Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage
The paper proposes an alternative scheme of guaranteed electricity and heat supply of an energy-insulated facility with a high potential of wind energy without the use of imported or local fuel. The scheme represents a wind power complex containing the park of wind generators located at the points w...
| Published in: | Alternative Energy and Ecology (ISJAEE) |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Format: | Article in Journal/Newspaper |
| Language: | Russian |
| Published: |
Международный издательский дом научной периодики "Спейс
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724 https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.16-18.12-26 |
| _version_ | 1828668358460964864 |
|---|---|
| author | S. I. Nefedkin A. O. Barsukov M. I. Mozgova M. S. Shichkov M. A. Klimova С. И. Нефедкин А. О. Барсуков М. И. Мозгова М. С. Шичков М. А. Климова |
| author_facet | S. I. Nefedkin A. O. Barsukov M. I. Mozgova M. S. Shichkov M. A. Klimova С. И. Нефедкин А. О. Барсуков М. И. Мозгова М. С. Шичков М. А. Климова |
| author_sort | S. I. Nefedkin |
| collection | Alternative Energy and Ecology (ISJAEE) |
| container_issue | 16-18 |
| container_start_page | 12 |
| container_title | Alternative Energy and Ecology (ISJAEE) |
| description | The paper proposes an alternative scheme of guaranteed electricity and heat supply of an energy-insulated facility with a high potential of wind energy without the use of imported or local fuel. The scheme represents a wind power complex containing the park of wind generators located at the points with high wind potential. The wind generators provide guaranteed power supply even in periods of weak wind. For heat supply of the consumer, all surplus of the electric power goes on thermoelectric heating of water in tanks of accumulators, and also on receiving hydrogen by a method of electrolysis of water. The current heat supply is carried out with the use of hot water storage tanks, and the heat supply during the heat shortage is carried out by burning the stored hydrogen in condensing hydrogen boilers. We have developed the algorithm of calculation and the program "Wind in energy" which allows calculating annual balance of energy and picking up necessary quantity of the equipment for implementation of the scheme proceeding from the annual schedule of thermal and electric loading, and also potential of wind energy in the chosen region. The calculation-substantiation of the scheme proposed in relation to the real energy-insulated object Ust-Kamchatsk (Kamchatka) is carried out. The equipment for the implementation of an alternative energy supply scheme without the use of imported fuel is selected and compared with the traditional energy supply scheme based on a diesel power plant and a boiler house operating on imported fuel. With the introduction of an alternative power supply scheme, the equipment of the traditional scheme that has exhausted its resource can be used for backup power supply. Using climate databases, a number of energy-insulated facilities in the North and East of Russia with high wind energy potential are considered and the conditions for the successful implementation of the energy supply scheme are analyzed. This requires not only a high average annual wind speed, but also a minimum number of days ... |
| format | Article in Journal/Newspaper |
| genre | Kamchatka |
| genre_facet | Kamchatka |
| geographic | Ust’-Kamchatsk |
| geographic_facet | Ust’-Kamchatsk |
| id | ftjisjaee:oai:oai.alternative.elpub.ru:article/1724 |
| institution | Open Polar |
| language | Russian |
| long_lat | ENVELOPE(162.484,162.484,56.225,56.225) |
| op_collection_id | ftjisjaee |
| op_container_end_page | 26 |
| op_doi | https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.16-18.12-26 |
| op_relation | https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724/1488 Голубчиков, С. Энергетика Севера: проблемы и пути их решения / С. Голубчиков // Энергия. – 2002. – № 11. – С. 35–39. Официальный сайт компании «Vestas» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.vestas.com/. – (Дата обращения: 25.06.2019.). Возобновляемые источники энергии: Курс лекций. Под редакцией А.А. Соловьева, С.В. Киселевой. – М.: Издательство Университетская книга, 2018. – 296 с.; ISBN 978-5-91304-389-4 Фортов, В.Е. Возобновляемые источники энергии для энергоснабжения потребителей в России / В.Е. Фортов, О.С. Попель // Энергетический вестник. – 2010. – № 1 (8). – С. 9–29. Виссарионов, В.И. Теоретические основы энергетики возобновляемых источников / В.И. Виссарионов, В.И. Дерюгин, С.В. Крувенкова. – М.: Издательский дом МЭИ. – 2008. – 276 с. Нефедкин, С.И. Автономные энергетические установки и системы: учебное пособие / С.И. Нефедкин. – М.: Издательство МЭИ, 2018. – 220 с. ISBN 978-5-7046-1847-8 Обоснования инвестиций в строительство шести ветродизельных комплексов мощностью 11 000 кВт в Камчатском Крае Дальневосточного Федерального Округа РФ, отчет компании Activity, Москва 2014. – Режим доступа: http://activityllc.com/projects. – (Дата обращения: 25.05.2019.). Холдинг АО «РАО Энергетические системы Востока» (АО «РАО ЭС Востока»). – Режим доступа: http://www.rao-esv.ru. – (Дата обращения: 25.05.2017.). Попель, О.С. Современные виды электрохимических накопителей и их применение в автономной и централизованной энергетике / О.С. Попель, А.Б. Тарасенко // Теплоэнергетика. Энергоэксперт. – 2011.– № 3. – С. 26–35. Коровин, Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки / Н.В. Коровин. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 208 с. ил. Кулешов, Н.В. Электрохимические технологии в водородной энергетике / Н.В. Кулешов, С.А. Григорьев, В.Н. Фатеев. – М.: Издательский дом МЭИ. – 2007. – 115 с. Официальный сайт компании Nel [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.nelhydrogen.com. – (Дата обращения: 25.06.2019.). Dicks, A.L. Fuel Cell Systems Explained / A.L. Dicks, D.A.J. Rand: 3 rd Edition. – Australia© 2018 John Wiley & Sons Ltd Edition. Дерюгина, Г.В. Основные характеристики ветра. Ресурсы ветра и методы их расчета: учебное пособие / Г.В. Дерюгина [и др.]. – М.: Издательство МЭИ, 2012. – 52 с. Схема теплоснабжения МО Корсаковский городской округ: Т. 1 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://sakli-korsakov.ru/files/74719. – (Дата обращения: 25.05.2017). Официальный сайт NASA. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://power.larc.nasa.gov. – (Дата обращения: 25.06.2019 ). Официальный сайт компании Meteonorm. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://meteonorm.com. – (Дата обращения: 25.04.2018). Дерюгина, Г.В. Анализ расхождения проектной и эксплуатационной выработки ВЭС в составе ветродизельного комплекса / Г.В. Дерюгина, Н.Д. Карпов, Д.А. Чернов // Сборник статей по материалам научно-практической конференции с международным участием. «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность. Издательство: ФГАОУВО «Севастопольский государственный университет». – 2017. – С. 366–368. Малышенко, С.П. Эффективность генерации пара в водородкислородных парогенераторах мегаваттного класса мощности / С.П. Малышенко [и др.] // Теплофизика высоких температур. – 2012. – Т. 50. – № 6. – С. 820–829 Трухний А.Д. Основы современной энергетики / А.Д. Трухний [и др.] // Современная теплоэнергетика: Т. 1. – М.: Издательский дом МЭИ, 2011. – 472 с.; ISBN 978-5-383-00502-6 Официальный сайт компании «Модульные котельные системы» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://modks.com. – (Дата обращения: 25.05.2019.). Котельное оборудование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://esko-industry.ru. – (Дата обращения: 25.05.2019). https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724 |
| op_rights | Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). |
| op_source | Alternative Energy and Ecology (ISJAEE); № 16-18 (2019); 12-26 Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE); № 16-18 (2019); 12-26 1608-8298 |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Международный издательский дом научной периодики "Спейс |
| record_format | openpolar |
| spelling | ftjisjaee:oai:oai.alternative.elpub.ru:article/1724 2025-04-06T14:57:21+00:00 Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage Автономное энергоснабжение с использованием ветроэнергетического комплекса и водородного аккумулирования энергии S. I. Nefedkin A. O. Barsukov M. I. Mozgova M. S. Shichkov M. A. Klimova С. И. Нефедкин А. О. Барсуков М. И. Мозгова М. С. Шичков М. А. Климова 2019-07-29 application/pdf https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724 https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.16-18.12-26 rus rus Международный издательский дом научной периодики "Спейс https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724/1488 Голубчиков, С. Энергетика Севера: проблемы и пути их решения / С. Голубчиков // Энергия. – 2002. – № 11. – С. 35–39. Официальный сайт компании «Vestas» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.vestas.com/. – (Дата обращения: 25.06.2019.). Возобновляемые источники энергии: Курс лекций. Под редакцией А.А. Соловьева, С.В. Киселевой. – М.: Издательство Университетская книга, 2018. – 296 с.; ISBN 978-5-91304-389-4 Фортов, В.Е. Возобновляемые источники энергии для энергоснабжения потребителей в России / В.Е. Фортов, О.С. Попель // Энергетический вестник. – 2010. – № 1 (8). – С. 9–29. Виссарионов, В.И. Теоретические основы энергетики возобновляемых источников / В.И. Виссарионов, В.И. Дерюгин, С.В. Крувенкова. – М.: Издательский дом МЭИ. – 2008. – 276 с. Нефедкин, С.И. Автономные энергетические установки и системы: учебное пособие / С.И. Нефедкин. – М.: Издательство МЭИ, 2018. – 220 с. ISBN 978-5-7046-1847-8 Обоснования инвестиций в строительство шести ветродизельных комплексов мощностью 11 000 кВт в Камчатском Крае Дальневосточного Федерального Округа РФ, отчет компании Activity, Москва 2014. – Режим доступа: http://activityllc.com/projects. – (Дата обращения: 25.05.2019.). Холдинг АО «РАО Энергетические системы Востока» (АО «РАО ЭС Востока»). – Режим доступа: http://www.rao-esv.ru. – (Дата обращения: 25.05.2017.). Попель, О.С. Современные виды электрохимических накопителей и их применение в автономной и централизованной энергетике / О.С. Попель, А.Б. Тарасенко // Теплоэнергетика. Энергоэксперт. – 2011.– № 3. – С. 26–35. Коровин, Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки / Н.В. Коровин. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 208 с. ил. Кулешов, Н.В. Электрохимические технологии в водородной энергетике / Н.В. Кулешов, С.А. Григорьев, В.Н. Фатеев. – М.: Издательский дом МЭИ. – 2007. – 115 с. Официальный сайт компании Nel [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.nelhydrogen.com. – (Дата обращения: 25.06.2019.). Dicks, A.L. Fuel Cell Systems Explained / A.L. Dicks, D.A.J. Rand: 3 rd Edition. – Australia© 2018 John Wiley & Sons Ltd Edition. Дерюгина, Г.В. Основные характеристики ветра. Ресурсы ветра и методы их расчета: учебное пособие / Г.В. Дерюгина [и др.]. – М.: Издательство МЭИ, 2012. – 52 с. Схема теплоснабжения МО Корсаковский городской округ: Т. 1 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://sakli-korsakov.ru/files/74719. – (Дата обращения: 25.05.2017). Официальный сайт NASA. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://power.larc.nasa.gov. – (Дата обращения: 25.06.2019 ). Официальный сайт компании Meteonorm. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://meteonorm.com. – (Дата обращения: 25.04.2018). Дерюгина, Г.В. Анализ расхождения проектной и эксплуатационной выработки ВЭС в составе ветродизельного комплекса / Г.В. Дерюгина, Н.Д. Карпов, Д.А. Чернов // Сборник статей по материалам научно-практической конференции с международным участием. «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность. Издательство: ФГАОУВО «Севастопольский государственный университет». – 2017. – С. 366–368. Малышенко, С.П. Эффективность генерации пара в водородкислородных парогенераторах мегаваттного класса мощности / С.П. Малышенко [и др.] // Теплофизика высоких температур. – 2012. – Т. 50. – № 6. – С. 820–829 Трухний А.Д. Основы современной энергетики / А.Д. Трухний [и др.] // Современная теплоэнергетика: Т. 1. – М.: Издательский дом МЭИ, 2011. – 472 с.; ISBN 978-5-383-00502-6 Официальный сайт компании «Модульные котельные системы» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://modks.com. – (Дата обращения: 25.05.2019.). Котельное оборудование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://esko-industry.ru. – (Дата обращения: 25.05.2019). https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724 Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). Alternative Energy and Ecology (ISJAEE); № 16-18 (2019); 12-26 Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE); № 16-18 (2019); 12-26 1608-8298 водородный котел renewable energy sources wind generator hydrogen energy storage electrolyzer hydrogen boiler возобновляемые источники энергии ветрогенератор водородное аккумулирование энергии электролизер info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2019 ftjisjaee https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.16-18.12-26 2025-03-10T07:59:14Z The paper proposes an alternative scheme of guaranteed electricity and heat supply of an energy-insulated facility with a high potential of wind energy without the use of imported or local fuel. The scheme represents a wind power complex containing the park of wind generators located at the points with high wind potential. The wind generators provide guaranteed power supply even in periods of weak wind. For heat supply of the consumer, all surplus of the electric power goes on thermoelectric heating of water in tanks of accumulators, and also on receiving hydrogen by a method of electrolysis of water. The current heat supply is carried out with the use of hot water storage tanks, and the heat supply during the heat shortage is carried out by burning the stored hydrogen in condensing hydrogen boilers. We have developed the algorithm of calculation and the program "Wind in energy" which allows calculating annual balance of energy and picking up necessary quantity of the equipment for implementation of the scheme proceeding from the annual schedule of thermal and electric loading, and also potential of wind energy in the chosen region. The calculation-substantiation of the scheme proposed in relation to the real energy-insulated object Ust-Kamchatsk (Kamchatka) is carried out. The equipment for the implementation of an alternative energy supply scheme without the use of imported fuel is selected and compared with the traditional energy supply scheme based on a diesel power plant and a boiler house operating on imported fuel. With the introduction of an alternative power supply scheme, the equipment of the traditional scheme that has exhausted its resource can be used for backup power supply. Using climate databases, a number of energy-insulated facilities in the North and East of Russia with high wind energy potential are considered and the conditions for the successful implementation of the energy supply scheme are analyzed. This requires not only a high average annual wind speed, but also a minimum number of days ... Article in Journal/Newspaper Kamchatka Alternative Energy and Ecology (ISJAEE) Ust’-Kamchatsk ENVELOPE(162.484,162.484,56.225,56.225) Alternative Energy and Ecology (ISJAEE) 16-18 12 26 |
| spellingShingle | водородный котел renewable energy sources wind generator hydrogen energy storage electrolyzer hydrogen boiler возобновляемые источники энергии ветрогенератор водородное аккумулирование энергии электролизер S. I. Nefedkin A. O. Barsukov M. I. Mozgova M. S. Shichkov M. A. Klimova С. И. Нефедкин А. О. Барсуков М. И. Мозгова М. С. Шичков М. А. Климова Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| title | Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| title_full | Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| title_fullStr | Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| title_full_unstemmed | Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| title_short | Autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| title_sort | autonomous energy supply based on the wind-energy complex and hydrogen energy storage |
| topic | водородный котел renewable energy sources wind generator hydrogen energy storage electrolyzer hydrogen boiler возобновляемые источники энергии ветрогенератор водородное аккумулирование энергии электролизер |
| topic_facet | водородный котел renewable energy sources wind generator hydrogen energy storage electrolyzer hydrogen boiler возобновляемые источники энергии ветрогенератор водородное аккумулирование энергии электролизер |
| url | https://www.isjaee.com/jour/article/view/1724 https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.16-18.12-26 |