Search

This paper reports a study into efficiency of the application of hybrid solar collectors, which can simultaneously generate both electricity and thermal energy to supply power to multi-storey buildings. The novelty of the work is that efficiency was predicted taking into consideration the dynamics over recent years and by extrapolating trends in prices up to the year2045 inthe market of renewable energy, in contrast to existing approaches that disregard their likely change over the considered period. The results of calculations were used to model a predicted market value of the equipment, taking into consideration a reduction in its price due to the improved technology for manufacturing the collectors, their installation, and operating costs, over a specified period. In this case, the dynamics in the «basic» and «green» tariffs for solar electric and thermal energy were considered. Values for the coefficients of determination have confirmed sufficient adequacy of the derived models. An example has been provided for determining the electric and thermal loading on a multi-apartment building equipped with gas stoves; the proper equipment for a hybrid solar collector has been selected. The structures and procedures have been proposed for connecting a hybrid collector to the systems the supply electricity and heat to the building. The collector’s modules the type of ATMOSFERA F2PV are arranged at the roof of the building, whose electric components are connected, through an inverter, to the inlet-distributor device in a building or to the low-voltage buses at a power substation with a voltage of 10/0.4 kV, which powers the building. A heat-carrier is fed from the collector, through storage capacities, to a thermal unit into the system of hot water supply and heating of the building. The obtained results of the study have made it possible to predict a probable energy efficiency (the amount of saved conventional fuel), economic (net discounted profit) and environmental effi, Исследована прогнозная эффективность применения гибридных солнечных коллекторов, способных одновременно генерировать как электрическую, так и тепловую энергию для энергоснабжения многоквартирных домов. Новизна работы заключается в том, что прогнозирование проводилось с учетом динамики за последние годы и экстраполяции трендов цен до 2045 года на рынке возобновляемой энергетики, в отличие от существующих подходов, которые не учитывают изменение их за рассматриваемый период.По результатам моделирования получена прогнозная вероятностная рыночная стоимость оборудования с учетом его удешевления в результате совершенствования технологии изготовления коллекторов, монтажа и эксплуатационных расходов. При этом учтена динамика «основного» и «зеленого» тарифов на солнечную электрическую и тепловую энергию. Значения коэффициентов детерминации подтвердили достаточную адекватность полученных моделей. Приведен пример определения фактической электрической и тепловой нагрузки многоквартирного дома с газовыми плитами и выбрано соответствующее оборудование гибридного солнечного коллектора. Предложены конструкции и схемы присоединения гибридного коллектора к системам электро- и теплоснабжения дома. Модули коллектора ATMOSFERA F2PV предусматривается расположить на крыше дома, электрическая часть которого через инвертор присоединяется к вводно-распределительному пункту дома или к шинам низкого напряжения подстанции напряжением 10/0,4 кВ, от которой питается дом. Теплоноситель от коллектора через накопительную емкость подается в теплопункт в систему горячего водоснабжения и отопления дома. По результатам расчетов прогнозирована вероятностная энергетическая эффективность (количество сбережения традиционного топлива, т у. т.), экономическая (чистый, дисконтированный доход, €), экологическая эффективность (уменьшение выбросов, которые способствуют планетарному потеплению климата, т). Срок окупаемости определен последовательным расчетом чистого дохода для каждого года за весь период реализаци, Досліджено прогнозну ефективність застосування гібридних сонячних колекторів, що здатні одночасно генерувати як електричну, так і теплову енергію для енергопостачання багатоповерхових будинків. Новизна роботи полягає у тому, що прогнозування ефективності проводилося з урахуванням динаміки за останні роки та екстраполяції трендів цін до 2045 року на ринку відновлювальної енергетики, на відміну від існуючих підходів, що не враховують їх імовірну зміну за період, що розглядається. За результатами розрахунків змодельоване прогнозну ймовірну ринкову вартість обладнання, з урахуванням його здешевлення через удосконалення технології виготовлення колекторів, монтажу та експлуатаційних витрат за вказаний період. При цьому враховано динаміку «основного» та «зеленого» тарифів на сонячну електричну і теплову енергію. Значення коефіцієнтів детермінації підтвердили достатню адекватність отриманих моделей. Наведено приклад визначення електричного та теплового навантаження багатоквартирного будинку з газовими плитами та вибране відповідне обладнання гібридного сонячного колектора. Запропоновані конструкції та схеми приєднання гібридного колектора до систем електро- та теплопостачання будинку. Модулі колектора типу ATMOSFERA F2PV розташовуватимуться на даху будинку, електрична частина якого через інвертор приєднується до ввідно-розподільного пристрою будинку або до шин низької напруги підстанції напругою 10/0,4 кВ, від якої живиться будинок. Теплоносій від колектора через накопичувальні ємкості подається в теплопункт в систему гарячого водопостачання та опалення будинку. За отриманими результатами дослідження прогнозовано ймовірну енергетичну ефективність (кількість заощадження традиційного палива, т у. п.), економічну (чистий дисконтований прибуток, €), екологічну ефективність (зменшення викидів, що сприяють планетарному потеплінню клімату, т). Термін окупності визначено послідовним розрахунком чистого доходу для кожного року за весь період реалізації інвестиційних вкладень у разі

We have investigated the process of constructing the charts of electrical load, as well as electricity consumption, of many-storied apartment houses in a city's neighborhood, taking into consideration the fractal structure and the existence of a long-term dependence, inherent to self-affine stochastic processes. The results from studying daily, weekly, monthly, yearly charts have shown the presence of fractal properties and the existence of short-term and long-term memory. This makes it possible, in order to efficiently predict and control power consumption, to apply a fractal analysis, which establishes the dependence of future values on retrospective information. Feature of the current study is determining a critical value for the Hurst exponent, approaching which leads to that the system loses stability and enters an unstable state under which the parameters are changing rapidly. The Hurst exponent can be transformed into fractal dimensionality, which is a measure for the complexity of a load chart. In the theory of fractal sets and fractal geometry, of significant importance are the self-similar and fractal sets. By using the specified properties of the fractal, this study has proven the existence of a fractal principle in the formation of the dynamics of electrical load on civilian targets using the example of power consumption by many-storied apartment houses within a city's neighborhood. The calculation of the Hurst exponent has made it possible to determine that the series is persistent and suitable for adequate prediction and efficient energy consumption management. The relevance of the current research is predetermined by the application of a fractal analysis to electricity consumption pattern particularly by civilian objects, since the scientific literature analyzes and predicts the processes that form electric load structure on energy systems, at industrial enterprises, Исследован процесс формирования графиков электрической нагрузки, электропотребления многоэтажных жилых домов микрорайона города с учетом фрактальной структуры и наличию долгосрочной зависимости, свойственной самоаффинным стохастическим процессам. Результаты исследования суточных, недельных, месячных, годовых графиков показал наличие фрактальных свойств и наличие краткосрочной и долгосрочной памяти. Это позволяет для эффективного прогнозирования и управления электропотребления использовать фрактальный анализ, устанавливающий зависимость будущих значений от ретроспективной информации. Особенностью исследования является определение критического значения показателя Хэрста, при приближении к которому система теряет устойчивость и переходит в нестабильное состояние, при котором параметры быстро меняются. Показатель Хэрста может быть преобразован во фрактальную размерность, которая является показателем сложности графика нагрузки. В теории фрактальных множеств и фрактальной геометрии значительную роль играют самоподобные и фрактальные множества. Используя указанные свойства фрактала, в работе доказано наличие фрактального принципа формирования динамики электрической нагрузки гражданских объектов на примере электропотребления многоэтажных жилых домов микрорайона города. Расчет показателя Хэрста предоставил возможность определить, что ряд является персистентным и пригодным для адекватного прогноза и эффективного управления электропотреблением. Актуальность исследования заключается в применении фрактального анализа поведения электропотребления именно к гражданским объектам, поскольку в научной литературе анализируются и прогнозируются процессы формирования структуры электрической нагрузки энергосистем, промышленных предприятий, Досліджено процес формування графіків електричного навантаження багатоповерхових житлових будинків мікрорайону міста з огляду фрактальної структури і наявності короткотермінової та довготривалої залежності, властивої самоафінним стохастичним процесам. Результати дослідження добових, тижневих, місячних, річних графіків показав наявність фрактальних властивостей та наявність короткотермінової і довготривалої пам’яті. Це дозволяє для ефективного прогнозування і керування електроспоживання використовувати фрактальний аналіз, який встановлює залежність майбутніх значень від ретроспективної інформації. Особливістю дослідження є визначення критичного значення показника Херста, при наближенні до якого система втрачає стійкість та переходить у нестабільний стан, за якого параметри швидко змінюються. У теорії фрактальних множин і фрактальної геометрії значну роль відіграють самоподібні і фрактальні множини. Використовуючи зазначенні властивості фракталу, в роботі доведено наявність фрактального принципу формування динаміки електричного навантаження цивільних об’єктів на прикладі електроспоживання багатоповерхових житлових будинків мікрорайону міста. Розрахунок показника Херста надав можливість визначити, що ряд є персистентним і придатним для адекватного прогнозу та ефективного управління електроспоживанням. У перспективній моделі короткострокові прогнози навантаження є вихідною інформацією для формування заявок щодо об’єму електроенергії при укладанні договорів між суб’єктами енергоринку – енергогенерувальними та електропостачальними компаніями і потужними електроспоживачами. Актуальність дослідження полягає у застосуванні фрактального аналізу поведінки електроспоживання саме до цивільних об’єктів, оскільки в науковій літературі аналізуються процеси формування і прогнозування електричного навантаження енергосистем, промислових підприємств