Науковий журнал «Енергетика: економіка, технології, екологія»

ТИРИСТОРНИЙ КОМПЕНСАТОР ПОСТІЙНОЇ СКЛАДОВОЇ У СПЕКТРІ МЕРЕЖНОГО СТРУМУ НЕЛІНІЙНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Валентина Грудська — 2026-04-09

Стрімкий науково-технічний прогрес практично в усіх сферах людської життєдіяльності призвів до появи великої кількості споживачів електроенергії зі специфічними характеристиками і швидкозмінними графіками споживання струму. Як правило, використання таких пристроїв зумовлює їх негативний вплив на функціонування систем електропостачання, знижує ефективність і термін служби електрообладнання, а в деяких випадках унеможливлює паралельне підключення споживачів до однієї електромережі. Поширеним способом підвищення якості електроенергії у системах з нелінійним навантаженням є використання у вузлах навантаження коригуючих пристроїв, зокрема різноманітних фільтрів, які забезпечують електромагнітну сумісність споживачів та оптимізують режим роботи електричної мережі. На даний час найбільш ефективними вважаються фільтри, в яких відбувається частотне перетворення енергії, що відбирається від джерела напруги неосновної гармоніки у мережі (режим фільтрації) або від зовнішнього реактивного елементу (режим компенсації). У даній роботі досліджені функціональні можливості компенсатора постійної складової та субгармонік, які виникають у мережному струмі за підключення ряду нелінійних навантажень. Компенсатор побудований на вентильному комутаторі у вигляді мостового тиристорного безпосереднього перетворювача частоти, що працює у режимі дільника на два частоти мережі. У принцип роботи закладена комутація тиристорами струму реактора, індуктивний опір якого на основній частоті у сотні разів перевищує активний. Пристрій підключається паралельно нелінійному навантаженню і генерує у мережу таку саму за значенням, але протилежну за знаком постійну складову, що й навантаження. У роботі наведено графіки мережного струму компенсатора, напруги і струму реактора, а також регулювальну характеристику. Даному компенсатору притаманні важливі для практики функціональні властивості: простота регулювання компенсованого параметра, можливість паралельної роботи з фільтрами вищих гармонік, незалежність від частоти коливань мережі живлення, невибагливість до технологічних відхилень індуктивності реактора за необхідності його заміни, використання у перетворювачі тиристорів з природною комутацією, що спрощує систему управління тощо.

МОДЕЛЮВАННЯ ЗМІНИ ТЕПЛОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ КОТЛА Е-50-3,9-440ГМ (ГМ-50) НА ТЕПЛОВІ І ЕКОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Олександр Баранюк — 2026-04-09

В статті представлені результати дослідження процесу спалювання природного газу у паливні парового котла ГМ-50, оцінка його ефективність та вивчення впливу на екологічні показники, що виконані за допомогою CFD-моделювання в безкоштовній студентській версії ANSYS Student. Метою роботи є прогнозування утворення NO_х у паливні котла ГМ-50 при різних навантаженнях шляхом CFD-моделювання процесів горіння. Об’єктом дослідження є процеси, які мають місце при спалюванні газоподібного палива і їх вплив на показники роботи парового котла ГМ-50. Предметом дослідження є CFD-модель паливні котла ГМ-50, штатні пальники якого здатні працювати як на рідкому так і на газоподібному паливі. Верифікація CFD-моделі, яка проводилась як з використанням відомої аналітичної методики, так і експериментальних даних, отриманих службою енергоресурсів ПАТ «Київенерго» свідчить, що розбіжність значень аналітичних розрахунків і розрахунків моделі не перевищує 6,7 %. В якості параметра порівняння вибрана середня температура димових газів в «вікні фестона».

ІНТЕНСИВНІСТЬ ДЕГРАДАЦІЇ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ФАСАДІВ БУДІВЕЛЬ

Андрій Данішевський — 2026-04-09

Довготривала поведінка теплоізоляційних матеріалів визначає ефективність енергоощадних будівель. Попри нормативну орієнтацію на початкові значення теплопровідності, реальна експлуатація показує, що теплопровідність утеплювачів зростає з часом унаслідок вологопоглинання, механічної втоми, ультрафіолетового опромінення та природного старіння полімерної матриці. У зв’язку з цим особливого значення набуває оцінювання інтенсивності деградації теплофізичних характеристик теплоізоляційних матеріалів у процесі тривалої експлуатації фасадних систем будівель.

Метою роботи є визначення інтенсивності деградації теплопровідності теплоізоляційних матеріалів фасадних систем на основі експериментальних даних та побудова математичної моделі прогнозування їх теплофізичних характеристик у часі. Для опису зміни теплопровідності використано експоненційну модель λ(t) = λ₀ e^kt, де k характеризує швидкість (інтенсивність) деградації теплофізичних властивостей матеріалу.

На основі експериментальних даних, отриманих у період з 2013 по 2025 рік, досліджено зміну коефіцієнта теплопровідності для пінополістиролу густин 15, 25 та 35 кг/м³, екструдованого пінополістиролу, мінераловатних теплоізоляційних плит марок «Техноніколь» і «Rotys» та пінополіуретану. Для кожного матеріалу визначено коефіцієнт інтенсивності деградації k шляхом апроксимації експериментальних даних методом найменших квадратів.

Отримані результати показують, що швидкість деградації теплопровідності суттєво залежить від типу теплоізоляційного матеріалу та умов його експлуатації. Прогнозні розрахунки свідчать, що протягом 30 - 50 років експлуатації теплопровідність окремих утеплювачів може збільшуватися до 40 %, що призводить до відповідного зменшення теплового опору огороджувальних конструкцій.

Запропонована модель дозволяє прогнозувати зміну теплофізичних характеристик теплоізоляційних матеріалів упродовж життєвого циклу будівлі та враховувати інтенсивність деградації при оцінюванні енергоефективності огороджувальних конструкцій будівель.

ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ СТРУМОВОГО ЗАХИСТУ В РОЗПОДІЛЬНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ З РОЗОСЕРЕДЖЕНОЮ ГЕНЕРАЦІЄЮ

Олександр Яндульський — 2026-04-09

Сучасний етап розвитку розподільних електричних мереж (РЕМ) спрямований на впровадження інтелектуальних технологій для реалізації режимів реального часу та безперешкодної інтеграції відновлюваних джерел енергії. Зростання частки розосередженої генерації (РГ) змінює умови функціонування релейного захисту. Оскільки мережі низької та середньої напруги безпосередньо визначають надійність енергопостачання споживачів України, виникає потреба у детальному моделюванні та обґрунтуванні нових підходів до захисту мереж із РГ.
У статті представлено результати комплексного дослідження впливу потужності джерел розподіленої генерації на основні параметри роботи електричної мережі: рівень струмів короткого замикання та ефективність максимального струмового захисту (МСЗ).
Стаття є продовженням попередніх досліджень, де було встановлено, що місце розташування РГ має значний вплив на мінімізацію частки струму від центральної енергосистеми та, як наслідок, на критичне зниження чутливості резервного захисту базового фідера.
У статті зосереджено увагу на кількісній оцінці впливу потужності РГ на функціонування захисту. Встановлено, що залежність струму к.з. від потужності РГ має гіперболічний характер, а найбільш значний вплив спостерігається у діапазоні потужностей до 20 МВт. Дослідження кількісно підтверджує, що, хоча РГ і призводить до зростання коефіцієнта чутливості kЧ основного МСЗ, вона критично знижує чутливість резервного захисту (зменшення kЧ до 0,89 при потужності РГ 20 МВт та довжині лінії 10 км). Аналіз результатів дослідження показує необхідність переходу до адаптивних схем релейного захисту в умовах активного впровадження РГ для надійності функціонування максимального струмового захисту розподільних мереж.

ОПТИМІЗАЦІЯ РОБОТИ ГІБРИДНОЇ СОНЯЧНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ ДЛЯ ПРИВАТНОГО БУДИНКУ У ПРОГРАМНОМУ СЕРЕДОВИЩІ PVSYST

Маргарита Могилат — 2026-04-09

Гібридні сонячні електростанції (СЕС) відіграють важливу роль у підвищенні енергетичної автономності приватних домогосподарств України, особливо за умов нестабільного електропостачання. Важливим завданням є визначення оптимальних параметрів системи, що забезпечують максимальний виробіток електроенергії та мінімальні експлуатаційні втрати. Попри наявність досліджень у сфері PV-систем, комплексна оптимізація гібридних СЕС з урахуванням типу модулів, кута нахилу та забруднення поверхні (soiling) для умов помірного клімату України висвітлена недостатньо.

Метою дослідження є визначення оптимальної конфігурації гібридної СЕС для приватного будинку в м. Чернівці шляхом порівняння технологій фотоелектричних модулів, аналізу впливу кута нахилу панелей та оцінки експлуатаційних втрат.

Моделювання виконано в PVsyst 8.0.18 із використанням даних Meteonorm. Розглянуто три групи сценаріїв: порівняння монокристалічних і полікристалічних модулів; робота системи при кутах нахилу 30°, 35° і 40°; вплив рівня забруднення 1–3 %. Використано ключові показники ефективності PV-систем — питому генерацію, коефіцієнт продуктивності (PR) та собівартість електроенергії (LCOE).

За результатами дослідження встановлено, що найкращі показники забезпечують монокристалічні модулі Longi LR7-72HTH-610M під кутом 40°, що дає річний виробіток 13 317 кВт·год, питому генерацію 1213 кВт·год/кВтₚ·рік та PR ≈ 85 %. Підвищення рівня забруднення до 3 % знижує генерацію на ≈1.5 % та збільшує LCOE, що підтверджує важливість регулярного очищення поверхні модулів.

Отримані результати можуть бути використані для підвищення ефективності приватних СЕС та оптимізації конфігурацій гібридних систем. Перспективи подальших досліджень включають врахування деградації модулів і сезонної зміни навантаження.

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ГІБРИДНИХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗА РАХУНОК ЗАСТОСУВАННЯ УСТАНОВОК ЗБЕРІГАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Іван Притискач — 2026-04-09

У статті виконано аналіз підвищення ефективності гібридних систем електропостачання підприємств за рахунок інтеграції фотоелектричної генерації та установок зберігання енергії з різними алгоритмами диспетчеризації. Розглянуто чотири сценарії функціонування: електропостачання лише від мережі, використання тільки ФЕУ, гібридний режим із накопиченням надлишкової генерації в УЗЕ та режим із дозаряджанням УЗЕ в години мінімальних тарифів. Моделювання здійснено з погодинною дискретизацією з урахуванням сезонних профілів навантаження, сонячної генерації, багатозонних тарифів та вартості деградації акумуляторів. Ефективність оцінено за сукупними витратами на електроенергію, обсягами імпорту та експорту, а також показниками самоспоживання та самозабезпеченості. Отримані результати свідчать, що інтеграція УЗЕ забезпечує істотне зростання рівня використання власної генерації та зменшення залежності від мережі, а застосування тарифно-орієнтованих алгоритмів дозволяє досягти додаткового економічного ефекту без зміни структури споживання сонячної енергії.

ПРОГНОЗУВАННЯ ПОПИТУ НА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЮ В SMART GRIDS НА ОСНОВІ МОДЕЛЕЙ МАШИННОГО НАВЧАННЯ

Вадим Лободзинський — 2026-04-09

У роботі розглядається актуальна проблема високоточного короткострокового прогнозування попиту на електроенергію в умовах сучасних інтелектуальних енергосистем (Smart Grids). Трансформація енергетичного сектору, зумовлена децентралізацією генерації та масовим впровадженням відновлюваних джерел енергії, потребує нових підходів до обробки великих обсягів високочастотних даних. Обґрунтовано неефективність традиційних статистичних моделей, таких як ARIMA, для аналізу складних нелінійних залежностей у динамічних мережах. Основним методом дослідження обрано модель нейронної мережі Довгої Короткочасної Пам'яті (LSTM), яка дозволяє ефективно вирішувати проблему зникаючого градієнта та вловлювати довготривалі часові залежності. Модель інтегрує як основні часові ряди історичного попиту, так і екзогенні фактори, зокрема погодні умови та календарні події. Експериментальні дослідження проводилися на даних з високою дискретизацією (5-хвилинні інтервали). Результати моделювання продемонстрували значну перевагу LSTM над моделями ARIMA та XGBoost. Використання LSTM дозволило знизити похибки прогнозування (метрики RMSE та MAE) на 20–50% порівняно з традиційними методами, досягнувши значень MAE 7.8 кВт та RMSE 10.5 кВт. Практична цінність отриманих результатів полягає у можливості мінімізації операційних витрат, оптимізації роботи систем накопичення енергії та підвищенні загальної стабільності Smart Grids.

МЕТОД ДІАГНОСТИКИ СТАНУ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

Віктор Розен — 2026-04-09

В статті вперше розглядається одна з задач енергетичного менеджменту - діагностика стану енергоефективності промислового підприємства. Викладена постановка та формалізація задачі багатогомірного розпізнавання стану. У статті розроблено математичну модель діагностики стану енергоефективності промислового підприємства на основі методів розпізнавання образів. Запропонований підхід дозволяє здійснювати швидке та економічно доцільне оцінювання рівня енергоефективності виробничих систем у межах діагностичного енергоаудиту. Метод ґрунтується на формуванні простору показників ефективного використання паливно-енергетичних ресурсів, навчанні системи розпізнавання для формування еталонних класів успішних і неуспішних підприємств та прийнятті рішення шляхом статистичної класифікації. Для підвищення достовірності результатів використано багатовимірний статистичний апарат, оцінювання логарифма відношення правдоподібності та визначення помилок розпізнавання першого і другого роду. Проведено модельні розрахунки для підприємства харчової промисловості із використанням системи показників. Отримані результати підтверджують можливість практичного застосування моделі для порівняльного аналізу підприємств, моніторингу динаміки енергоефективності та підтримки управлінських рішень щодо доцільності проведення повного енергетичного аудиту та впровадження енергозберігаючих заходів.

ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕНЕСЕННЯ ТЕПЛОТИ ЧЕРЕЗ ВАКУУМНИЙ СКЛОПАКЕТ

Борис Басок — 2026-04-09

Наведено результати чисельних досліджень перенесення теплоти через вакуумний однокамерний склопакет. Задачі конвекційної течії повітря в камері склопакета в умовах вакуумування і перенесення теплоти розв'язуються в двовимірній постановці у вертикальному перерізі склопакета. На поверхнях скла в умовах вакууму задаються граничні умови проковзування. За результатами досліджень визначено вплив тиску в камері склопакета на його опір теплопередачі. Показано, що опір теплопередачі вакуумного склопакета з відстанню між поверхням скла в камері 10 мм відчутно збільшується після того, як тиск в камері такого склопакета стає меншим ніж 10 Па. При більших тисках вакуумування практично не впливає на опір теплопередачі, або впливає несуттєво. Чутливому збільшенню опору теплопередачі при вакуумуванні камери склопакета сприяє низькоемісійне покриття внутрішніх поверхонь скла камери.

ВПЛИВ ХАРАКТЕРИСТИК РЕКУПЕРАТОРА НА ЕФЕКТИВНІСТЬ РОБОТИ ТЕПЛОНАСОСНО-РЕКУПЕРАТОРНИХ СХЕМ ВЕНТИЛЯЦІЇ І ПОВІТРЯНОГО ОПАЛЕННЯ

Наталя Притула — 2026-04-09

На основі аналізу результатів попередніх досліджень показано, що підвищення енергоефективності комбінованих теплонасосно-рекуператорних схем повітряного опалення і вентиляції з рециркуляцією повітря досягається в основному за рахунок ефективності роботи саме рекуператора, тобто збільшення його коефіцієнта рекуперації. Тому при вирішенні конкретних практичних задач постає питання раціонального вибору величини коефіцієнта рекуперації рекуператора, що дозволяє підвищити енергоефективність схеми вентиляції чи опалення і водночас не перевищити прийнятні масогабаритні характеристики рекуператора. У зв’язку з цим у роботі проведено аналіз впливу основних характеристик рекуператора (коефіцієнта рекуперації і коефіцієнта тепловіддачі) на величину питомої поверхні рекуператора, яка визначає його масогабаритні характеристики та дозволяє обгрунтовано підійти до визначення меж підвищення енергоефективності теплонасосно-рекуператорних схем вентиляції і опалення за задовільних значень питомої поверхні теплообміну рекуператора, а отже, і його масогабаритних характеристик. Аналіз виконано для випадку застосування пластинчатих рекуператорів, оскільки доцільність їх використання зумовлена високою тепловою ефективністю, компактністю конструкції та значною площею теплообмінної поверхні.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВОЛОГІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОЛОНКИ ІСТОРИЧНОЇ БУДІВЛІ В УМОВАХ ВНУТРІШНЬОГО УТЕПЛЕННЯ

Андрій Гавриш — 2026-04-09

Анотація. Мета дослідження полягає в обґрунтуванні підходів до вибору та застосування
утеплювальних матеріалів для внутрішньої термомодернізації історичних будівель на основі комплексної
теплотехнічної та гігротермічної оцінки огороджувальних конструкцій з урахуванням вимог
енергоефективності та збереження стабільного тепловологісного режиму масивних мінеральних стін.
Методика дослідження ґрунтується на застосуванні методів будівельної фізики та нормативного
теплотехнічного і тепловологісного розрахунку внутрішньо утеплених огороджувальних конструкцій
відповідно до чинної нормативної бази. Розрахунковий аналіз виконано для варіантів внутрішнього
утеплення із застосуванням мінеральної вати, конопляного утеплювача та піноскла з урахуванням
кліматичних параметрів експлуатації та теплофізичних характеристик матеріалів.
Результати дослідження. Встановлено вплив внутрішнього утеплення на тепловий і
тепловологісний режим масивних мінеральних стін історичних будівель. Показано, що за порівнюваних
значень опору теплопередачі огороджувальної конструкції різні утеплювальні матеріали демонструють
принципово відмінну гігротермічну поведінку. Зокрема, застосування матеріалів з обмеженою здатністю
до регульованого вологообміну супроводжується сезонним накопиченням вологи та формуванням
нерівноважного тепловологісного режиму.
Висновки. Обґрунтовано доцільність комплексного підходу до внутрішньої термомодернізації
історичних будівель, який передбачає поєднання теплотехнічної оцінки з обов’язковим гігротермічним
аналізом сумісності утеплювального матеріалу та існуючої огороджувальної конструкції як необхідної
умови забезпечення довготривалої експлуатаційної надійності та збереження матеріальної автентичності
історичних будівель.