Раціональне використання енергії сонячної радіації та вітру в техноллогічних процесах сільськогосподарського виробництва

ІІІ - 4, 7 і 10 схеми являють комбінацію перших двох груп з метою дотримання технологічних вимог почасового графіка навантаження;

ІV - 11 і 12 схеми призначені для забезпечення електроенергетичних потреб.

В перших трьох групах використання енергії вітру підпорядковане збільшенню ступеню утилізації енергії сонячної радіації, величина якої залежить від кута нахилу поверхні нагрівання, ефективності сонячних колекторів, характеру теплообміну. Аналіз рівняння Клейна для надходження сумарної енергії сонячної радіації на похилу поверхню, при цільовій функції максимуму утилізації енергії, дозволив отримати величину кута нахилу поверхні при його регулюванні та сталому значенні напротязі доцільного періоду використання енергії сонячної радіації. Результати розрахунків вказують, що різниця між двома способами розміщення нагрівачів складає біля 1%, тобто регулювання на протязі сезону не потрібне.

Використовуючи узагальнені результати досліджень Міхеєва М.А., отриманий коефіцієнт порівняння вільного та вимушеного режимів теплообміну в колекторі геліонагрівача, який визначається:

e = 0,54K₀ -¹ Gr^0,25 Pr^-0,18 ( Pr / Pr_C )^0,25 (17)

де К₀ = (Re;Gr).

Середнє значення е після розв'язку рівняння (17), при нагріванні води від 20 ⁰С до 60 ⁰С складає 0,89.

Прагнення підвищити продуктивність колектора шляхом збільшення витрат теплоносія при наявності умов теплообміну другого та третього роду не виправдується, так як різниця температур “стінка-рідина” та коефіцієнт тепловіддачі знаходиться в гіперболічній залежності.

Отримані результати дозволили розробити методику розрахунку параметрів структурних схем технологічних засобів утилізації енергії сонячної радіації та вітру. Рівняння для одноконтурних схем приймають вигляд:

(y₁)₂ = ₁ x₁ (1 - a) + а ₂ x₃ ; (y₁)₄ = ₁ x₁ K_H (1 - a) + а ₂ x₃ ;

(y₁)₅ = ₁ x₁ (1 - a) + а ₃ x₂; (y₁)₇ = ₁ x₁ K^B_H (1 - a) + а ₃ x₂;

(y₁)₉ = ₁ x₁ (1 - a) + а ₃ x₂ (1 - b); (y₁)₁₀ = K^B'_{H 1} x₁ (1 - a) + а ₃ x₂ (1 - b);

Або в загальному вигляді:

Аx + Bz = Cy, (18)

що являє собою невизначений тип рівняння. Якщо ліва частина рівняння визначена, тобто встановлені потреби споживача, то рівняння прийме вигляд:

ax + bz = d,

де x = x₀ + I(a);z = z₀ - I(b),

де I - будь-яке ціле число.

Сукупність двоконтурних схем, як і одноконтурні, розбиті на чотири групи, внутрішнім параметром об'єднання є принцип збільшення виробітку енергії:

І- 13, 15, 20, 24 - підпорядкованість меті збільшення величини утилізації енергії сонячної радіації на питому площу і збільшення потреб від традиційних джерел за рахунок використання енергії вітру споживачами першого контуру;

ІІ-14, 19, 23 схеми - підпорядкованість меті підвищення надійності енергозабезпечення від енергії сонячної радіації і зменшення витрат від традиційних джерел за рахунок використання енергії вітру споживачами другого контуру;

ІІІ-16,17,21,25 схеми - підпорядкованість меті збільшення інтенсифікації теплообміну в другому контурі і зменшення потреб споживачів двох контурів від традиційних джерел за рахунок використання енергії вітру;

ІV-18,22,26 схеми - являють комбінацію трьох попередніх груп з метою дотримання технологічних вимог почасового графіка навантажень.

Проведення порівняльної оцінки одноконтурних і двоконтурних схем з врахуванням результатів робіт Авезова Р.Р., Ферта О.Р. дало змогу зробити висновок, що ефективність останніх нижча на 26…50%.

Четвертий розділ “ЕНЕРГЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ ПАРАМЕТРІВ

ГЕЛІОВІТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ОБ'ЄКТІВ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА” присвячений обгрунтуванню алгоритму та проведенню енергетичного аналізу параметрів геліовітроенергетичного обладнання об'єктів сільськогосподарського виробництва.

Загальна особливість енергетичного аналізу полягає у визначенні взаємозв'язку між двома основними елементами процесу виробництва - функціями надходження енергії сонячної радіації і вітру та додаткових (традиційних) джерел і витрат:

H (y₁; y₂) = f(x₁; x₂; x₃ ) - g(q_i) const. (19)

де H (y₁; y₂) - функція технологічних вимог;

f(x₁; x₂; x₃ ) - функція надходження енергії сонячної радіації та вітру і додаткових (традиційних) джерел;

g(q_i) - функція витрат.

Залежність (19) є відображенням точки векторного простору, стан якого забезпечує незмінність дотримання виробничих вимог для і-того об'єкта. При цьому слід відмітити, що максимальне значення виконання функції вимог залежить від вектора витрат, так як надходження енергії сонячної радіації та вітру не залежить від споживача. Тобто існує така множина витрат, в якій:

зростання будь-якого його елемента не призводить до зменшення вихідної величини виробничого продукту;

зростання витрат призводить до зниження віддачі системи.

Згідно аналізу коефіцієнта забезпечення графіка навантажень, сукупність технічних засобів використання енергії сонячної радіації та вітру, дозволяє перетворювати дані джерела на всій території України в періоди, що визначені при енергетичній оцінці надходження енергії сумарної сонячної радіації та вітру.

Показником віддачі системою вихідного продукту в деякій фіксованій точці векторного простору витрат, є межа вкладених витрат:

, (20)

де f - функція ефективності надходження енергії в системі;

g_і - витрати при отриманні енергії в системі для енергозабезпечення і-того об'єкта виробництва;

g _гр - граничне значення витрат.

Вираз (20) показує, що приріст виробітку енергії залежить від приросту вкладених витрат. При досягненні витрат деякого граничного значення, ефективність системи дорівнює нулю.

Теоретичне порівняння альтернатив енергозабезпечення, на основі критерія заповнення та неспівпадання графіка навантажень, довело необхідність проведення розрахунку параметрів технічних засобів для:

- вітроагрегатів при безпосередньому підключенню на навантаження;

- вітроагрегатів з акумулюючими пристроями;

- геліонагрівальних схем з вільним режимом теплообміну;

- геліонагрівальних схем з вимушеним режимом теплообміну.

При безпосередньому підключенні на навантаження, потужність вітроелектроагрегата співвідноситься з потужністю споживача, з умов допустимої втрати напруги при пуску:

Р_ДВ = 4,5110 ^-4 К₀ v³ L_{W П Г} , (21)

де Р_ДВ - потужність двигуна електроспоживача;

К₀ - коефіцієнт привода: 0,35 - пристрої з постійним моментом;

0,9 - з вентиляторним моментом;

- коефіцієнт потужності вітроустановки;

v - швидкість вітру;

L_W - поверхня, обмаху ротора вітроустановки;

_П - к.к.д. передачі від ротора вітроустановки до вала генератора;

_Г - к.к.д. генератора.

Удосконалення вітроагрегата (коефіцієнт використання енергії вітру від 0,18 до 0,4) призводить до зменшення площі вітроколеса в 2,2 рази. Використання одного й того типу вітроагрегата в різних кліматичних зонах України (зростання середньої швидкості вітру від 3,4 до 6,1 м/с) дозволяє зменшити площу вітроколеса в 5,8 разів.

При використанні вітроелектроагрегатів з акумулюючими пристроями, його потужність жорстко на пов'язана з потужністю споживача, а лише повинні забезпечувати ту кількість енергії, яка буде спожита на протязі доби за часом визначеним технологічними вимогами, тобто:

E_C = E_W '_{П Г З} Lw, (22)

де E_C - енергія споживача;

E_W = Е_НАД / Т - приведена величина надходження енергії

вітру (Е_НАД ) до часу її використання (Т);

'- узгоджений коефіцієнт потужності вітроустановки для різних типів вітроагрегатів;

_П - к.к.д. передачі від ротора вітроустановки до генератора;

_Г - к.к.д. генератора;

_З - к.к.д. зарядного пристрою акумулятора.

Як і при безпосередньому під'єднанні, з удосконаленням вітроагрегата () площа вітроколеса зменшується. З ростом середньої швидкості вітру (за кліматичними зонами), в доцільний період використання його енергії, площа практично не зменшується, так як на її величину впливає тривалість періоду використання вітрів від 4 до 10 м/с в найнезадовільний час доцільного періоду.

Параметри геліонагрівальних схем для вільного та вимушеного теплообміну визначались шляхом вирішення рівняння (18) для нагрівачів з коефіцієнтом ефективності 0,4…0,8. Порівняння альтернатив за групами надійності енергозабезпечення споживачів проведене згідно рівняння (19).

Встановлено, що при застосуванні вітроелектроустановок (=0,18) побудованих за схемою безпосереднього під'єднання на навантаження, необхідно застосовувати в місцях з швидкістю вітру не менше 5 м/с незалежно від типу вітродвигуна. Для місцевостей з меншими значеннями середньої швидкості вітру, необхідно застосовувати вітродвигуни з коефіцієнтом 0,3. В районах з швидкістю вітру нижче 4 м/с використання всіх типів вітроагрегатів недоцільне. Схеми з системою акумуляції розглянуті при двох режимах розрядки - 3 і 5 годинному. Їх необхідно застосовувати в зонах з середньою швидкістю вітру неменше 5 м/с компонованих вітроагрегатами всіх типів. При швидкості вітру нижче 4,3 м/с схеми з акумуляцією використовувати недоцільно, за винятком умов станцій Чернігів і Суми для споживачів з встановленою потужністю до 4 кВт і вітроустановки з 0,3.

Дві схеми застосування вітроелектроустановок альтернативні для технологічних пристроїв не жорстко пов'язаних в часі, при чому схема з беспосереднім під'єднанням має незначну перевагу. В випадках, де необхідне чітке виконання почасового технологічного графіка, альтернативі схемі з акумуляцією немає.

При забезпеченні роботи електронагрівних установок сільськогосподарського призначення, відносний час нагрівання (/_Н) повинен бути тотожним відносній потужності, що генерується вітроагрегатом (N/N_H) і складати:

v_Н ³

N / N_Н = , (18)

а е^ВZ v

де z - швидкохідність вітроагрегата;

а,в -сталі для різних типів вітроагрегатів.

Для забезпечення технологічних умов, співвідношення середньої швидкості вітру до номінальної не повинне знижуватися 0,8.

Аналіз геліонагрівальних схем показав, що перевагу має схема з вимушеним режимом теплообміну, енергозабезпечення насоса для прокачування теплоносія якої проводиться від традиційної електромережі. Енергозабезпечення від вітроелектроагрегата можливе в зонах з середньою швидкістю вітру 5,3 м/с. Застосування в схемі резервного електронагрівача підвищує надійність енергозабезпечення. Наявність в доцільному періоді незадовільних днів до 40% збільшує час відновлення енерговитрат в 1,7 рази, але не перевищує нормативний строк служби енергообладнання.

Отримані результати дозволили розрахувати параметричні ряди площ вітроколес всіх типів вітроустановок і сонячних водонагрівачів для всіх кліматичних зон України за основним рядом R40. Відхилення розрахункових значень площ від прийнятих, не перевищує 3,5…4%.

У п'ятому розділі “ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ГЕЛІОВІТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОБ'ЄКТІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА” подані результати експериментальних досліджень параметрів геліовітроенергетичних обладнання.

При експериментальних дослідженнях геліонагрівних установок визначався вплив кута нахилу геліонагрівачів до горизонту на надходження сумарної енергії сонячної радіації та на швидкість нагрівання води, порівняння вільного та вимушеного режимів теплообміну.

Дослідження впливу кута нахилу геліонагрівальної установки на надходження сумарної енергії сонячної радіації підтвердили теоретичні розрахунки та висновки про непотрібність сезонного регулювання. Різниця склала 0,7%. Встановлено також, що кут нахилу може бути збільшений від оптимально розрахункової величини до 10⁰, так як значимого нарощування енергії це не дає (1,1%).

Визначення швидкості нагрівання води проводилось в умовах Київської області при постійному куту нахилу 35⁰, 40⁰, 50⁰ та при слідкуванні за Сонцем.

Найкращі результати отримані при постійному слідкуванні за Сонцем і при куті нахилу 35⁰ .

Порівняння вільного та вимушеного режимів теплообміну проводилось з даними Сибірського інституту механізації та електрифікації сільського господарства (вільний режим теплообміну). При дослідах коефіцієнт е = 0,77, що склало різницю з теоретичним 15,6% і є задовільненим значенням для такого типу розрахунків при вибіркованому моніторінгу.

Експериментальні дослідження вітроагрегатів охоплювали питання дослідження роботи вітроагрегатів з електротехнологічним обладнанням сільськогосподарського призначення.

При експериментальних дослідженнях використаний вітроагрегат АВЕУ- 4-6, що випускається серійно, з встановленою потужністю 4 кВт. Аналіз отриманих результатів показав, що електронагрівальне та освітлювальне обладнання сільськогосподарського виробництва повинне астосовуватися з вітроагрегатами, параметри яких не виходять за межі (0,67…0,8)v/v_Н (рис.3 і 4).

Робота вітроагрегата з акумулюючим пристроєм досліджувалась на стенді, що складався з вітроагрегата, акумулятора, перетворювача роду струму (одноякірний та напівпровідниковий). Встановлено, що ємність акумулятора повинна забезпечувати розрядний струм, який складається з струму споживача та перетворювача роду струму.

Експериментальні дослідження сумісної роботи геліоустановки та вітроагрегата показали, що для отримання заданих вихідних параметрів, геліоустановка в автономному режимі енергопостачання повинна працювати при надходженні сумарної енергії сонячної радіації не менше 800 Вт/м² та при середній швидкості вітру не менше 5,5 м/с (при використанні вітроелектроагрегатів v/v_Н 0,67).

У шостому розділі “ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ РЕАЛІЗАЦІЇ НАУКОВИХ РЕЗУЛЬТАТІВ ЗАСТОСУВАННЯ ЕНЕРГІЇ СОНЯЧНОЇ РАДІАЦІЇ ТА ВІТРУ В ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСАХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА” наведені техніко-економічні показники технічних засобів з використання енергії сонячної радіації та вітру та рекомендації їх застосування на об'єктах сільськогосподарського виробництва.

Техніко-економічний аналіз енергозберігаючих заходів мав кінцевою метою визначення граничнодопустимої величини капітальних вкладень на створення засобів з використання енергії сонячної радіації та вітру та оцінку економічної доцільності, при якій або проходить зниження, або не змінність приведених витрат на виробництво одиниці продукції.

Системи з утилізації енергії сонячної радіації в сільськогосподарському виробництві застосовують в технологічних операціях для отримання низькопотенційної теплоти ( до 100⁰ С ).

Аналіз техніко-економічних показників систем з вільним режимом теплообміну вказує, що нагрівання води енергією сонячної радіації економічно ефективно проводити :

для споживачів з навантаженням 0,3 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 166 днів;

для споживачів з навантаженням 0,7 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 105 днів;

для споживачів з навантаженням 2,0 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 145 днів.

При вимушеному режимі теплообміну, нагрівання води енергією сонячної радіації економічно ефективно проводити:

- для споживачів з навантаженням 0,3 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 152 днів;

- для споживачів з навантаженням 0,7 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 90 днів;

- для споживачів з навантаженням 2,0 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 133 днів.

Порівняння двох систем теплообміну вказує на перевагу систем з вимушеним режимом на 8,5…9%. Втой же час, системи сонячного водонагрівання на базі стальних колекторів, незалежно від режиму теплообміну, найефективніші для задоволення потреб споживачів з навантаженням 0,7 ГДж. Для інших споживачів, системи повинні мати меншу металоємкість, так як вона є визначальним фактором впливу при обчисленні економічної ефективності і вказує на те, що кількісь отриманої енергії зростає повільніше ніж витрати на створення установки.

Системи з утилізації енергії вітру в сільськогосподарському виробництві використовують як автономні джерела живлення при умові, що споживач не ставить чітких часових вимог до електропостачання. При жорсткому часовому технологічному графіку енергозабезпечення необхідно проводити з застосуванням акумулюючих пристроїв. За результатами розрахунку були отримані залежності економічної ефективнсті застосування вітроагрегатів, які мають коефіцієнт потужності вітроустановки =0,18 та 0,36 , від тривалості доцільного періода використання енергії вітру з урахуванням середньої швидкості вітру.

Використання вітроагрегатів з = 0,18 в системах при безпосередньому під'єднанні на навантаження економічно вигідно в місцевостях з середньою швидкістю вітру більше 4,6 м/с та з тривалістю доцільного періода більше 350 днів. Для вітроагрегатів з =0,36 ці показники складають - середня швидкість вітру 4,3 м/с та тривалість періоду 248 днів.

При застосуванні систем з акумуляцією, на величину економічної ефективності найбільше суттєво впливає час дії градацій швидкості вітру в період доцільного періода його використання. Позитивний річний ефект вітроелектроагрегатів з акумулюючими пристрочми та =0,36 отримується в зонах з середньорічною швидкістю вітру більше 4 м/с при експлуатації 230 днів на рік.

Таким чином, системи з утилізації енергії вітру з акумуляцією мають перевагу перед системами безпосереднього приєднання на навантаження як за тривалістю використання, так і значенням середньої швидкості вітру.

Отримані результати дозволили розробити рекомендації з використання енергії сонячної радіації та вітру, які охоплюють питання:

- визначення імовірносних розподілів надходження сумарної добової сонячної радіації та швидкості вітру на території України;

- визначення періодів доцільного використання енергії сонячної радіації та вітру і структурних схем технічних засобів їх перетворення для енергозабезпечення сільськогосподарських об'єктів.

Узагальнена енергетична оцінка застосування енергії сонячної радіації та вітру в сільськогосподарському виробництві України показує, що застосування даних видів енергії, на сьогодні, економічно доцільне при забезпеченні гарячого водопостачання тваринництва та рослинництва, переробних підприємств ( консервні цехи ), а також для сушіння сільськогосподарської продукції (зернові, сіно ). Можливий обсяг економії енергії складає 3,2 ГДж. Енергію вітру необхідно використовувати для водопідйому, а також електрозабезпечення окремих технологічних установок (електроогрожі, доїльні установки та ін.) Можливий обсяг економії енергії 0,5 ГДж. Впровадження установок, які перетворюють енергію сонячної радіації та вітру, при умові стабільного електроспоживання, дозволить досягти до 2010 р. заміщення енерговитрат в балансі сільськогосподарського виробництва близько 6%.

Розробка технічної системи з перетворення енергії сонячної радіації та вітру здійснена в вигляді геліовітрокомплексу для забезпечення енергопостачання технологічних потреб тваринницьких приміщень, комплекс складається з геліоустановки, вітроагрегатів, акумулюючих пристроїв, теплонагрівачів (в двох варіантах - з використанням трубчастих електронагрівачів і індукційних елементів (а.с. 1760653)), системи керування. Система керування здійснена при умові постійного контролюрівня на основі нового технічного рішення (а.с. 1382079). Виробнича реалізація технічних засобів показала їх спроможність енергозабезпечення технологічних процесів сільськогосподарських споживачів. За даними системами освоєне заводське виробництво.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене нове вирішення наукової проблеми, що виявляється у визначенні основних аспектів раціонального використання в технологічних процесах сільськогосподарського виробництва енергії сонячної радіації та вітру. Згідно отриманих результатів сформульовано ряд висновків теоретичного, методологічного та науково-практичного характеру, що відображає вирішення основних завдань роботи:

1. Проблема раціонального використання в технологічних процесах сільськогосподарського виробництва енергії сонячної радіації та вітру (ЕСРВ) визначається відображенням бінарного відношення множин потреб в енергозабезпеченні об'єкта та величин надходження ЕСРВ при обмеженні умовою енергоекономічної оцінки. Встановлено, що ступінь можливого заміщення традиційних енергоресурсів складає: енергією сонячної радіації на 19,5...48%, енергією вітру - 8,2...100% річних потреб об'єктів сільськогосподарського виробництва залежно від кліматичної зони.

2. На базі експериментальних досліджень запропонований принцип та проведена ймовірнісна енергетична оцінка тривалості доцільних періодів застосування ЕСРВ в технологічних процесах сільськогосподарського виробництва. Зональні періоди використання становлять: для енергії сонячної радіації з травня до серпня, а в Криму - з квітня до вересня, енергії вітру в осінньо-зимово-весняний період. Величина надходження за сезонами складає: сумарної сонячної радіації весною 0,12…0,65; влітку 0,21…0,75; восени 0,08…0,4 ГДж/м², а вітру - взимку 13,1…132; весною 14…143,7; влітку 8,0…59,1; восени 8,1…104,9 МВтг на 1 м² поверхні, що обмітається ротором вітроустановки, в залежності від кліматичної зони.

3. Розроблені математичні моделі процесу узгодження потоків енергопотреб споживача та надходження ЕСРВ і визначені загальні співвідношення параметрів альтернативних рішень структурних схем системи "джерело-споживач”. Одержані узагальнені рівняння невизначеного типу для обчислення конструктивних параметрів геліовітроенергетичного устаткування технологічних процесів сільськогосподарського виробництва для всіх кліматичних зон України.

4. Проведено критеріальний аналіз геліовітроенергетичного устаткування за коефіцієнтами забезпечення, заповнення та неспівпадання графіка навантажень, економічної ефективності та енергетичного заміщення. Встановлено, що використання енергії сонячної радіації в технологічних процесах сільськогосподарського виробництва необхідно проводити на всій території України при ефективності 0,36...1,02 т.у.п./м² на одиницю капітальних витрат при заміщенні вугілля, 0,21...0,6 т.у.п./м² дизельного палива, 0,16...0,85 т.у.п./м² електроенергії; використання вітроелектроагрегатів - 0,03...2 т.у.п./м² при заміщенні вугілля, 0,016...1,2 т.у.п./м² дизельного палива, 0,012...1,7 т.у.п./м² електроенергії.

5. Розроблено алгоритм аналізу параметрів геліовітроенергетичного обладнання, що базується на визначенні граничних значень межі вкладених витрат. Для технічних засобів використання енергії сонячної радіації теоретично обгрунтовані типорозміри для всіх зон Украіни. Встановлено, що за енергетичними параметрами перевагу мають схеми з вимушеним режимом теплообміну. Параметричні ряди розраховані за основним рядом R40 при коефіцієнтах ефективності колекторів 0,4; 0,6; 0,8. Відхилення значень площ від прийнятих не перевищує 3,5%.

6. Обгрунтовані параметри вітроенергетичного обладнання об'єктів сільськогосподарського виробництва для всіх кліматичних зон України. Встановлено, що використання вітроелектроустановок, побудованих за схемою безпосереднього під'єднання на навантаження, необхідно здійснювати в місцевостях з швидкістю вітру не менше 4 м/с, незалежно від типу вітродвигуна. Використання схем з акумуляцією доцільно в місцевостях з швидкістю вітру не менше 4,3 м/с при умові застосування вітродвигунів з коефіцієнтом потужності більше 0,3. Параметричні ряди розраховані за основним рядом R 40. Відхилення розрахункових значень площ від прийнятих не перевищує 4%.

7. Теоретично досліджено та експериментально визначене мінімальне значення відношення середньорічної швидкості вітру до номінальної для вітроенергетичних установок, що працюють з сільськогосподарським електротехнологічним обладнанням, яке не повинне знижуватись 0,8. Для роботи споживачів І категорії необхідно застосовувати систему стабілізації вихідних параметрів.

8. Встановлено техніко-економічною оцінкою систем утилізації енергії сонячної радіації при вільному та вимушеному режимі теплообміну, що дані засоби економічно ефективно використовувати відповідно:

- для споживачів з навантаженням 0,3 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 166 та 152 днів;

- для споживачів з навантаженням 0,7 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 105 та 90 днів;

- для споживачів з навантаженням 2,0 ГДж в зонах з доцільним періодом більше 145 та 133 днів.

9. Застосування вітроагрегатів з коефіцієнтом потужності 0,18 при безпосередньому навантаженні економічно ефективно в місцях з середньою швидкістю вітру більше 4,6 м/с та з річною тривалістю доцільного періоду. При коефіцієнті потужності вітроагрегата 0,36 - середня швидкість складає 4,3 м/с та тривалість періоду 248 днів. При застосуванні вітроагрегатів з системою акумуляції позитивний річний ефект для установок з коефіцієнтом 0,36 отримується в зонах з середньою швидкістю вітру більше 4 м/с при експлуатації 230 днів на рік.

10. На основі виробничих випробувань проведено техніко-економічні розрахунки геліовітроенергетичного комплексу ( продуктивність 40 кВтг/доб. за теплотою для забезпечення потреб технологічних процесів тваринницьких ферм на широті 48⁰), який дозволяє економити витрати електроенергії більше 12 тис. кВтг на рік ( що складає 34% річних потреб ).

11. Заходи з використання енергії сонячної радіації та вітру викладені в рекомендаціях затверджених Держагропромом України ( пр. № 8, 6.10.87 ), видані і впроваджені у виробництво. На засоби з використання енергії сонячної радіації розроблені вихідні вимоги ( ВТ 46.16.33.01-95 ), які затверджені рішенням НТС МСГП України ( 12. 1995р. ). Методи функціональних випробувань вітроенергетичних установок - КНД 46.16.03.02-95 розроблені разом з УкрЦВТ. Освоєно випуск електроіндукційних нагрівачів (а.с. 1760663) та геліонагрівальних установок на Шабівському дослідно-механічному заводі згідно рішенню Головного управління механізації та електрифікації Госагропрома (пр. прийм. випроб. 18.02.91). Випуск вітроенергетичних установок, що пройшли держвипробування (пр. №01-04-2002(1340102)) освоєний ЗАТ ”Будпластик”

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Журнали, монографії, авторські свідоцтва

1.Корчемний М.О., Головко В.М., Вакал Є.С. Оцінка тривалості періодів використання джерел відновлюваної енергїї в с.г. виробництві. // Зб. праць УНДІМЕСГ.-1986.-№63.-С.38-40. (розробка методичної частини)

2. А.с. 1382079 СССР, МКИ F24j 9/00. Гелиоветроэнергетический комплекс /Н.А.Корчемый, В.М.Головко, В.М.Федоров (СССР).-№3955976; Заявлено 28.05.85. (постановка задачі, формула винаходу)

3. А.с. 1663226 СССР, МКИ F03D 3/06. Ветродвигатель /В.М.Головко, В.Е.Макиевская (СССР).-№4682905/06; Заявлено 25.04.89; Опубл. 15.07.91. Бюл.№26. (постановка задачі, формула винаходу)

4. А.с. 1760653 СССР, МКИ H05B 6/10. Погружной водонагреватель /В.М.Головко, В.Е.Макиевская, В.П.Демков, Н.Г.Ерема (СССР).-№4800278/07; Заявлено 06.03.90; Опубл.07.09.92. Бюл.№33. (постановка задачі, формула винаходу)

5. Корчемный Н.А., Головко В.М. Перспективы использования

нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в с.х. производстве УССР // Сб. трудов ВИМ.-1986.-№108.-С38-42. (розробка методичної частини)

6. Думанский А.И., Касьяненко В.Д., Головко В.М. Использование нетрадиционных источников энергии в сельском хозяйстве.-К.: УкрНИИНТИ., 1987.-36с.- (сер 35.1). (розробка методичної частини)

7. Использование энергии Солнца и ветра в сельском хозяйстве Украины /Н.А.Корчемный, В.П.Машевский, В.М.Головко, В.Е.Макиевская, Н.И.Бутыч, В.Ф.Юрчук, И.Г.Гончар, А.А.Матвийчук, Г.В.Коваль, Д.И.Гойса -К.: Облполиграфиздат.,1989.-102с. (методика розрахунку надходження енергії сонячної радіації та вітру)

8. Корчемний М.О., Головко В.М. Сонце і вітер в одній упряжці //Мех. сільськ. госп.,-1988.-№4.-С.8-9. (розробка методичної частини)

9. Головко В.М., Макиевская В.Е. К вопросу выборки обьекта для исследования энергетических показателей в сельскохозяйственном производстве УССР//Сб. трудов УНИИМЭСХ,-К.,1990.-№71.-С.80-81. (постановка задачі, розробка методичної частини)

10. Головко В.М. Использование возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве УССР//Техн. в с.х.-1991.-№2.-С.24-25.

11. Головко В.М., Юрчук В.Ф., Макиевская В.Е. Рекомендации по

использованию энергии Солнца и ветра в сельскохозяйственном производстве УССР.-К.: Укринформагропром,-1990.-19с. (методика розрахунку надходження енергії сонячної радіації та вітру)

12.Головко В.М. Визначення типорозмірного ряду сонячних водонагрівальних установок для корівників //Зб. праць ІМЕСГ,-К.,1997.-№82.-С81…84.

13. Головко В.М. Визначення величини заміщення традиціних джерел енергією сонячної радіації та вітру в сільськогосподарському виробництві України // Вісник аграрної науки.- 1997.- №10. - С.53-56.

14. Головко В.М. Оцінка ефективності використання установок для утилізації енергії сонячної радіації та вітру //Вісник аграрної науки.- 1997.-№12. - С.45-47.

15. Головко В.М., Матвієвський В.А., Шпік Ю.І. Стаціонарні електроогорожі з вітроелектроагрегатом на пасовищах //Техніка в АПК.- 1997-№4. - С.21. (узагальнення досвіду натурних випробувань)

16. Головко В.М. Енергія сонячної радіації та вітру в рослинництві. //Техніка в АПК.- 1998.-№2. С.16-17.

17. Головко В.М. Визначення параметрів вітроелектроагрегатів для об'єктів сільськогосподарського призначення //Техніка в АПК.- 1997.-№8..-С.11.

18. Головко В.М., Мойсеєнко В.В., Смірнов С.В. Сонячні водонагрівальні установки на молочнотоварних фермах //Техніка в АПК.- 2000.-№2. -С.18. (узагальнення досвіду натурних випробувань)

19. Головко В.М., Постельга С.С. Аналіз електрифікованих технологічних процесів тваринництва з урахуванням використання енергії сонячної радіації та вітру //Зб. наук. Праць УкрНДІПВТ.-Вип. 4(18). - Дослідницьке,-2001. - С.144-146. (узагальнення досвіду натурних випробувань)

20. Головко В.М., Макієвська В.Є. Комбінована геліоелектроіндукційна установка гарячого водопостачанясільськогосподарських об'єктів //Вісник ХДТУСГ”Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України”.- Харьків,- 2001.- вип.6.- С.80-82. (узагальнення досвіду натурних випробувань)

21. Ясенецький В.А., Постельга С.С., Головко В.М. Сільськогосподарському виробництву - екологічно чисту енергію //Техніка в АПК.- 2001.-№7-9. -С.29-32. (узагальнення досвіду натурних випробувань)

22. Головко В.М., Вакал Є.С. Визначення альтернативних рішень побудови структурних схем геліовітроенергетичного обладнання для процесів узгодження з енергопотребами об'єктів сільськогосподарського виробництва//Зб. Праці Інст. електродинаміки НАН України,-К.-2002.-№2,-с.87-90. (постановка задачі, розробка методичної частини)

Збірники праць

23. Корчемный Н.А., Головко В.М. К вопросу резерва экономии энергетических ресурсов //Тез.докл.н.-т.конф.”Проблемы и пути использ. топ.-энер. ресур. в отрасл. нар.хоз. респуб.”-Сумы,-1983.-Вып.1.-c.48-49. (аналіз енергетичних ресурсів)

24. Корчемный Н.А., Головко В.М., Макиевская В.Е. Система автоматического управления гелионагревателями коровника //Тез.докл.н.-т.конф.”Автомат. с.х. производ.”-Кировоград,- 1986.-с.24-25. (методичні питання розробки схеми керування)

25. Корчемный Н.А., Головко В.М., Машевский В.П. К вопросу об основных мероприятиях по экономии электроэнергии в с.х. производстве //Тез.докл.всесоюз. н.т. семін.”Опыт электрификации с.х. на основе ускорен. н.-т. прогресса.”-Л.,-1987.-с.50. (аналіз вкладу поновлюваних джерел енергії в питання енекономії енергоресурсів)

26. Нормы потребления электроэнергии в сельскохозяйственном производстве / Н.А.Корчемный, В.П.Машевский, В.М.Головко, В.Е.Богачева. -К.:Урожай., 1987.-52с. (розрахунок питомих норм споживання електроенергії)

27. Головко В.М. Солнечная водонагревательная установка для малых ферм //Тез.докл. ІІ Всесоюз.н.-т. конф. “Энергосберегающее оборудование для АПК.”,-М.:-1990.-с.83-84.

28. Головко В.М., Макиевская В.Е. Солнечная энергия в теплоснабжении животноводческих ферм Украины //Тез.докл н.-.конф.”Сельскохозяйственная теплоэнергетика.”,-Севастополь.,-1992.-с.40. (визначення впливу сонячної енергії на економію енергії)

29. Головко В.М., Макієвська В.Є, Демков В.П. Індукційний водонагрівач. //Тез.допов.н.-т.конф.”Інженер.-техн. забезпеч. вироб. с.г. продукції в нових умовах господар.”-К.,-1993.-с.152-153. (методичні положення вибору параметрів нагріва)

30. Головко В.М., Макієвська В.Є. До питання визначення типорозмірного ряду засобів використання енергії сонячної радіації та вітру //Тез.допов. н.-т.конф. “Енергозберігаючі технолог. та техн. засоби для вироб. с.г. продукції.”-К.,-1993.-с.152-153. (методичні положення визначення типорозмірних рядів

31. Гірчено М.Т., Пастушенко В.С., Жоров В.І., Головко В.М. Застосування адсорбентів вологи в якості геліоакумуляторів// Тез.доповн.-т.конф. “Енергозберігаючі технолог. та техн. засоби для вироб. с.г. продукції.”-К.,-1993.-с.158-159. (аналіз застосування геліоакумуляторів)

32. Головко В.М., Макієвська В.Є. Визначення типорозмірних рядів вітроелектроустановок для сільськогосподарських споживачів //Тез.допов.н.-т.конф.”Міжнародна н.-т. конф. з питань розвит. мех., електр., та авт. с.г. вироб. в умовах ринкових відносин.”-К.,-1994.-с.212. (запропонований загальний принцип визначення типорозмірних рядів вітроелектроустановок)

33. Головко В.М., Макієвська В.Є. До питання технікоекономічного обгрунтування застосування геліонагрівальних установок на тваринницьких фермах //Тез.допов.н.-т.конф.”Міжнародна н.-т. конф. з питань розв. мех., електр., автомат. та техн. сервісу АПК в умовах ринкових віднос.”-К.,-1995.-с.222. (методика технікоекономічного обгрунтування застосування геліонагрівачів)

34. Гірченко М.Т., Жоров В.І., Головко В.М. Шляхи енергозбереження в технологічних процесах сільськогосподарського виробництва //Тез.допов. Міжнарод. н.-т.конф.”Випробування, прогнозування і адаптація до вирбн. умов вітзизн. та зарубіжн. техніки та технолог. для рослин. та тварин.”- Дослідницьке,-1995.-с.30- 31. (аналіз шляхів застосування енергії сонячної радіації та вітру в сільськогосподарському виробництві)

35. Головко В.М. Визначення технікоекономічних показників геліо- та вітроелектроустановок в с.г. виробництві //Тез.допов.н.-т.конф.”IV науково-практична конф. з питань розв. й впровадж. техн. викорис.нетрад. і відновл. джерел енергії”-К.,-1995.-с.19.

36. Головко В.М. Геліоустановка гарячого водопостачання тваринницьких ферм //Тез.допов.на щорічн. конференція “Енергоком-96",-К.,-1996.-с.37.

37. Головко В.М. До питання визначення об'єму застосування енергії сонячної радіації та вітру в сільськогосподарському виробництві України //Тез.допов. на ”V Наук.-практ. конф. з питань розвитку й впровадж. техніки і технологій, викор. нетрад. і відновл. джерел енергії. -К.,- 1996.-с.65.

38. Головко В.М., Солодаренко П.І. Контроторний вітроагрегат для культурних пасовищ //тез.допов. IV н.-т.конф.”Розвиток і впровадж. техніки і технол. викорис. нетрад. і відновл. джерел енергії “ ,-Крим.-1997.-с.18. “Енергозберігаючі технолог. та техн. засоби для вироб. с.г. продукції.”-К.,-1993.-с.152-153.(аналіз конструкції установки)

39. Головко В.М. Визначення параметрів геліовітроенергетичного обладнання для застосування в технологічних процесах рослинництва та тваринництва //Тез. Міжнар. н.-т. конф. “Випроб.. техніка і технології для с.-г. виробн. на рубежі ХХІ сторіччя”.-Дослідницьке,- 1998.-с.132.

Размещено на Allbest.ru