sposoby polucheniya vodoroda [Ways of obtaining hydrogen] // Yuzhno-Sibirskij nauchnyj vestnik. 2019. № 4-1(28). pp. 188−194.
6. Haeseldonckx D., D’haeseleer W. (2007). The use of the natural-gas pipeline in-frastructure for hydrogentransport in a changing market structure, Int. Hydrog. Energy, 32(10–11), pp. 1381−386.
7. Nykyforchyn H., Zvirko O., Hredil M., Krechkovska H., Tsyrulnyk O., Student O., Unigovskyi L. Methodology ofhydrogen embrittlement study of long-termoperated natu-ral gas distribution pipelinesteels caused by hydrogen transport, FratturaedIntegritàStrutturale, 59 (2022), pp. 396−404.
8. Lur'e M. V. Transportirovka partij vodoroda po gazoprovodu v potoke prirodnogo gaza [Transport of Hydrogen Batch along a Gas Pipeline in the Natural Gas Flow] // Territoriya Neftegaz. 2020. № 11-12. pp. 84−88.
9. Savina M. V., Timofeeva S. S. Razrabotka skhemy ispol'zovaniya generatornogo gaza iz nizkosortnogo uglya [Development of a scheme of using the generator gas from low-grade coal] // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2021. T. 13. № 2 (50). pp. 66−77.
10. Soroka B. S. Vliyanie klimaticheskih faktorov na teplotekhnicheskie harakteristiki, energeticheskuyu effektivnost' i ocenka ekologicheskih posledstvij szhiganiya gazovogo topliva [Influence of climatic factors on thermal characteristics, energy efficiency and assessment of environmental impacts of gas fuel combustion] // Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal Al'ternativnaya energetika i ekologiya. 2017. № 4-6. pp. 116−129.
11. Zheng L. K., Cronly J., Ubogu E., Ahmed I., Zhang Y., Khandelwal B. Experimental investigation on alternative fuel combustion performance using a gas turbine combustor. Applied Energy, Article vol. 238, pp. 1530−1542, Mar 2019. DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.01.175.
12. Mar'in G. E., Osipov B. M. Kriterii vybora sostavov topliv pri ih szhiganii v gazoturbinnyh ustanovkah s neznachitel'nymi peredelkami toplivnoj sistemy [Criteria for selecting fuel compositions during their combustion in gas turbine units with minor modifications of the fuel system] // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2020. T. 24. № 2(151). pp. 356−365. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-2-356-365.
13. Liu J. L., Dumitrescu C. E. Numerical Investigation of Methane Number and Wobbe Index Effects in Lean-Burn Natural Gas Spark-Ignition Combustion (in English). Energy & Fuels, Article vol. 33, no. 5, pp. 4564−4574, May 2019. DOI: 10.1021/acs.energyfiiels.8b04463.
14. Mar'in G. E., Osipov B. M., Ahmetshin A. R., Savina M. V. Dobavlenie vodoroda k toplivnomu gazu dlya povysheniya energeticheskih harakteristik gazoturbinnyh ustanovok [The addition of hydrogen to fuel gas to improve the energy performance of gas turbine plants] // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2021. T. 25. № 3(158). pp. 342−355. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-3-342-355.
15. Titov A. V., Osipov B. M. Instrumental'naya sreda dlya issledovaniya ga-zoturbinnyh ustanovok na matematicheskih modelyah [Instrumental environment for research of gas turbine plants on mathematical models] // Vestnik Kazanskogo gosudar-stvennogo energeticheskogo universiteta. 2017. № 4(36). pp. 17−21.
16. Mendeleev D. I., Galickij Yu. Ya., Mar'in G. E., Fedotov A. Yu. Osobennosti raboty bloka PGU-220 Kazanskoj TEC-2 po zadannomu grafiku [Peculiarities of work of CCGT-220 unit of Kazan HTPP-2 according to a specified schedule] // Elektroenergetika glazami molodezhi − 2018 : Materialy IX Mezhdunarodnoj molodezhnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii. V 3-h tomah, Kazan', 01–05 oktyabrya 2018 goda / Otvetstvennyj redaktor E. V. Shamsutdinov. Kazan' : Kazanskij gosudarstvennyj energeticheskij universitet, 2018. pp. 307−310.
17. Mendeleev D. I., Mar'in G. E., Ahmetshin A. R. Pokazateli rezhimnyh harakteristik parogazovogo energobloka PGU-110 MVt na chastichnyh nagruzkah [Parameters of Mode Characteristics of Steam Gas Turbine Unit of 110 MW CCGT on Partial Loads] // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2019. T. 11. № 3(43). pp. 47−56.
18. Kil'deev R. A., Osipov B. M., Titov A. V., Hamzin A. S. Povyshenie tochnosti matematicheskih modelej gazoturbinnyh silovyh ustanovok [Improving the accuracy of mathematical models of gas turbine power plants] // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. A. N. Tupoleva. 2003. № 3. pp. 3−6.
19. Statnikov R. B., Matusov I. B. O resheniyah zadach mnogokriterial'noj identifikacii i dovodki opytnyh obrazcov [On solving problems of multicriteria identification and development of prototypes] // Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin. 2012. № 5. pp. 20−29.

 

Статья поступила в редакцию 05.11.2021; 

одобрена после рецензирования 28.11.2021;

принята к публикации 10.12.2021.

УДК 620.92 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-27-34

 

Наталья Владимировна Литвин, канд. техн. наук, доцент, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Александра Григорьевна Гаран, студентка, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 

Волгодонский инженерно-технический институт, филиал, Россия, Волгодонск

Алексей Игоревич Доля, студент, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Санкт-Петербургский государственный университет, Россия, Санкт-Петербург

 

Natalia V. Litvin, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor

Alexandra G. Garan, student

National Research Nuclear University "MEPhI", 

Volgodonsk Institute of Engineering and Technology, branch, Russia, Volgodonsk

Alexey I. Dolya, student

Saint Petersburg State University, Russia, Saint Petersburg

 

Моделирование зависимости изменения мощности солнечных панелей 

от угла падения лучей

 

Modeling the dependence of the change in the power of solar panels 

on the angle of incidence of rays

 

Аннотация. Использование возобновляемых источников энергии уже давно стало необходимым требованием к созданию надлежащих условий устойчивого энергетического развития и энергетической безопасности. Однако, несмотря на большое количество фундаментальных теоретических исследований в этом направлении, их практическое использование показывает значительные разногласия между теоретическими расчетами эффективности реализации потенциала возобновляемых источников энергии и его реальными данными. Особое значение эти расхождения приобретают в системах на основе фотоэлектрических преобразователей. С учетом вышеизложенного цель статьи заключается в рассмотрении особенностей моделирования зависимости изменения мощности солнечных панелей от угла падения лучей. Основными методами исследования были выбраны метод информационного поиска, метод сравнительного анализа и математического моделирования. В процессе достижения обозначенной цели были рассмотрены теоретические основы преобразования энергии в солнечных панелях, которые положены в основу принципа их функционирования. Отдельно автором формализован порядок расчета выходной мощности солнечной панели. Проведено сравнение уровня генерируемой мощности солнечной панели в зависимости от угла наклона. Также подробно рассмотрены особенности расчета напряжения и силы продуцируемого тока. На основе полученных результатов был разработан методический подход к анализу зависимости мощности солнечной панели от угла падения лучей, основанный на полной математической модели, которая описывает работу солнечных батарей в земных условиях. С использованием экспериментальной установки и с помощью программы, моделирующей работу солнечной панели, была проведена апробация предложенного методического подхода. Полученные результаты подтвердили адекватность модели и возможность применения ее на практике.

Ключевые слова: солнечная батарея, мощность, угол наклона, угол падения лучей, излучение, поглощение, температура.

Abstract. The use of renewable energy sources has long been a necessary requirement for creating the right conditions for sustainable energy development and energy security. However, despite a large number of fundamental theoretical studies in this direction, their practical use shows significant disagreements between theoretical calculations of the efficiency of realizing the potential of renewable energy sources and its real data. These discrepancies are of particular importance in systems based on photoelectric converters. Taking into account the above, the purpose of the article is to consider the features of modeling the dependence of the change in the power of solar panels on the angle of incidence of the rays. The main research methods were the information retrieval method, the method of comparative analysis and mathematical modeling. In the process of achieving this goal, the theoretical foundations of energy conversion in solar panels were considered, which are the basis for the principle of their functioning. Separately, the author formalized the procedure for calculating the output power of a solar panel. The comparison of the level of generated power of the solar panel depending on the angle of inclination is carried out. Also, the features of calculating the voltage and strength of the produced current are considered in detail. Based on the results obtained, a methodological approach to the analysis of the dependence of the power of a solar panel on the angle of incidence of the rays was developed, based on a complete mathematical model that describes the operation of solar panels in terrestrial conditions. Using an experimental setup and with the help of a program that simulates the operation of a solar panel, the proposed methodological approach was tested. The results obtained confirmed the adequacy of the model and the possibility of its application in practice.

Keywords: solar battery, power, tilt angle, angle of incidence of rays, Sun, radiation, absorption, temperature.

 

Библиографический список

 

1. Кудусов М. Оценка прихода солнечной энергии и выбор оптимального угла наклона солнечных панелей для разных городов Таджикистана // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2020. № 9. С. 610−617.
2. Baccoli Roberto Enhancing energy production in a PV collector – Reflector system supervised by an optimization model: Experimental analysis and validation // Energy conversion and management. 2021. Volume 229.
3. Селиванов К. В. Автоматическое позиционирование панели солнечных батарей и слежение за направлением максимального потока света // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Приборостроение. 2021. № 2 (135). С. 115−132.
4. Chinchilla Monica Worldwide annual optimum tilt angle model for solar collectors and photovoltaic systems in the absence of site meteorological data // Applied energy. 2021. Volume 281.
5. Mateen Khan, Meer Abdul Optimizing the Solar PV Tilt Angle to Maximize the Power Output: A Case Study for Saudi Arabia // IEEE access: practical innovations, open solutions. 2021. Volume 9; pp. 15914−15928.
6. Карамов Д. Н., Наумов И. В. Определение оптимального угла наклона солнечных батарей фотоэлектрической системы // Энергетик. 2020. № 9. С. 32−35.
7. Ramadhan Muhammad Nizar The effect of the variation of glass thickness and angle tilt on the performance of the double cover solar water collector // IOP conference series. 2021. Volume 1034: Issue 1.
8. Vaezpour Seyed Yahya Optimal solar panel placement in mobile edge computing // International journal of ad hoc and ubiquitous computing. 2021. Volume 37: Number 2; pp. 61−73.

 

References

 

1. Kudusov M. Ocenka prihoda solnechnoj energii i vybor optimal'nogo ugla naklona solnechnyh panelej dlya raznyh gorodov Tadzhikistana [Assessment of solar energy inflow and selection of the optimal angle of inclination of solar panels for different cities of Tajikistan] // Doklady Akademii nauk Respubliki Tadzhikistan. 2020. № 9. рр. 610−617.
2. Baccoli Roberto Enhancing energy production in a PV collector – Reflector system supervised by an optimization model: Experimental analysis and validation // Energy conver-sion and management. 2021. Volume 229.
3. Selivanov K. V. Avtomaticheskoe pozicionirovanie paneli solnechnyh batarej i slezhenie za napravleniem maksimal'nogo potoka sveta [Automatic positioning of a solar panel and tracking the direction of the maximum light flux (in Russian)] // Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N.E. Baumana. Seriya Priborostroenie. 2021. № 2 (135). рр. 115−132.
4. Chinchilla Monica Worldwide annual optimum tilt angle model for solar collectors and photovoltaic systems in the absence of site meteorological data // Applied energy. 2021. Volume 281.
5. Mateen Khan, Meer Abdul Optimizing the Solar PV Tilt Angle to Maximize the Power Output: A Case Study for Saudi Arabia // IEEE access: practical innovations, open solutions. 2021. Volume 9; pp. 15914−15928.
6. Karamov D. N., Naumov I. V. Opredelenie optimal'nogo ugla naklona sol-nechnyh batarej fotoelektricheskoj sistemy [Determination of the optimal angle of inclination of solar batteries of photovoltaic system] // Energetik. 2020. № 9. рр. 32−35.
7. Ramadhan Muhammad Nizar The effect of the variation of glass thickness and angle tilt on the performance of the double cover solar water collector // IOP conference se-ries. 2021. Volume 1034: Issue 1.
8. Vaezpour Seyed Yahya Optimal solar panel placement in mobile edge computing // International journal of ad hoc and ubiquitous computing. 2021. Volume 37: Number 2; pp. 61−73.

 

Статья поступила в редакцию 25.11.2021; 

одобрена после рецензирования 15.12.2021;

принята к публикации 25.12.2021.

 

УДК 621.6.036+621.577 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-35-45

 

Александр Лазаревич Шурайц, доктор техн. наук, профессор, генеральный директор,

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Дмитрий Алексеевич Коробченко, заместитель директора научно-исследовательского центра,

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Александр Владимирович Рулев, доктор техн. наук, доцент, профессор, 

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

АО «Гипрониигаз», Россия, Саратов

Елена Юрьевна Усачева, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина, Россия, Саратов

 

Aleksandr L. Shuraits, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Professor, 

General Director, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Dmitriy A. Korobchenko, Research Center, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Giproniigaz, Russian, Saratov

Aleksandr V. Rulev, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Associate Professor, 

Professor, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Elena Yu. Usacheva, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russian, Saratov

 

Определение температурных условий и теплопроизводительности в испарителе

и конденсаторе тепловых насосов, использующих в качестве рабочих агентов 

бинарные зеотропные смеси

 

Determination of temperature conditions and heating capacity in the evaporator 

and condenser of heat pumps using binary zeotropic mixtures as working agents

 

Аннотация. С целью оценки тепловой эффективности тепловых насосов, работающих на насыщенных зеотропных смесях, рабочие вещества которых не должны разрушать озоновый слой атмосферы и оказывать негативное влияние на изменение климата, а должны быть пожаробезопасными, доступными для применения, экономичными, не оказывать вредного влияния на организм человека, первостепенным вопросом является определение температурных условий в процессе их кипения и конденсации в испарителе и конденсаторе тепловых насосов. В качестве зеотропных смесей, наиболее полно отвечающим представленным требованиям, предлагается использовать смеси предельных углеводородов, состоящие из изо-бутана и н-пентана или пропана и нормального бутана. Предложены методические положения по определению температурных условий кипения в испарителе и конденсаторе теплонасосных установок, работающих на насыщенных зеотропных смесях. Предложены зависимости по вычислению значений температуры насыщенной смеси заданного химического состава в испарителе и конденсаторе теплового насоса в зависимости от относительного количества выкипевшей или сконденсировавшейся смеси, разработан универсальный тепловой расчет проточных трубных конденсаторов и испарителей зеотропной смеси, позволяющий учитывать изменение интенсивности теплообмена и температурных условий в зависимости от непрерывно изменяющихся состава и режимов течения парожидкостной смеси в теплонасосных установках. 

Ключевые слова: компрессионные тепловые насосы, рабочие агенты, зеотропные смеси, минимальная величина, подбор концентрации, температуры конденсации и кипения, тепловой расчет, трубные конденсаторы и испарители.

Abstract. In order to assess the thermal efficiency of heat pumps operating on saturated zeotropic mixtures, the working substances of which should not destroy the ozone layer of the atmosphere and have a negative impact on climate change, should be fire-safe, available for use, economical, have no harmful effects on the human body, the paramount issue is to determine the temperature conditions during their boiling and condensation in the evaporator and condenser of heat pumps. Mixtures of saturated hydrocarbons consisting of iso-butane and n-pentane or propane and normal butane are proposed to be used as zeotropic mixtures which best meet the above requirements. The article offers methodological guidelines for determining the temperature conditions of boiling in the evaporator and condenser of heat pump systems operating with saturated zeotrope mixtures, suggests dependences for calculating the temperature of saturated mixture of a given chemical composition in the evaporator and condenser of a heat pump depending on the relative amount of boiled or condensed mixture and develops a universal thermal calculation of flowing tube condensers and evaporators of zeotrope mixtures making it possible to take into account the changes in the condenser temperature. 

Keywords: compression heat pumps, working agents, zeotrope mixtures, minimum value, selection of concentration, condensation and boiling temperatures, thermal calculation, tube condensers and evaporators.

 

Библиографический список

 

1. Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Принят Правительством СССР в ноябре 1988 года. Вступил в силу с 1 января 1989 года [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/901864919/titles/1GDSCMI.
2. Парижское соглашение согласно Рамочной конвенции об изменении климата (Paris Agreement under the United Nations Framework Convention on Climate Change). Ратифицировано Постановлением Правительства РФ от 21 сентября 2019 г. № 1228 «О принятии Парижского соглашения». Вступило в силу с 06 ноября 2019 года [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/561281256.
3. Мартыновский В. С. Циклы, схемы и характеристики термотраснформаторов. М. : Энергия, 1979. 285 с.
4. Кутепов А. М., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании: учебное пособие для вузов. М. : Высшая школа, 1977. 352 с. 
5. Преображенский Н. И. Сжиженные газы. Л. : Недра, 1975. 227 с.
6. Стаскевич Н. Л., Вигдорчик Д. Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. Л. : Недра, 1986. 543 с.
7. Thomson G.W. The Antoine equation for vapor − presseure date // Chemical Reviews, 1946. Vol. 38, № 1. рр. 128−143.
8. Тиличеев М. Д. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Вып. 2. М-Л. : Гостоптехиздат, 1947. 458 c.
9. Nysewander C. H., Sage B. H., Lesey W. N. Phase Equillbria in hydrocarbon systems // Industrial and Engineering Chemistry, 1940. Vol. 32. № 1. рр. 118−123.
10. Карапетьянц М. Х. Химическая термодинамика. М. : Химия, 1975. 583 с.
11. Сухих A. A., Генералов К. С., Акимов И. А. Испытания теплового насоса для теплоснабжения индивидуального дома. Труды МГУИЭ: Техника низких температур на службе экологии. М. : МГУИЭ, 2000. С. 49−53.
12. Букин В. Г., Кузьмин А. Ю. Холодильные машины, работающие на неазеотропных смесях хладогентов. Астрахань: АГТУ, 2007. 156 с.
13. Kim M., Kim M. S., Kim Y. Experimental study on the performance of heat pump system nith refrigerant mixtures composition change. Energy. 2004. Vol. 24. рр. 1053−1068.
14. Ho-Saeng lu, Hyeon-Ju Kim, Dong-gyu Kang, Djngsoo Jung Thermodunamic performance of R32/R152a mixturu fjr water source heat pumps. Enege 40. 2012. рр. 251−257.
15. Огуречников Л. А. Конденсация R32/R134а в технологии теплонасосного теплоснабжения // Холодильная техника. 2011. № 2. С. 46−48.
16. Огуречников Л. А., Мезенцева Н. Н. Анализ эффективности использования смесей озонобезопасных хладогентов в парокомпрессионных тепловых насосах // Энергетика и теплотехника, 2008. № 12. С. 57−66.

 

17. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы / Пер. с англ. М. : Энергоиздат, 1982. 224 с.
18. Янтовский Е. И., Левин Л. А. Промышленные тепловые насосы. М. : Энергоатомиздат, 1989. 128 с.
19. International Simposium on the Industrial Application of Heat Pump, 1982. № 24-26, March. 189 p.
20. Горшков В. Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования. 2004. № 2. С. 47−80.
21. Теплопередача в двухфазном потоке / под ред. Д. Баттерворса и Г. Хьюитта: пер. с англ. М. : Энергия, 1980. 328 с.
22. Юсида Х., Ямагучи С. Теплообмен при двухфазном течении фреона 12 в горизонтальных трубах // Достижения в области теплообмена: Сб. статей / Под ред. В. М. Боришанского. М. : Мир, 1970. С. 252−272.
23. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М. : Энергия, 1973. 320 с. 

 

References

 

1. Monreal'skij protokol po veshchestvam, razrushayushchim ozonovyj sloj [Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer]. Prinyat Pravitel'stvom SSSR v noyabre 1988 goda. Vstupil v silu s 1 yanvarya 1989 goda. URL: https://docs.cntd.ru/document/901864919/titles/1GDSCMI.
2. Parizhskoe soglashenie soglasno Ramochnoj konvencii ob izmenenii klimata [Paris Agreement under the United Nations Framework Convention on Climate Change]. Ratificirovano Postanovleniem Pravitel'stva RF ot 21 sentyabrya 2019 g. № 1228 «O prinyatii Parizhskogo soglasheniya». Vstupilo v silu s 06 noyabrya 2019 goda. URL: https://docs.cntd.ru/document/561281256.
3. Martynovskij V. S. Cikly, skhemy i harakteristiki termotrasnformatorov [Cycles, circuits and characteristics of thermotransformers]. M. : Energiya, 1979. 285 р.
4. Kutepov A. M., Sterman L. S., Styushin N. G. Gidrodinamika i teploobmen pri paroobrazovanii [Hydrodynamics and Heat Exchange in Steam Formation]: uchebnoe posobie dlya vuzov. M. : Vysshaya shkola, 1977. 352 р. 
5. Preobrazhenskij N. I. Szhizhennye gazy [Liquefied Gases.]. L. : Nedra, 1975. 227 р.
6. Staskevich N. L., Vigdorchik D. Ya. Spravochnik po szhizhennym uglevodorod-nym gazam [Reference book on liquefied hydrocarbon gases]. L. : Nedra, 1986. 543 р.
7. Thomson G. W. The Antoine equation for vapor − presseure date // Chemical Re-views, 1946. Vol. 38, № 1. рр. 128−143.
8. Karapet'yanc M. H. Himicheskaya termodinamika [Chemical thermodynamics]. M. : Himiya, 1975. 583 р.
9. Suhih A. A., Generalov K. S., Akimov I. A. Ispytaniya teplovogo nasosa dlya teplosnabzheniya individual'nogo doma [Tests of a heat pump for a heat supply of an individual house. MSUIE Proceedings: Technique of Low Temperatures at the Service of Ecology]. Trudy MGUIE: Tekhnika nizkih temperatur na sluzhbe ekologii. M. : MGUIE, 2000. рр. 49−53.
10. Bukin V. G., Kuz'min A. Yu. Holodil'nye mashiny, rabotayushchie na neazeo-tropnyh smesyah hladogentov [Refrigeration machines operating on non-azeotropic mixtures of refrigerants]. Astrahan': AGTU, 2007. 156 р. 
11. Kim M., Kim M. S., Kim Y. Experimental study on the performance of heat pump system nith refrigerant mixtures composition change. Energy. 2004. Vol. 24. рр. 1053−1068.
12. Ho-Saeng lu, Hyeon-Ju Kim, Dong-gyu Kang, Djngsoo Jung Thermodunamic performance of R32/R152a mixturu fjr water source heat pumps. Enege 40. 2012. рр. 251−257.
13. Ogurechnikov L. A. Kondensaciya R32/R134a v tekhnologii teplonasosnogo teplosnabzheniya [Condensation of R32/R134a in the Heat Pump Heat Supply Technology (in Russian)] // Holodil'naya tekhnika. 2011. № 2. рр. 46−48.
14. Ogurechnikov L. A., Mezenceva N. N. Analiz effektivnosti ispol'zovaniya smesej ozonobezopasnyh hladogentov v parokompressionnyh teplovyh nasosah [Analysis of Efficiency of Use of Mixtures of Ozone-Safe Refrigerants in Steam-Compression Heat Pumps] // Energetika i teplotekhnika, 2008. № 12. рр. 57−66.
15. Tilicheev M. D. Fiziko-himicheskie svojstva individual'nyh uglevodorodov [Physical and chemical properties of the individual hydrocarbons (in Russian)]. Vyp. 2. M-L. : Gostoptekhizdat, 1947. 458 р.
16. Nysewander C. H., Sage B. H., Lesey W. N. Phase Equillbria in hydrocarbon systems // Industrial and Engineering Chemistry, 1940. Vol. 32. № 1. рр. 118−123.
17. Rej D., Makmajkl D. Teplovye nasosy [Heat pumps] / Per. s angl. M. : Energoizdat, 1982. 224 р.
18. Yantovskij E. I., Levin L. A. Promyshlennye teplovye nasosy [Industrial heat pumps]. M. : Energoatomizdat, 1989. 128 р.
19. International Simposium on the Industrial Application of Heat Pump, 1982. № 24-26, March. 189 p.
20. Gorshkov V. G. Teplovye nasosy. Analiticheskij obzor [Heat pumps. Analytical review (in Russian)] // Spravochnik promyshlennogo oborudovaniya. 2004. № 2. рр. 47−80.
21. Teploperedacha v dvuhfaznom potoke [Heat Transfer in Two-Phase Flow] / pod red. D. Battervorsa i G. H'yuitta: per. s angl. M. : Energiya, 1980. 328 р.
22. Yusida H., Yamaguchi S. Teploobmen pri dvuhfaznom techenii freona 12 v gorizontal'nyh trubah [Heat Exchange in Two-Phase Flow of Freon 12 in Horizontal Tubes (in Russian)] // Dostizheniya v oblasti teploobmena. Pod red. V. M. Borishanskogo. Sb. statej. M. : Mir, 1970. рр. 252−272.
23. Miheev M. A., Miheeva I. M. Osnovy teploperedachi [Fundamentals of Heat Transfer]. M. : Energiya, 1973. 320 р.

 

Статья поступила в редакцию 20.12.2021; 

одобрена после рецензирования 10.01.2022;

принята к публикации 15.01.2022.

УДК 621.311.243(470.1/.2) DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-46-55

 

Николай Петрович Местников, аспирант, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Павел Филиппович Васильев, канд. техн. наук, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова, Россия, 

Республика Саха, Якутск

Институт физико-технических проблем Севера имени В. П. Ларионова 

Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Республика Саха, Якутск

Ирина Ивановна Куркина, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, 

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова, Россия, 

Республика Саха, Якутск

 

Nikolay P. Mestnikov, Postgraduate, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. 

Pavel F. Vasilyev, Ph. D. of Engineering Sciences, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

North-Eastern Federal University, Russia, Sakha Republic, Yakutsk 

Institute of Physical-Technical Problems of the North of Siberian Branch of the Russian Academy 

of Sciences, Russia, Yakutsk

Irina I. Kurkina, Ph. D. of Engineering Sciences, Senior Research Officer, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

North-Eastern Federal University, Russia, Sakha Republic, Yakutsk

 

Разработка способа защиты поверхности солнечной панели от снежного покрова

в условиях Cевера

 

Development of a method for protecting surface of the pv-panel from snow cover

in the North

 

Аннотация. Статья посвящена вопросам разработки способа защиты поверхности солнечной панели от снегового покрова в условиях Севера, где представлены графики толщины образования снегового покрова на поверхности панели, доли снижения генерирующей мощности панели до и после применения предлагаемого способа. Натурные исследования проведены в зимний период 2021 года на северной части Якутии. В ходе выполнения исследований применен способ защиты солнечных панелей в виде внедрения дополнительного покрытия на основе полиролей и использован метод определения среднестатистических показателей мощности солнечной панели. Получены показатели, обосновывающие эффективность применения предлагаемого способа защиты солнечных панелей от снегового покрова. Вследствие отсутствия дополнительного покрытия на поверхности солнечной панели образовывается снеговой покров толщиной до 30 мм при снижении генерирующей мощности панели до 98 % в течение 1 месяца наблюдений. Вследствие применения дополнительного покрытия толщина снегового покрова на поверхности составила до 25 мм при снижении генерирующей мощности до 87 %. Полученные показатели изменения генерирующей мощности панели до и после применения дополнительного покрытия могут быть применены в разработке практических рекомендаций по повышению электроэнергетической эффективности объектов гелиоэнергетики, размещенные на территории III−VIII снеговых районов, где средняя годовая температура окружающей среды находится в отрицательном диапазоне. 

Ключевые слова: солнечная панель, фотоэлектрическая установка, покрытие, снеговой покров, мониторинг, Север. 

Abstract. The paper is devoted to the development of a method for protecting the surface of a PV-panel from snow cover in the North, which presents graphs of the thickness of the formation of snow cover on the surface of the PV-panel, the share of reducing the generating power of the panel before and after applying the proposed method. Experimental studies were carried out in the winter period of 2021 in the central part of Yakutia. In the course of the research, a method was used to protect PV-panels in the form of the introduction of an additional coating based on polishes and a method was used to determine the statistical indicators of the power of the PV-panel. Indicators were obtained that justify the effectiveness of the proposed method for protecting PV-panels from snow cover. It was determined that in the absence of additional coating on the surface of the PV-panel, a snow cover up to 30 mm thick is formed with a decrease in the generating power of the PV-panel to 98 % within 1 month of monitoring. In the case of additional coverage, the thickness of the snow cover on the surface will be up to 25 mm with a decrease in generating power to 87 %. The obtained indicators of the change in the generating power of the PV-panel before and after the application of an additional coating based on polishes can be used in the development of programs to improve the electric power efficiency of solar power facilities located in the territory of III−VIII snow regions, where the annual ambient temperature is in the negative range.

Keywords: PV-panel, PV-installation, coverage, snow cover, monitoring, North.

 

Благодарность: Результаты исследований, описанные в настоящей статье, подготовлены в рамках выполнения государственного задания по проекту «Исследования путей повышения эксплуатационной надежности и эффективности интеллектуальных электроэнергетических систем в условиях Севера и Арктики» ФНИ в РФ на 2021−2030 годы по направлению «Основы эффективного развития и функционирования энергетических систем и рационального освоения природных энергоресурсов».

 

Acknowledgement: The results of the research described in this article were prepared within the framework of the state assignment for the project "Research of Ways to Increase Operational Reliability and Efficiency of Intelligent Electric Power Systems in the Conditions of the North and the Arctic" of the Federal Research Institute in the Russian Federation for 2021-2030 in the direction "Foundations of Effective Development and Functioning of Power Systems and Rational Use of Natural Energy Resources".

 

Библиографический список

 

1. Карта районирования территории РФ по весу снегового покрова [Электронный ресурс]. URL: http://saitinpro.ru/wp-content/uploads/2018/03/Karta-1_sneg.gif.
2. Васильев П. Ф., Местников Н. П. Исследование влияния резко-континентального климата Якутии на функционирование солнечных панелей // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 1. С. 57−64. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-57-64.
3. Волотковская Н. С., Волотковский А. А., Кинаш А. А. Перспективный план развития электроэнергетики Республики Саха (Якутия) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 6. С. 108−112.
4. Местников Н. П., Васильев П. Ф., Альхадж Ф. Х. Разработка гибридных систем электроснабжения для энергоснабжения удаленных потребителей в условиях Севера и Арктики // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 1. С. 47−56. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-47-56.
5. Васильев П. Ф., Местников Н. П. Исследование функционирования фотоэлектрической солнечной установки в условиях лесных пожаров на территории Северной части Дальнего Востока России // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 4. С. 25−34. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-79-4-25-34.
6. Система обеспечения электропитания автономной удаленной автоматической станции для сбора космической пыли на станции Восток в Антарктиде / В. А. Соловей, А. А. Захаров, Д. С. Карлов [и др.] // Гелиогеофизические исследования в Арктике : Сборник трудов второй Всероссийской конференции, Мурманск, 24–26 сентября 2018 года. Мурманск : Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Полярный геофизический институт», 2018. С. 85−87. DOI: 10.25702/KSC.978-5-91137-381-8.85-87.
7. Митрофанов С. В., Потехенченко А. В. Метод защиты солнечной электростанции от накопления снега и льда // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры : Материалы Всероссийской научно-методической конференции, Оренбург, 01–03 февраля 2017 года / Оренбургский государственный университет. Оренбург : Оренбургский государственный университет, 2017. С. 462−465.
8. Местников Н. П. Разработка способа защиты фотоэлектрических солнечных установок от поверхностного загрязнения в условиях Севера // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 4. С. 16−24. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-79-4-16-24.
9. Зацаринная Ю. Н., Амиров Д. И., Земскова Л. В., Рахматуллин Р. Р. Исследование эффективности работы солнечной панели при воздействии на нее загрязнителей // Труды Академэнерго. ФГБУН ФИЦ «КНЦ РАН». 2019. № 1. С. 81−92. 
10. Симакин В. В., Смирнов А. В., Тихонов А. В., Тюхов И. И. Современная система автономного электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии // Энергетик. 2013. № 3. С. 21−25.
11. Панченко В. А., Сангджиев М. М., Дегтярев К. С. Влияние пыли и песка на возобновляемые источники энергии в Калмыкии // Инновации в сельском хозяйстве. ФНАЦ ВИМ, 2017. № 1. С. 176−183. 
12. Амиров Д. И., Зацаринная Ю. Н., Логачева А. Г., Федотов Е. А. Исследование электрических двигателей для автоматизированных систем очистки солнечных панелей // Труды Академэнерго. 2020. № 4(61). С. 74−85.
13. Пат. 2645444 C1 Российская Федерация, МПК H 01 L 31/024, H 01 L 31/042. Устройство и способ автоматизированной очистки солнечной панели / Исмагилов Ф. Р., Хайруллин И. Х., Вавилов В. Е., Каримов Р. Д.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «УГАТУ». № 2017102270 ; заявл. 24.01.2017 ; опубл. 21.02.2018.
14. Бурянина Н. С., Местников Н. П., Королюк Ю. Ф., Васильев П. Ф. Исследование эксплуатации комбинированной системы электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии на Дальнем Востоке России // Вопросы электротехнологии. 2021. № 2(31). С. 68−81.
15. Местников Н. П., Бурянина Н. С., Васильев П. Ф. Разработка системы математического моделирования работы объектов солнечной энергетики в условиях Севера // Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2021. Т. 6. № 2(24). С. 81−85.

 

References

 

1. Karta rajonirovaniya territorii RF po vesu snegovogo pokrova [Map of zoning the territory of the Russian Federation by weight of snow cover]. URL: http://saitinpro.ru/wp-content/uploads/2018/03/Karta-1_sneg.gif.
2. Vasil'ev P. F., Mestnikov N. P. Issledovanie vliyaniya rezko-kontinental'nogo klimata Yakutii na funkcionirovanie solnechnyh panelej [Study of influence of sharply continental climate of Yakutia on functioning of solar panels] // Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2021. № 1. pp. 57−64. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-57-64.
3. Volotkovskaya N. S., Volotkovskij A. A., Kinash A. A. Perspektivnyj plan razvitiya elektroenergetiki Respubliki Saha (Yakutiya) [Perspective plan for the development of the electric power industry of the Republic of Sakha (Yakutia)] // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2019. № 6. pp. 108−112.
4. Mestnikov N. P., Vasil'ev P. F., Al'hadzh F. H. Razrabotka gibridnyh sistem elektrosnabzheniya dlya energosnabzheniya udalennyh potrebitelejv usloviyah Severa i Arktiki [Development of hybrid power supply systems for power supply of remote consumers in conditions of the North and the Arctic] // Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2021. № 1. pp. 47−56. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-47-56.
5. Vasil'ev P. F., Mestnikov N. P. Issledovanie funkcionirovaniya fotoelektricheskoj solnechnoj ustanovki v usloviyah lesnyh pozharov na territorii Severnoj chasti Dal'nego Vostoka Rossii [Study of functioning of photovoltaic solar plant under forest fires in the Northern part of the Russian Far East] // Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2021. № 4. pp. 25−34. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-79-4-25-34.
6. Sistema obespecheniya elektropitaniya avtonomnoj udalennoj avtomaticheskoj stancii dlya sbora kosmicheskoj pyli na stancii Vostok v Antarktide [Power supply system for autonomous remote automatic station for space dust collection at Vostok station in Antarctica] / V. A. Solovej, A. A. Zaharov, D. S. Karlov [i dr.] // Geliogeofizicheskie issledovaniya v Arktike : Sbornik trudov vtoroj Vserossijskoj konferencii, Murmansk, 24–26 sentyabrya 2018 goda. Murmansk : Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe nauchnoe uchrezhdenie «Polyarnyj geofizicheskij institut», 2018. pp. 85−87. DOI: 10.25702/KSC.978-5-91137-381-8.85-87.
7. Mitrofanov S. V., Potekhenchenko A. V. Metod zashchity solnechnoj elektrostancii ot nakopleniya snega i l'da [Method of solar power plant protection from snow and ice accumulation] // Universitetskij kompleks kak regional'nyj centr obrazovaniya, nauki i kul'tury : Materialy Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii, Orenburg, 01–03 fevralya 2017 goda / Orenburgskij gosudarstvennyj universitet. Orenburg : Orenburgskij gosudarstvennyj universitet, 2017. pp. 462−465.
8. Mestnikov N. P. Razrabotka sposoba zashchity fotoelektricheskih solnechnyh ustanovok ot poverhnostnogo zagryazneniya v usloviyah Severa [Development of a way to protect photovoltaic solar plants from surface pollution in the conditions of the North] // Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2021. № 4. pp. 16−24. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-79-4-16-24.
9. Zacarinnaya Yu. N., Amirov D. I., Zemskova L. V., Rahmatullin R. R. Issledovanie effektivnosti raboty solnechnoj paneli pri vozdejstvii na nee zagryaznitelej [The study of the effectiveness of the solar panel under the influence of pollutants] // Trudy Akademenergo. FGBUN FIC «KNC RAN». 2019. № 1. pp. 81−92. 
10. Simakin V. V., Smirnov A. V., Tihonov A. V., Tyuhov I. I. Sovremennaya sistema avtonomnogo elektrosnabzheniya s ispol'zovaniem vozobnovlyaemyh istochnikov energii [Modern system of autonomous power supply using renewable energy sources] // Energetik. 2013. № 3. pp. 21−25.
11. Panchenko V. A., Sangdzhiev M. M., Degtyarev K. S. Vliyanie pyli i peska na vozobnovlyaemye istochniki energii v Kalmykii [The impact of dust and sand on renewable energy sources in Kalmykia] // Innovacii v sel'skom hozyajstve. FNAC VIM, 2017. № 1. pp. 176−183. 
12. Amirov D. I., Zacarinnaya Yu. N., Logacheva A. G., Fedotov E. A. Issledovanie elektricheskih dvigatelej dlya avtomatizirovannyh sistem ochistki solnechnyh panelej [Research of electric motors for automated solar panel cleaning systems] // Trudy Akademenergo. 2020. № 4(61). pp. 74−85.
13. Pat. 2645444 C1 Rossijskaya Federaciya, MPK H 01 L 31/024, H 01 L 31/042. Ustrojstvo i sposob avtomatizirovannoj ochistki solnechnoj paneli [Device and method of automated cleaning of solar panel] / Ismagilov F. R., Hajrullin I. H., Vavilov V. E., Karimov R. D.; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO «UGATU». № 2017102270 ; zayavl. 24.01.2017 ; opubl. 21.02.2018.
14. Buryanina N. S., Mestnikov N. P., Korolyuk Yu. F., Vasil'ev P. F. Issledovanie ekspluatacii kombinirovannoj sistemy elektrosnabzheniya na osnove vozobnovlyaemyh istochnikov energii na Dal'nem Vostoke Rossii [Study of operation of a combined power supply system based on renewable energy sources in the Far East of Russia] // Voprosy elektrotekhnologii. 2021. № 2(31). pp. 68−81.
15. Mestnikov N. P., Buryanina N. S., Vasil'ev P. F. Razrabotka sistemy matema-ticheskogo modelirovaniya raboty ob"ektov solnechnoj energetiki v usloviyah Severa [Development of Mathematical Modeling System for Solar Power Facilities Operation in the North] // Groznenskij estestvennonauchnyj byulleten'. 2021. T. 6. № 2(24). pp. 81−85.

 

Статья поступила в редакцию 09.11.2021; 

одобрена после рецензирования 29.11.2021;

принята к публикации 05.12.2021.

 

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

PROCESSES AND MACHINES OF AGRO-ENGINEERING SYSTEMS

 

УДК 631.371:621.31 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-56-64

 

Владимир Викторович Шмигель, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Электрификация», ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7265-831X, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Артем Сергеевич Угловский, кандидат технических наук, доцент кафедры

«Электрификация», ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5678-4786, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Михаил Иванович Луговский, аспирант, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ярославская государственная сельскохозяйственная академия, Россия, Ярославль

 

Vladimir V. Shmigel, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Professor, 

Professor of the Department of Electrification, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7265-831X, 

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Artem S. Uglovsky, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor of the Department of Electrification, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5678-4786, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Mihail I. Lugovskiy, Postgraduate, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Yaroslavl State Agricultural Academy, Russian Federation, Yaroslavl 

 

Исследование эквивалентной электрической модели диэлектрического барьера,

заполненного семенами

 

Study of the equivalent electrical model of the dielectric barrier,

filled with seeds

 

Аннотация. Влияние напряжения разряда на жизнеспособность семян ячменя исследовали в электродной системе с диэлектрическим барьерным разрядом (ДБД) при атмосферном давлении и температуре. Было разработано четыре различных режима обработки, и их разрядные напряжения составляли 20, 25, 30, 35 кВ соответственно. Слой семян подвергали воздействию электростатического поля в течение 2 с на транспортерной ленте при каждой обработке. В течение этого времени семена уносились транспортерной лентой из зоны действия верхнего потенциального электрода. Затем делалась свободная выборка семян и закладка в пластиковые контейнеры (размеры: длина − 9 см, ширина − 6 см, высота − 4 см) толстым слоем (высота слоя − 3 см) для проращивания. Каждую обработку повторяли трижды. Проращивание проводилось сразу после обработки в электрическом поле и с двухнедельной отлежкой их. Вода для проращивания использовалась водопроводная после суточного отстоя. После отлежки результаты были на 5...8 % выше, чем без нее. Наилучшие результаты были получены при напряжении 20 кВ с отлежкой и 35 кВ без нее. Контрольные семена электрическим полем не обрабатывались. Были измерены индексы прорастания и индексы роста. Обработка электростатическим полем ДБД при соответствующих уровнях энергии оказывала положительное влияние на прорастание семян ячменя и рост проростков. Потенциал прорастания, индекс прорастания и индекс жизнеспособности значительно увеличились: на 31,4, 13,9 и 54,6 % после обработки ДБД при 20 кВ, соответственно, по сравнению с контролем. Длина побегов, длина корней, сухой и свежий вес также значительно увеличились после обработки электрическим полем ДБД. Оболочка семян размягчилась, и наблюдались трещины, систематизация белка усилилась, а количество свободных крахмальных зерен увеличилось после обработки.

Ключевые слова: диэлектрический барьерный разряд, электроды, кривые Лиссажу, емкость диэлектрического барьера, обработка семян.

 

Abstract. The effect of the discharge voltage on the viability of barley seeds was investigated in a dielectric barrier discharge (DBD) electrode system at atmospheric pressure and temperature. Four different treatment modes were developed and their discharge voltages were 20, 25, 30, and 35 kV, respectively. The seed layer was exposed to the electrostatic field for 2 seconds on the conveyor belt during each treatment. During this time, the seeds were carried away by the conveyor belt from the zone of the upper potential electrode. Then, seeds were freely sampled and placed in plastic containers (size: length 9 cm, width 6 cm, height 4 cm) in a thick layer (layer height 3 cm) for germination. Each treatment was repeated three times. Sprouting was carried out immediately after treatment in the electric field and with a two-week period of aging. Tap water after daily settling was used for germination. After aging, the results were 5...8 % higher than without it. The best results were obtained at 20 kV with ageing and 35 kV without it. Control seeds were not treated with electric field. Germination indices and growth indices were measured. Treatment with DBD electrostatic field at appropriate energy levels had a positive effect on barley seed germination and seedling growth. The germination potential, germination index and viability index were significantly increased by 31.4, 13.9 and 54.6 %, respectively, after treatment with DBD at 20 kV compared to control. The shoot length, root length, dry weight, and fresh weight also increased significantly after treatment with the electric field of DDB. Seed membrane softened and cracks were observed, protein systematization increased, and the number of free starch grains increased after treatment.

Keywords: dielectric barrier discharge, electrodes, Lys-saju curves, dielectric barrier capacitance, seed treatment.

 

Библиографический список

 

1. Nelson S. O. Review of factors influencing the dielectric properties of cereal grains. Cereal Chemistry. 1981. vol. 58, no.6. pp. 487−492.
2. Nelson S. O. Factors affecting the dielectric properties of grain. Transactions of the ASAE. 1982. vol. 25, no. 4. pp. 1045–1049, 1056.
3. ASAE D293.2 Dielectric properties of grain and seed, in ASAE Standards 2000. St. Joseph, MI: American Society of Agricultural Engineers, 2000. pp. 549−558.
4. Nelson S. O. RF and microwave dielectric properties of shelled, yellow-dent field corn. Transactions of the ASAE. 1979. vol. 22. no. 6. pp. 1451−1457. 
5. Пат. RU 2181234 C2 Российская Федерация, МПК А 01 С 1/00. Машина для предпосевной обработки семян в электрическом поле / Шмигель В. В., Ниязов А. М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Костромская ГСХА. № 99118792/13 ; заявл. 30.08.99 ; опубл. 20.04.02, Бюл. № 11.
6. Шмигель В. В. Сепарация и стимуляция семян в электрическом поле: монография. Кострома : ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, 2003. С. 35–36.
7. Епифанов М. Ю., Шмигель В. В., Луговский М. И. Высоковольтная насадка на ячменный транспортер солодовни ОАО «Ярпиво» для электростимуляции и обеззараживания зерна: Сборник научных трудов по материалам национальной научно-практической конференции с международным участием. Ярославль, 2021. С. 23−27.

 

References

 

1. Nelson S. O. Review of factors influencing the dielectric properties of cereal grains. Cereal Chemistry. 1981. vol. 58, no. 6. pp. 487−492.
2. Nelson S. O. Factors affecting the dielectric properties of grain. Transactions of the ASAE. 1982. vol. 25, no. 4. pp. 1045–1049, 1056.
3. ASAE D293.2 Dielectric properties of grain and seed," in ASAE Standards 2000. St. Joseph, MI: American Society of Agricultural Engineers, 2000. pp. 549−558.
4. Nelson S. O. RF and microwave dielectric properties of shelled, yellow-dent field corn. Transactions of the ASAE. 1979. vol. 22. no. 6. pp. 1451−1457. 
5. Pat. RU 2181234 C2 Rossijskaya Federaciya, MPK A 01 S 1/00. Mashina dlya predposevnoj obrabotki semyan v elektricheskom pole [Machine for seed presowing treatment in electric field] / Shmigel' V. V., Niyazov A. M.; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO Kostromskaya GSKHA. № 99118792/13 ; zayavl. 30.08.99 ; opubl. 20.04.02, Byul. № 11.
6. Shmigel' V. V. Separaciya i stimulyaciya semyan v elektricheskom pole [Seed separation and stimulation in an electric field]: monografiya. Kostroma : FGBOU VO Kostromskaya GSKHA, 2003. pp. 35–36.
7. Epifanov M. Yu., Shmigel' V. V., Lugovskij M. I. Vysokovol'tnaya nasadka na yachmennyj transporter solodovni OAO «Yarpivo» dlya elektrostimulyacii i obezzarazhivaniya zerna [High-voltage nozzle on the barley transporter of malt house of JSC "Yarpivo" for electrostimulation and disinfection of grain]: Sbornik nauchnyh trudov po materialam nacional'noj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. Yaroslavl', 2021. pp. 23−27.

Статья поступила в редакцию 12.11.2021; 

одобрена после рецензирования 30.11.2021;

принята к публикации 07.12.2021.

 

УДК 631.252 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-65-75

 

Артем Андреевич Шпак, аспирант, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. 

Виталий Александрович Киселев, аспирант

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева, 

Россия, Рязань

 

Artem A. Shpak, Postgraduate, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. 

Vitaly A. Kiselyov, Postgraduate

Ryazan State Agrotechnological University Named after P. A. Kostychev, Russia, Ryazan

 

Совершенствование технического сервиса при хранении 

сельскохозяйственной техники 

 

Improvement of technical service during storage of agricultural machinery

 

Аннотация. В настоящее время сельскохозяйственную технику принято хранить в закрытых помещениях, под навесом и на открытых обустроенных площадках. Однако указанные технологии хранения не позволяют обеспечить оптимальных условий хранения и имеют низкую степень экономической эффективности. Цель исследований – теоретическое обоснование и практическая реализация нового способа хранения техники на открытой площадке с применением экспериментальной конструкции активного теплоотражающего экрана, оснащенного нагревательными элементами, обеспечивающими снижение агрессивного воздействия разрушающих факторов окружающей среды на металлические конструкции техники. В статье приводится описание конструкции активного теплоотражающего экрана, оснащенного нагревательными элементами, обеспечивающими поток инфракрасного излучения в средневолновом диапазоне спектра с длиной волны λ = 5...20 мкм. В ходе натурных испытаний было установлено, что применение предлагаемой конструкции активного теплоотражающего экрана позволяет обеспечить надежную сохранность техники, исключает выпадение росы на ее поверхности при резких колебаниях температуры воздуха окружающей среды. Также установлено, что среднемесячный расход электроэнергии в межсезонный период составил 12,86 кВт·ч при объеме хранилища 10 м3, что свидетельствует об экономической целесообразности применения рассматриваемого способа хранения сельскохозяйственной техники.

Ключевые слова: сельскохозяйственная техника; хранение; активное тепловое укрытие; инфракрасное излучение.

 

Abstract. At present, agricultural equipment is usually stored indoors, under sheds, and on outdoor equipped sites. However, these storage technologies do not provide optimal storage conditions and have a low degree of economic efficiency. The purpose of the research is a theoretical substantiation and practical implementation of a new way of storing equipment in an open area using an experimental design of an active heat reflective screen equipped with heating elements, which provides a reduction of aggressive effects of destructive factors of the environment on the metal structures of machinery. The design of an active heat-reflecting screen equipped with heating elements providing a stream of infrared radiation in the middle-wave range of spectrum with a wavelength of λ = 5...20 microns is described in the article. In the course of full-scale tests it was established that the use of the suggested design of the active heat-reflecting screen allows ensuring reliable safety of the equipment, excludes the dew fall-out on its surface at sharp fluctuations of the ambient air temperature. It was also found that the average monthly power consumption during the interseasonal period was 12.86 kWh with the storage volume of 10 m3 that testifies to the economic practicability of using the considered way of agricultural machinery storage.

Keywords: agricultural machinery; storage; active heat shelter; infrared radiation.

 

Библиографический список

 

1. Терентьев В. В., Андреев К. П., Аникин Н. В., Шемякин А. В., Шпак А. А., Терентьев А. С. Предупреждение разрушения сельскохозяйственной техники при хранении // Научный журнал КубГАУ, 2021. № 168(04). С. 1−15.
2. Андреев К. П., Забара К. А., Терентьев В. В., Шемякин А. В. Совершенствование технологии хранения сельскохозяйственной техники // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2020. № 7. С. 32−38.
3. Андреев К. П., Терентьев В. В., Шемякин А. В. Подготовка сельскохозяйственной техники к хранению // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2018. № 9. С. 36−39.
4. Мелькумова Т. В., Терентьев В. В., Шемякин А. В., Андреев К. П. Повышение сохранности резинотехнических изделий сельскохозяйственной техники // Сельский механизатор. 2018. № 2. С. 36–38. 
5. Мелькумова Т. В., Терентьев В. В., Шемякин А. В. Защита резинотехнических изделий сельскохозяйственной техники // Международный научный журнал. 2017. № 3. С. 62−65.
6. Мелькумова Т. В., Терентьев В. В., Шемякин А. В. Повышение сохранности резинотехнических изделий сельскохозяйственной техники // В сб.: Продовольственная безопасность: от зависимости к самостоятельности. Орел, 2017. С. 164−166.
7. Мелькумова Т. В., Терентьев В. В., Шемякин А. В. Оценка сохранности резинотехнических изделий сельскохозяйственной техники // В сб. : Агропромышленный комплекс: контуры будущего. Курск, 2018. С. 243−248.
8. Хрянин В. Н., Пчельников А. В. Исследование износостойкости лакокрасочных покрытий рабочих органов сельскохозяйственных машин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 7. С. 44−48.
9. Комаров В. А., Нуянзин Е. А., Курашкин М. И. Исследование процесса постановки на хранение комбайновой и самоходной техники в региональном агропромышленном комплексе // Техника и оборудование для села. 2019. № 5. С. 32−36. 
10. Быков В. В., Голубев М. И. Защита лесохозяйственных машин от коррозии консервационными составами на основе отходов производства с учетом параметров окружающей среды // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 4. С. 30−33.
11. Шемякин А. В., Латышенок М. Б., Терентьев В. В. Способ повышения срока эксплуатации сельскохозяйственной техники // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. № 1 (70). С. 50−56.
12. Латышенок М. Б. Укрытие для хранения сельскохозяйственной техники / М. Б. Латышенок, А. В. Шемякин, Н. М. Морозова, С. П. Соловьёва, А. Ю. Юдачёв // Известия ТулГУ. 2011. № 4. С. 204−207.
13. Шемякин А. В., Латышенок М. Б., Соловьева С. П. Тепловое укрытие для хранения сельскохозяйственных машин на открытых площадках // Вестник РГАТУ. 2012. № 4. С. 93−94.
14. Пат. 2601349 Российская Федерация, МПК 7 Е 04 Н 6/08, Е 04 Н 5/08. Способ хранения сельскохозяйственной техники / Шемякин А. В., Костенко М. Ю., Латышенок М. Б., Терентьев В. В., Винник Г. Н., Костенко Н. А., Голиков А. А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева» (ФГБОУ ВО РГАТУ) (RU). № 2000131736/09 ; заявл. 20.07.15 ; опубл. 10.11.16, Бюл. № 31. 6 с.
15. Забара К. А., Шемякин А. В., Терентьев В. В., Андреев К. П. Перспективное решение для повышения сохранности сельскохозяйственной техники при хранении // Вестник РГАТУ. 2021. № 1. С. 120−128.

 

References

 

1. Terent'ev V. V., Andreev K. P., Anikin N. V., Shemyakin A. V., Shpak A. A., Terent'ev A. S. Preduprezhdenie razrusheniya sel'skohozyajstvennoj tekhniki pri hranenii [Prevention of Agricultural Machinery Destruction during Storage] // Nauchnyj zhurnal KubGAU, 2021. № 168(04). pp. 1−15.
2. Andreev K. P., Zabara K. A., Terent'ev V. V., Shemyakin A. V. Sovershenstvovanie tekhnologii hraneniya sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Improvement of the technology of storage of agricultural machinery] // Remont. Vosstanovlenie. Modernizaciya. 2020. № 7. рр. 32−38.
3. Andreev K. P., Terent'ev V. V., Shemyakin A. V. Podgotovka sel'skohozyajstvennoj tekhniki k hraneniyu [Preparation of the agricultural equipment for storage] // Remont. Vosstanovlenie. Modernizaciya. 2018. № 9. рр. 36−39.
4. Mel'kumova T. V., Terent'ev V. V., Shemyakin A. V., Andreev K. P. Povyshenie sohrannosti rezinotekhnicheskih izdelij sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Increasing the safety of rubber products of agricultural machinery] // Sel'skij mekhanizator, 2018. № 2. рр. 36−38. 
5. Mel'kumova T. V., Terent'ev V. V., Shemyakin A. V. Zashchita rezinotekhnicheskih izdelij sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Protection of rubber products of agricultural machinery] // Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal. 2017. № 3. рр. 62−65.
6. Mel'kumova T. V., Terent'ev V. V., Shemyakin A. V. Povyshenie sohrannosti rezinotekhnicheskih izdelij sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Increasing the safety of rubber products of agricultural machinery] // V sb.: Prodovol'stvennaya bezopasnost': ot zavisimosti k samostoyatel'nosti. Orel, 2017. рр. 164−166.
7. Mel'kumova T. V., Terent'ev V. V., Shemyakin A. V. Ocenka sohrannosti rezinotekhnicheskih izdelij sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Estimation of the safety of rubber products of agricultural machinery] // V sb. : Agropromyshlennyj kompleks: kontury budushchego. Kursk, 2018. рр. 243−248.
8. Hryanin V. N., Pchel'nikov A. V. Issledovanie iznosostojkosti lakokrasochnyh pokrytij rabochih organov sel'skohozyajstvennyh mashin [Research of wear resistance of paint-and-lacquer coatings of working bodies of agricultural machinery] // Remont. Vosstanovlenie. Modernizaciya. 2019. № 7. рр. 44−48.
9. Komarov V. A., Nuyanzin E. A., Kurashkin M. I. Issledovanie processa postanovki na hranenie kombajnovoj i samohodnoj tekhniki v regional'nom agropromyshlennom komplekse [Research of the process of storing combines and self-propelled machinery in the regional agro-industrial complex] // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2019. № 5. рр. 32−36. 
10. Bykov V. V., Golubev M. I. Zashchita lesohozyajstvennyh mashin ot korrozii konservacionnymi sostavami na osnove othodov proizvodstva s uchetom parametrov okruzhayushchej sredy [Protection of forestry machinery from corrosion by conservation compositions based on waste production, taking into account the environmental parameters] // Remont. Vosstanovlenie. Modernizaciya. 2019. № 4. рр. 30−33.

 

11. Shemyakin A. V., Latyshenok M. B., Terent'ev V. V. Sposob povysheniya sroka ekspluatacii sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Way to increase the service life of agricultural machinery] // Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. 2017. № 1 (70). рр. 50−56.
12. Latyshenok M. B. Ukrytie dlya hraneniya sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Shelter for storing agricultural machinery] / M. B. Latyshenok, A. V. Shemyakin, N. M. Morozova, S. P. Solov'yova, A. Yu. Yudachyov // Izvestiya TulGU. 2011. № 4. рр. 204−207.
13. Shemyakin A. V., Latyshenok M. B., Solov'eva S. P. Teplovoe ukrytie dlya hraneniya sel'skohozyajstvennyh mashin na otkrytyh ploshchadkah [Thermal shelter for storing agricultural machinery in open areas] // Vestnik RGATU. 2012. № 4. рр. 93−94.
14. Pat. 2601349 Rossijskaya Federaciya, MPK 7 E 04 N 6/08, E 04 N 5/08. Sposob hraneniya sel'skohozyajstvennoj tekhniki [Method of agricultural machinery storage] / Shemyakin A. V., Kostenko M. Yu., Latyshenok M. B., Terent'ev V. V., Vinnik G. N., Kostenko N. A., Golikov A. A.; zayavitel' i patentoobladatel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Ryazanskij gosudarstvennyj agrotekhnologicheskij universitet imeni P. A. Kostycheva» (FGBOU VO RGATU) (RU). № 2000131736/09 ; zayavl. 20.07.15 ; opubl. 10.11.16, Byul. № 31. 6 р.
15. Zabara K. A., Shemyakin A. V., Terent'ev V. V., Andreev K. P. Perspektivnoe reshenie dlya povysheniya sohrannosti sel'skohozyajstvennoj tekhniki pri hranenii [Prospective solution to improve safety of agricultural machinery during storage] // Vestnik RGATU. 2021. № 1. рр. 120−128.

 

Статья поступила в редакцию 22.11.2021; 

одобрена после рецензирования 18.12.2021;

принята к публикации 25.12.2021.

 

УДК 556.51:504.062.2:911 DOI: 10.34286/1995-4646-2022-82-1-76-89

 

Жумахан Сулейменович Мустафаев, доктор техн. наук, профессор, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Институт географии и водной безопасности, Республика Казахстан, Алма-Ата

Алия Тобожановна Козыкеева, доктор техн. наук, доцент, e -mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Казахский национальный аграрный исследовательский университет,

Республики Казахстан, Алма-Ата 

Куаныш Бакытжанович Абдешев, доктор PhD, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Салтанат Даулетбайкызы Даулетбай, магистр, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Таразский региональный университет имени М. Х. Дулати, Республика Казахстан, Тараз

 

Zhumakhan S. Mustafayev, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Professor

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Institute of Geography and Water Security, Republic of Kazakhstan, Almaty

Alya T. Kozykeyeva, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Associate Professor 

E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Kazakh National Agrarian Research University, Republic of Kazakhstan, Almaty

Kuaish B. Abdeshev, PhD, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Saltanat D. Dauletbai, Master’s Degree, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Taraz Regional University named after M. Kh. Dulati, Republic of Kazakhstan, Taraz

 

Геохимический профиль водосбора бассейна трансграничной реки Шу

 

Geochemical profile of the drainage collection of the transboundary Shu river basin

 

Аннотация. На основе многолетних информационно-аналитических материалов по качеству поверхностных вод, базирующихся на материалах «Национальный доклад о состоянии окружающей среды Кыргызской Республике», «Охрана окружающей среды в Кыргызской Республике», «Ежемесячный бюллетень по качеству поверхностных вод на территории Чуйской области», «Ежегодные данные о качестве поверхностных вод Республики Казахстан», «Информационный бюллетень о трансграничном переносе токсичных компонентов в объектах окружающей среды», «Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество» и «Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан» с использованием индекса загрязнения воды (ИЗВ), коэффициента предельной загрязненности воды (Kпз) и коэффициента предельно допустимой загрязненности воды (Kпдзi), изучены временные изменения состояния водосбора бассейна трансграничной реки Шу. Исследования по выявлению геоэкологического статуса водосбора бассейна трансграничной реки Шу в пространственно-временном масштабе показали, что за рассматриваемый период 1995−2020 годов индекс загрязнения воды (ИЗВ) изменяется от 0,221 до 1,831, коэффициент предельно допустимой загрязненности воды (Kпдзi) – от 0,131 до 0,850, а степень загрязнения водных ресурсов предельной загрязненности воды, согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод трансграничной реки Шу в пространственно-временном масштабе, – от 0,855 до 1,175 и соответствует классу от «чистой» до «загрязненной».

Ключевые слова: трансграничные реки, водосбор, качество воды, оценка, концентрация загрязняющих веществ, геохимический профиль, геоэкологический статус. 

Abstract. Based on long-term information and analytical materials on the quality of surface waters, based on the materials «National report on the state of the environment of the Kyrgyz Republic», «Environmental protection in the Kyrgyz Republic», «Monthly bulletin on the quality of surface waters in the Chui region», «Annual data on the quality of surface waters of the Republic of Kazakhstan», «Information bulletin on the transboundary transfer of toxic components in environmental objects», «Resources of surface and ground waters, their use and quality» and «Information bulletin on the state of the environment of the Republic of Kazakhstan» using the water pollution index (WPI), the coefficient of maximum water pollution (Kпз) and the coefficient of maximum permissible water pollution (Kпдзi), temporal changes in the state of the catchment area of the basin of the transboundary river Shu were studied. Studies to identify the geo-ecological status of the catchment area of the transboundary Shu River basin on a spatio-temporal scale showed that for the period under review 1995−2020, the water pollution index (WPI) changes from 0.221 to 1.831, the coefficient of maximum permissible water pollution (Kпдзi) – from 0.131 to 0.850, and the degree of pollution of water resources of the maximum water pollution () according to the integrated ecological classification of the quality of surface waters of the transboundary Shu River in the spatio-temporal scale is from 0.855 to 1.175 and corresponds to the classes from «clean» to «polluted».

Keywords: transboundary rivers, watershed, water quality, assessment, concentration of pollutants, geochemical profile, geoecological status. 

 

Библиографический список

 

1. Охрана окружающей среды в Кыргызской Республике за 2000−2006 годы. Статистический сборник. Бишкек , 2008. 128 с. 
2. Национальный доклад о состоянии окружающей среды Кыргызской Республики за 2006−2011 годы. Бишкек , 2012. 123 с. 
3. Национальный доклад о состоянии окружающей среды Кыргызской Республики за 2011−2014 годы. Бишкек , 2016. 195 с. 
4. Национальный доклад о состоянии окружающей среды Кыргызской Республики за 2015−2018 годы. Бишкек , 2020. 224 с. 
5. Ежемесячный бюллетень по качеству поверхностных вод на территории Чуйской области. Бишкек , 2020. 224 с.
6. Качество поверхностных вод Кыргызской Республики, реки Чу, 2011−2015 годы [Электронный ресурс]. URL: https://livingasia.online/wp-content/uploads/2016/10/Data-

on-Irrigation-water-quality_KG_01112016.xlsx.

7. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использования и качество в 2017 год (ежегодное издание). Алма-Ата , 2018. С. 90−137.
8. Информационный бюллетень о трансграничном переносе токсичных компонентов в объектах окружающей среды за 2018 год. Астана , 2018. 70 с.
9. Информационный бюллетень о трансграничном переносе токсичных компонентов в объектах окружающей среды за 2019 год. Нур-Султан , 2019. 69 с.
10. Информационный бюллетень о трансграничном переносе токсичных компонентов в объектах окружающей среды за 2020 год. Нур-Султан , 2020. 65 с.
11. Методические рекомендация по комплексной оценке качества поверхностных вод по гидрохимическим показателям. Астана : МООС РК, 2012. 80 с. 
12. Методические указания по организации и функционированию подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод Казахстана. Астана. 138 с.
13. Гусева Т. В., Молчанова Я. П., Заика Е. А., Виниченко В. Н., Аверочкин Е. М. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: Справочные материалы). М. : Международный социально-экологический союз, 2000. 148 с.
14. Шабанов В. В., Маркин В. Н. Оценка качества воды и экологического состояния водных объектов // Водоочистка, Водоподготовка, Водоснабжения. 2008. № 10. С. 28−37.
15. Мустафаев Ж. С., Рыскулбекова Л. М. Геоэкологическая оценка качества поверхностных вод речного бассейна с математическим анализом (на примере реки Иле) // Гидрометеорология и экология. 2021. № 4. С. 6−19.
16. Шеннон К. Математическая теория связи / Работы по теории информации и кибернетике. М. : Иностранная литература, 1963. С. 243−332.

 

References

 

1. Ohrana okruzhayushchej sredy v Kyrgyzskoj Respublike za 2000−2006 gody [Environmental Protection in the Kyrgyz Republic for 2000-2006]: Statistical book. Bishkek , 2008. 128 р. 
2. Nacional'nyj doklad o sostoyanii okruzhayushchej sredy Kyrgyzskoj Respubliki za 2006−2011 gody [National report on the state of the environment of the Kyrgyz Republic for 2006−2011]. Bishkek , 2012. 123 р. 
3. Nacional'nyj doklad o sostoyanii okruzhayushchej sredy Kyrgyzskoj Respubliki za 2011−2014 gody [National Report on the State of the Environment of the Kyrgyz Republic for 2011−2014]. Bishkek , 2016. 195 р. 
4. Nacional'nyj doklad o sostoyanii okruzhayushchej sredy Kyrgyzskoj Respubliki za 2015−2018 gody [National report on the state of the environment of the Kyrgyz Republic for 2015−2018]. Bishkek , 2020. 224 р. 
5. Ezhemesyachnyj byulleten' po kachestvu poverhnostnyh vod na territorii Chujskoj oblasti [Monthly bulletin on the quality of surface water in Chui oblast]. Bishkek , 2020. 224 р.
6. Kachestvo poverhnostnyh vod Kyrgyzskoj Respubliki, reki Chu, 2011−2015 gody [Quality of surface waters of the Kyrgyz Republic, the Chu River, 2011−2015. URL: https://livingasia.online/wp-content/uploads/2016/10/Data-on-Irrigation-water-quality_KG_01112016.xlsx.
7. Resursy poverhnostnyh i podzemnyh vod, ih ispol'zovaniya i kachestvo v 2017 god [Surface and underground water resources, their use and quality in 2017] (ezhegodnoe izdanie). Almaty , 2018. pp. 90−137.
8. Informacionnyj byulleten' o transgranichnom perenose toksichnyh komponentov v ob"ektah okruzhayushchej sredy za 2018 god [Information bulletin on transboundary transfer of toxic components in environmental objects for 2018]. Astana , 2018. 70 р.
9. Informacionnyj byulleten' o transgranichnom perenose toksichnyh komponentov v ob"ektah okruzhayushchej sredy za 2019 god [Information bulletin on transboundary transfer of toxic components in environmental objects for 2019.]. Nur-Sultan , 2019. 69 р.
10. Informacionnyj byulleten' o transgranichnom perenose toksichnyh komponentov v ob"ektah okruzhayushchej sredy za 2020 god [Information bulletin on transboundary transfer of toxic components in environmental objects for 2020]. Nur-Sultan , 2020. 65 р.
11. Metodicheskie rekomendaciya po kompleksnoj ocenke kachestva poverhnostnyh vod po gidrohimicheskim pokazatelyam [Methodological Recommendations on Integrated Assessment of Surface Water Quality by Hydrochemical Indicators]. Astana : MOOS RK, 2012. 80 р. 
12. Metodicheskie ukazaniya po organizacii i funkcionirovaniyu podsistemy monitoringa sostoyaniya transgranichnyh poverhnostnyh vod Kazahstana [Methodological guidelines on the organization and functioning of the subsystem for monitoring the condition of transboundary surface waters of Kazakhstan]. Astana. 138 р.
13. Guseva T. V., Molchanova Ya. P., Zaika E. A., Vinichenko V. N., Averochkin E. M. Gidrohimicheskie pokazateli sostoyaniya okruzhayushchej sredy [Hydrochemical indicators of the environment] (Spravochnye materialy). M. : Mezhdunarodnyj social'no-ekologicheskij soyuz, 2000. 148 р.
14. Shabanov V. V., Markin V. N. Ocenka kachestva vody i ekologicheskogo so-stoyaniya vodnyh ob"ektov [Water Quality and Ecological Condition Assessment of Water Objects] // Vodoochistka, Vodopodgotovka, Vodosnabzheniya. 2008. № 10. рр. 28−37.
15. Mustafaev Zh. S., Ryskulbekova L. M. Geoekologicheskaya ocenka kachestva po-verhnostnyh vod rechnogo bassejna s matematicheskim analizom (na primere reki Ile) [Geo-ecological assessment of surface water quality of the river basin with mathematical analysis] // Gidrometeorologiya i ekologiya. 2021. № 4. рр. 6−19.
16. Shennon K. Matematicheskaya teoriya svyazi [Mathematical theory of communication] / Raboty po teorii informacii i kibernetike. M. : Inostrannaya literatura, 1963. рр. 243−332.

 

Статья поступила в редакцию 16.11.2021; 

одобрена после рецензирования 29.11.2021;

принята к публикации 10.12.2021.