При використанні гідропотенціалу малих річок Україна може досягти значної економії паливно-енергетичних ресурсів. Розвиток малої гідроенергетики сприятиме децентралізації загальної енергетичної системи: розв’яже ряд проблем в енергопостачанні віддалених і важкодоступних районів сільської місцевості та керуванні гігантськими енергетичними системами; вирішиться цілий комплекс проблем в економічній, екологічній та соціальній сферах життєдіяльності та господарювання в сільській місцевості, в тому числі і в районних центрах. Загальний гідроенергетичний потенціал малих річок України становить біля 12,5 млрд. кВт*год., що складає біля 28 % загального гідропотенціалу всіх її річок. Міні- ГЕС та мікро-ГЕС можуть стати потужною основою енергозабезпечення для всіх регіонів Західної України, а для деяких районів Закарпатської та Чернівецької областей – джерелом повного автономного енергозабезпечення. У 2004 році науковці Національного авіаційного університету презентували розробку гнучкої енергопоглинальної поверхні для хвильової електростанції, яка за принципом перетворення енергії хвиль принципово відрізнялась від існуючих та була спроможна виробляти електроенергію при будь-яких надзвичайних збуреннях поверхні моря. Синусоїдальний гелікоїд, який створюється із плоскої стрічки при обертанні її відносно осі (валу) поверхневими хвилями на морях, здатний створювати обертальний момент і передавати потужність до генератора електроенергії. Якщо штучно створити синусоїдальний гелікоїд під реальну швидкість потоку в річці, то можна отримати той же ефект, а геометрія гелікоїда буде оптимальною – створено природою. Поверхня енергопоглинального елемента мікро-ГЕС в процесі її пересування під дією енергії потоку води розраховується на один режим найбільшого навантаження її основних вузлів. Для прийняття рішення на виготовлення окремих вузлів станції після встановлення необхідної потужності від замовника, енергетичного потенціалу річки безпосередньо на місці встановлення станції (швидкість течії, глибина, обмеження за довжиною та ін.) необхідно провести розрахунки згідно методики визначення енергетичних показників і геометричних розмірів мікро-ГЕС.
Розвиток світової енергетики в останнє десятиріччя все більше орієнтується на нові, екологічно чисті технології, які базуються на відновлюваних джерелах енергії. Виробництво «зеленої електроенергії» стимулюється у багатьох країнах. Енергія морських хвиль відрізняється набагато більшою питомою потужністю, ніж енергія вітру і сонця. Середній показник потужності океанічного коливання досягає приблизно 15 кВт/м. Показник потужності тим більший, чим більшою є висота хвиль. При висоті 2 м він досягає величини у 80 кВт/м. У 2004 році науковці Національного авіаційного університету на засіданні Секції прикладних проблем НАН України презентували розробку гнучкої енергопоглинальної поверхні для хвильової електростанції, яка за принципом перетворення енергії хвиль принципово відрізнялась від існуючих та була спроможна виробляти електроенергію при будь-яких надзвичайних збуреннях поверхні моря. Розроблено методику визначення потужності модуля хвильової електростанції з енергопоглинальною поверхнею для використання в умовах закритого моря. Доказано можливість використання хвильової електростанції з такими перевагами, а саме: - значно спрощується конструкція хвильової електростанції за рахунок відсутності системи занурення при надзвичайних погодних умовах; - значно збільшуються показники міцності всіх складових систем та вузлів хвильової електростанції; - з’являється можливість використання надводних платформ, що створює умови для діагностування стану вузлів та технічного обслуговування. Проведено розрахунок змінення потужності модуля хвильової електростанції довжиною енергопоглинальної поверхні 9 м та діаметром 1 м при зменшенні амплітуди в інтервалі від а = 0,5 м до а = 0,1 м. Відзначено, що при зменшенні амплітуди хвилі від а = 0,5 м до а = 0,4 м відбувається сильне зниження потужності (у 1,5 рази).
Розглянуто можливості реалізації вимог водневої стратегії ЄС (EU Hydrogen Strategy), яка передбачає широке використання водню як енергоносія для тих галузей, які не можна електрифікувати, і має за мету довести викиди вуглекислого газу промисловими об’єктами до нуля. Важливим елементом стратегії є розвиток проектів водневої енергетики в рамках підготовки до програми H2Ready, тобто впровадження комплексного підходу щодо можливості транспортування в газотранспортних та газопровідних мережах сумішей природного газу з воднем із вмістом останнього до 20%. Проведено розрахунки режимів роботи ГПА компресорної станції для різної концентрації водню газо-водневої суміші за двома незалежними методиками, що дозволило оцінити достовірність отриманих результатів та зробити відповідні висновки щодо можливості використання наявного обладнання компресорної станції для транспорту газо-водневої суміші магістральним газопроводом. Доведено, що збільшення концентрації водню в газо-водневій суміші призводить до зменшення її енергетичної цінності, але за рахунок зменшення відносної по повітрю густини суміші число Воббе практично не змінюється, тому газо-воднева суміш може бути замінником природного газу. Показано, що збільшення концентрації водню в газо-водневій суміші при її транспортуванні магістральним трубопроводом призводить до збільшення частоти обертання ротора нагнітача, що призводить до необхідності збільшення потужності приводу ГПА компресорної станції,. Отже, є необхідним проведення реконструкції компресорної станції, а саме заміна приводу з більшою потужністю або зміни конструкції проточної частини нагнітача. Зроблено висновок, що використання наявної інфраструктури ГТС України для транспортування газо-водневої суміші можливо при концентраціях водню до 4%.
Потужність хвиль Світового океану оцінюється приблизно в 10...90 млрд кВт, з яких 2,7 млрд кВт може реально бути використане людством. Світовий океан займає 75 % поверхні Землі і є гігантським акумулятором енергії Сонця. Він трансформує її енергію хвиль, вітра, океанських течій. Сучасна цивілізація навчилася перетворювати ці види енергії в електрику. Сонце невичерпне джерело, тому енергія Світового океану практично необмежена. Спільними зусиллями науковців Національного авіаційного університету, Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова та Інституту гідромеханіки НАН України за ініціативою НВФ «Крок-1» (м. Київ) створена, виготовлена та випробувана конструкція хвильової електростанції з гнучким енергопоглинальний елементом, яка принципово відрізняється від всіх сучасних аналогів. Розроблено методику визначення потужності модуля морської хвильової електростанції з енерго-поглинальним елементом під час збільшення величини і амплітуди хвилі моря відносно розрахункового значення, яка дозволяє виконувати розрахунки таких станцій при любій комбінації геометричних параметрів для хвиль стандартної форми. Залежно від акваторії моря, сезонного впливу атмосфери, потреби споживачів електроенергії приймається рішення на визначення геометричних параметрів станції (довжина, радіус енергопоглинального елемента та ін.). Визначено, що ширина енергопоглинального елемента не впливає на величину частоти обертання установки. Під час збільшення амплітуди хвилі відносно розрахункової величини частота обертання ротора сильно зменшується. Представлено результати розрахунку змінення потужності морської станції довжиною 9 м та R/b = 2 під час збільшення амплітуди коливання поверхні моря.
For the first time, the article analyzes the efficiency of the booster compressor station's TCU based on the data of its operation based on the gas-dynamic processes that take place in the gas compressor impeller. The limiting modes and the possibility of work of a multistage booster compressor station of a gas field at a late stage of its operation at low reservoir pressures have been determined, which makes it possible to carry out a set of measures for the choice of equipment and modes of work TCU. The implementation of the measures makes it possible to minimize the negative impact work of TCU on the environment and to optimize the material and monetary costs of natural gas transportation. On the basis of the presented algorithm, a method has been developed for calculating the efficiency of the gas-pumping equipment of the second stage of a compressor station, which pumps natural gas from a group of gas fields at a late stage of their operation into the main gas pipeline. As an approbation of the proposed methodology, the dispatching data of the second stage of the compressor station in two versions: operation with one and with two gas compressor units are considered. The calculation results are presented in tables. It is concluded that, regardless of the fact that the inlet pressure is low, and the flow path of the gas compressor is seven-stage, the work of friction forces and the work of thermal forces in the impeller of the gas compressor are relatively small relative to the value of adiabatic work, which is directly used to compress natural gas. The design and geometrical dimensions, the number of blades for each stage of the gas compressor, based on the operating conditions, are well chosen. The indicator efficiency of the gas compressor is 71%. The fuel gas consumption of the blower drive for pumping 1000 m3 is 17 m3. During the operation of a compressor station with two gas compressor units, the productivity of one compressor decreased to 75 thousand m3 / hour with an average productivity of the compressor station of 150 thousand m3 / hour. In this case, the gas compression ratio increased to ε = 3.2, and the polytropic index decreased from 1.44 to 1.34. The work of the frictional forces and the work of thermal forces are even smaller in comparison with the adiabatic work, and the indicator efficiency of the gas compressor increased to 85%. Therefore, the operation of a compressor station with two TCU is more efficient than with one. However, the fuel gas consumption of the blower drive for pumping 1000 m3 when the compressor station operates with two TCU is 23 m3, and the effective power on the blower shaft is 3750 kW, which is much less than the nominal value. This means that efficient operation of two blowers in parallel is impossible due to insufficient productivity of the natural gas field. This increases the consumption of fuel gas, which leads to an increase in emissions of carbon dioxide into the atmosphere. Therefore, for the effective operation of the compressor station, it is necessary to reconstruct the first stage in order to increase its productivity, to increase the working pressure at the inlet to the compressor of the second stage of the booster compressor station
Marine energy is most abundant source of non-traditional energy. It is vital to collect this clean energy by converting mechanical movement of energy converter structural element to any other form of power and create device to harvest the most concentrated source of raw energy provided by nature. With combined effort from members of National Aviation University, Admiral Makarov National University of Shipbuilding and Institute of Hydromechanics of NAS Ukraine a breakthrough version of water energy converter was successfully designed, created and tested in a field. Designing a marine energy converter that will be durable, efficient and easy to install\maintain has been the ultimate goal of research teams across the globe for a while. Marine energy applied on flexible surface will apply mechanical force to move physical body in maximum length of wave amplitude. Thus that is possible to determine power density as a value of energy that is required to move a unit of surface to wave height. This specific design of marine energy converter can be used both on surface and submerged states and power output that is provided by energy converter can be calculated for any requested set up by following algorithm provided in article. Authors pointed out that power of water energy converter will be subjected by take-off element unit area to radius ratio and will drastically drop with b/R ≥ 0.5. Article offers calculations and graphs for water energy converter with of 9m length and power take-off element unit area to radius ratio b/R = 2 that are designed for wave amplitude of a = 1,5 m. Taking presented graphs for power output in mind, geometrical dimensions of energy converter can be calculated for specific wave amplitude.
The article suggests that Wobbe Index is one of the main criteria when determining quality of natural gas for natural gas Interchangeability from different sources ДСТУ ISO:13686:2016. For effective natural gas combustion the Wobbe Index Ws gas of should not differ form Ws of gas G20 by more than 2 percent. Especially in cases where equipment designed precisely to work with G20 gas. In that case it is necessary to adjust gas pressure or substitute machine design for different gas usage. Methane number that is corrected by Wobbe Index could be another criteria of quality of gas determination. Authors suggest minimal methane number of MN=65 defined by EN 16726:2015 is not sufficient. It is proven that even in case of higher combustion energy output for gas with Wobbe Index significantly lower of G20 gas test values the overall efficiency of using this gas in particular burner system is much lower. Flame flow for natural gas in streams M166 and M208 is closer to wrinkles due to chemical mixture of gas and natural gas in M1204 stream creates "yellow tipping" due to incomplete combustion, sulfur content similar to G21 test gas. With mediocre combustion energy output same burners consume more natural gas to provide same amount of energy. Natural gas from stream M404 has almost ideal mixture of components. Its Wobbe Index is 50,41 MJ/Nm3 but hydrocarbon dew point of 15.3 °C at P=3.92 MPa. That indicates relative humidity of 100%. Specific humidity of gas in stream is 0.44 grams per cubic meter that is dangerous for creating natural gas hydrates, solid clathrate compounds that may damage machinery or obstruct pipeline flow. Authors suggest to provide certain set of actions to process natural gas into so called clean “pipeline quality dry gas” at wells or gas-processing plants to improve gas parameters to be closer to European Union standards. As for government policies they have to be reworked from using “energy saving” term to “energy efficiency” term and start improving on efficient usage of natural gas by approving and applying newest energy efficient technologies and machinery into gas transport\consumer network.
Marine energy (also sometimes referred as Global Ocean power) contains enormous energy potential carried by ocean waves, tides, salinity and temperatures differences. This is vast and mostly untapped source of renewable and clean energy that can provide 20,000–80,000 terawatt-hours per year (TWh/y) of electricity (according to year 2007 International Energy Agency annual report on Ocean Energy Systems IEA-OES). When evaluating wave energy as a source of electricity it is important to understand engineering challenges of chosen approach. Common flaw of typical wave energy converters designed and currently in use around world is a vulnerability to sudden changes in environment conditions during storms that could greatly differ from conditions used for calculations. Problem of destructive influence of waves during sudden changes in wind force and direction is solved by flooding of a power take-off element and a platform to the depth where parameters of waves met calculation values, without station operational mode change. Thus consumers stably receive the declared quantity of the electric power. Important issue is to choose correct materials for parts of wave energy converter, especially power take-off element, due to increased forces applied during storms. Environmental concerns of marine energy developments are to consider influence of engineered structure on ocean fauna and flora therefore: - wave converters have to take away energy from ecosystem without disrupting usual nature processes; - consider risk of marine mammal, fish and plants being struck by energy converter's turbine blades; physical presence of marine energy project to alter the behavior of ecosystem flora and fauna by attraction or avoidance; - potential effect on nearfield and farfield marine environment and processes as sediment transport or water quality. Suggested method allows to create water energy converter according to water area seasonal conditions and atmospheric environmental conditions. Using this method will determine forces that affect power take-off element. After calculations are finished the information about velocity diagrams and stress-strain curves along power take-off element radius will allow to engineer the form of power take-off element and choose corresponding materials for certain parts.
The article suggests that Wobbe Index is one of the main criteria when determining quality of natural gas for natural gas Interchangeability from different sources ДСТУ ISO:13686:2016. For effective natural gas combustion the Wobbe Index Ws gas of should not differ form Ws of gas G20 by more than 2 percent. Especially in cases where equipment designed precisely to work with G20 gas. In that case it is necessary to adjust gas pressure or substitute machine design for different gas usage. Methane number that is corrected by Wobbe Index could be another criteria of quality of gas determination. Authors suggest minimal methane number of MN=65 defined by EN 16726:2015 is not sufficient. It is proven that even in case of higher combustion energy output for gas with Wobbe Index significantly lower of G20 gas test values the overall efficiency of using this gas in particular burner system is much lower. Flame flow for natural gas in streams M166 and M208 is closer to wrinkles due to chemical mixture of gas and natural gas in M1204 stream creates "yellow tipping" due to incomplete combustion, sulfur content similar to G21 test gas. With mediocre combustion energy output same burners consume more natural gas to provide same amount of energy. Natural gas from stream M404 has almost ideal mixture of components. Its Wobbe Index is 50,41 MJ/Nm3 but hydrocarbon dew point of 15.3 °C at P=3.92 MPa. That indicates relative humidity of 100%. Specific humidity of gas in stream is 0.44 grams per cubic meter that is dangerous for creating natural gas hydrates, solid clathrate compounds that may damage machinery or obstruct pipeline flow. Authors suggest to provide certain set of actions to process natural gas into so called clean “pipeline quality dry gas” at wells or gas-processing plants to improve gas parameters to be closer to European Union standards. As for government policies they have to be reworked from using “energy saving” term to “energy efficiency” term and start improving on efficient usage of natural gas by approving and applying newest energy efficient technologies and machinery into gas transport\consumer network.
Use of sea wave’s energy is the extremely necessary. Scientific development for creation of wave energy stations, are extraordinarily actual. Wave energy station is able effectively to work at any size of waves, because form of energetically absorbing element is self-regulated under the action of waves. Problem of destructive influence of waves during sharp change of force of a wind and as consequence of amplitude of fluctuations of a surface of the sea, it is solved by flooding is a energetically absorbing element and a platform of station on depth, where fluctuations of waves correspond to calculation values, without change of an operating mode of the station. Thus consumers stably receive the declared quantity of the electric power. In article for the first time calculations of power take-off element length dependencies of wave length during WEC submersion and algorithms of such calculations are presented. Changes of length in power take-off element on working surface are in belt form are accounted for.
In the article criteria of possible turbine flow meters calibrations with natural gas parameters fluctuations are determined Article presents experimentation results of natural gas parameters influence on processes that occur in turbine flow meters. In the article criteria of possible turbine flow meters calibrations with natural gas parameters fluctuations are determined. It is known that metrological parameters of the turbine flow meter in operating systems will deter from certificated values. With pressure, temperature or other fluctuations of a flow physical parameters the flow meter's results will occur within of a error space determined by Reynolds number equation for current flow passing through turbine grille. With Reynolds numbers constant aspect ratio the relative error of a flow meter will stay irrelevant of type of the environment. It is suggested to use value as a criterion that is not affected by thermodynamic parameters and physical characteristics of a environment but of turbine grille model and mechanical state of a flow meter. Turbine flow meter SM-RI-X-KG1000, DN200 was used for experiment with flow volume varies of 80 m3/h to 1600 m3/h and pressure varies of 100 kPa to 700 kPa. Results of theoretical calculations and experimental research data for Reynolds number ratio is shown on a graph of a turbine flow meter speed on pressure dependency. It is determined that flow meter designed for low-pressure environment should be calibrated for actual range of operating environment pressure and temperature values. ДСТУ EN 12261:2006. «Лічильники газу турбінні. Загальні технічні умови», that allows usage of gas flow meter designed for 100mbar environment in set up with 4bar of absolute gas pressure should be corrected. For improving of quality and precision of gas flow measurement, calibration of gas flow meters, designed for 5bar of absolute gas pressure, should be performed in an actual working environment keeping in mind range of realistic pressure and temperature fluctuations. Calibrations of gas flow meters that designed for gas pressure environment exceeding 5bar could be performed with environment that keeps defined Reynolds numbers ratio constant.
Developed method of calculation of depth immersion of the marine power station with the taking in element of rotor type at the increase of height of marine waves.
Optimum supersonic gas ejector design procedure for application as pressure stabilizer at the inlet to compressor power installation is developed.
Calcul de l'equation de similitude pour les coefficients locaux de transfert de chaleur avec correction des effets de courbure des lignes de courant, des ecoulements croises dans la couche limite, de la laminarisation de l'ecoulement et du gradient de pression longitudinal
