FlagCounter
ENERGY SYSTEMS AND RESOURCES: OPTIMISATION AND RATIONAL USE
Ключові слова:
Silicon, magnetic field, doping, crystal lattice defects, solar concentrators, alternative energy, production automation, municipal solid waste, refuse-derived fuel, thermal decomposition, energy efficiency, co-firing, biomass, greenhouse gas emissions, energy balance, convective drying, environmental safety, crystalline structure, phase transformations, computer modelingКороткий опис
Монографія «Energy systems and resources: optimisation and rational use» присвячена актуальним питанням в галузі енергетики, матеріалознавства та сталого розвитку, серед яких дослідження впливу магнітного поля на мікроструктуру кремнію, розробка інноваційних конструкцій сонячних концентраторів, використання твердих побутових відходів в енергетичному балансі України, а також перспективи та технології сумісного спалювання вугілля та біомаси на теплових електростанціях.
У першому розділі «Magnetic treatment of semiconductor silicon» в рамках досліджень впливу магнітного поля на мікроструктуру кремнію, вирощеного методом Чохральського (Cz-Si), легованого елементами Al, Mg, Cu, Fe, Zr, Hf, вперше розглянуто вплив цих домішок на енергію взаємодії атомів кремнію в кристалічній гратці. Встановлено, що легування елементами, які знижують енергію взаємодії, призводить до збільшення дефектів при магнітній обробці протягом 240 годин, тоді як 720 годин обробки зменшують їх кількість.
Другий розділ «Support frame of solar concentrator with flat triangular mirrors» монографії присвячений розробці удосконалених конструкцій сонячних концентраторів, що використовуються в галузі зеленої енергетики. Дослідження спрямоване на зниження собівартості та підвищення ефективності виробництва за рахунок зменшення кількості металевих елементів та впровадження автоматизованих процесів складання. Розроблена нова конструкція з меншою кількістю елементів сприяє здешевленню виробництва та прискоренню процесу складання. Прототипи можуть знайти широке застосування в сільському господарстві, переробці органічних відходів та енергозабезпеченні житлових будинків в рамках концепції «зелених» будівель.
У третьому розділі «Technological aspects of producing refuse derived fuel» особливу увагу приділено питанням залучення твердих побутових відходів до енергетичного балансу України шляхом створення альтернативного твердого палива (RDF - refuse derived fuel). Досліджено кінетику конвективного сушіння RDF різного складу залежно від температури та швидкості теплоносія. Визначено коефіцієнти сушіння, швидкості термічного розкладу органічних і мінеральних речовин, а також теплотворну здатність RDF. Отримані результати є основою для розробки енергоефективних технологій виробництва RDF для зменшення залежності від викопних видів палива.
У четвертому розділі «Choice optimization of the type of energy resource for the region» розглянуто сучасний стан та перспективи розвитку енергетичного комплексу України. На основі аналізу наявних енергоресурсів запропоновано методику вибору та обґрунтування пріоритетних видів палива для регіонального енергозабезпечення. Розглянуто екологічні аспекти використання традиційних ресурсів, таких як вугілля, нафта, газ та ядерне паливо, а також можливості переходу на альтернативні джерела енергії.
П'ятий розділ «Scientific and technical solutions for implementing biomass combustion at coal-fired TPP in Ukraine» присвячений розробці технологій спільного спалювання вугілля та біомаси, що є перспективним напрямком зменшення викидів шкідливих речовин, диверсифікації джерел палива та покращення умов спалювання на теплових електростанціях. Технології розглянуто технології спалювання та газифікації біомаси, проведено експериментальні дослідження сумісного спалювання газового вугілля та біомаси, виконано теплові розрахунки котельних установок з використанням програмного комплексу ANSYS FLUENT. Розроблено рекомендації щодо впровадження цих технологій на ТЕЦ України розроблено рекомендації щодо впровадження цих технологій на ТЕЦ України.
Таким чином, результати, представлені в монографії, є важливим внеском у вирішення актуальних проблем в галузі сталої енергетики, матеріалознавства та екологічної безпеки. Монографія буде корисною для інженерів, науковців, проектувальників і фахівців, які працюють в галузі енергетики, переробки відходів та розвитку «зелених» технологій.
Розділи
Посилання
Glazov, V. M., Timoshina, G. G., Mikhailova, M. S. (1996). Printcipy legirovaniia kremniia dlia povysheniia ego termostabilnosti. Doklady Akademii Nauk, 347 (3), 352–355.
Taran, Yu. N., Glazov, V. M., Regel, A. R., Kutsova, V. Z., Koltsov, V. B., Timoshina, G. G. et al. (1991). Strukturnye prevrashcheniia pri nagreve monokristallov kremniia Fizika i tekhnika poluprovodnikov, 4 (25), 588–595.
Kol’tsov, V. B., Zubkov, A. M., Timoshina, M. I. (2002). Metodika issledovaniy elektrofizicheskikh svoystv monokristallov kremniya v shirokom intervale temperatur. Fizika poluprovodnikov i polumetallov. Saint-Petersburg.
Kozhitov, L. V., Botavin, V. V., Shepel, P. N., Timoshina, G. G., Timoshina, M. I. (2002). Issledovanie kinetiki raspada kremniia, legirovannogo perekhodnymi i redkozemelnymi elementami. Kremniy-2002. Novosibirsk, 129.
Novokhatskiy, I. A., Kisun’ko, V. Z., Ladyanov, V. I. (1985). Osobennosti proiavlenii razlichnykh tipov strukturnykh prevrashchenii v metallicheskikh rasplavakh. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya, 5, 1–9.
Kutsova, V. Z., Nosko, O. A., Timoshina, M. I. (2006). Alloying effect on structure and properties of semiconductor silicon. Proceeding of the International Conference Silicon 2006, 450–459.
Tonkov, E. Yu. (1988). Fazovye prevrashcheniia soedinenii pri vysokom davlenii. Vol. 1, 2. Moscow: Metallurgiya, 463, 356.
Kutsova, V. Z., Nosko, O. A., Timoshina, M. I. (2007). Vliianie legiruiushchikh elementov na strukturu, fazovyi sostav i svoistva poluprovodnikovogo kremniia. Kremniy-2007. Moscow: Gosudarstvennyy tekhnologicheskiy universitet “Moskovskiy institut stali i splavov”, 109.
Glazov, V. M., Zemskov, B. S. (1967). Fiziko-khimicheskie osnovy legirovaniia poluprovodnikov. Moscow: Nauka, 372.
Klevan, O. S., Engh, T. A. (1995). Dissolved impurities and inclusions in FeSi and Si, development of a filter sampler. INFACON 7. Trondheim, 441–451.
Prikhodko, E. V. (1983). Metallokhimiia kompleksnogo legirovaniia. Moscow: Metallurgiya, 184.
Nesterenko, A. M., Uzlov, K. I., Kutsova, V. Z., Nyshchenko, A. N. (1988). Vliianie skorosti okhlazhdeniia na obrazovanie tverdykh rastvorov v sisteme Al-Si. Izvestiya AN SSSR, Metally, 2, 192.
Savitskiy, E. M., Burkhanov, S. S. (1967). Metallovedenie tugoplavkikh metallov i splavov. Moscow: Nauka, 324.
Liubov, B. Ia. (1969). Kineticheskaia teoriia fazovykh prevrashchenii. Moscow: Metallurgiia, 264.
Taran, Yu. N., Kutsova, V. Z., Uzlov, K. I., Falkevich, E. S. (1992). Shearing phase transformations in semiconductors. Proceeding of the International Conference ‘Silicon 92’, 88–95.
Milvidskiy, M. G., Osvenskiy, V. B. (1984). Strukturnye defekty v monokristallakh poluprovodnikov. Moscow: Metallurgiya, 256.
Glazov, V. M., Koltsov, V. B., Kutsova, V. Z., Taran, Yu. N., Timoshina, G. G., Uzlov, K. I., Falkevich, E. S. (1990). Issledovanie elektro-fizicheskikh svoystv kremniya v shirokom intervale temperatur. Elektronnaya tekhnika, 11.
Glazov, V. M., Kurbatov, V. A., Koltsov, V. B. (1985). Issledovanie effekta Kholla antimonidov Ga i In v tverdom i zhidkom sostoyanii. Fizika i tekhnika poluprovodnikov, 19 (4), 662–667.
Kopaev, Iu. V., Meniailenko, V. V., Molotkov, S. N. (1985). Neravnovesnye fazovye perekhody v kovalentnykh poluprovodnikakh pod vozdeistviem lazernogo izlucheniia. Fizika tverdogo tela, 27 (11), 3288–3294.
Landau, L. D., Lifshits, E. M. (1964). Statisticheskaia fizika. Moscow: Nauka, 568.
Tairov, Yu. M., Tsvetkov, V. F. (1980). Rost kristallov i politipizm karbida kremniya. Rost kristallov, 13, 104–111.
Taran, Yu. N., Kutsova, V. Z., Chervonyy, I. F., Shvets, E. Ya., Falkevich, E. S. (2004). Poluprovodnikovyy kremniy: teoriya i tekhnologiya proizvodstva. Zaporozhe: Zaporozhskaya gosudarstvennaya inzhenernaya akademiya, 344.
Alshits, V. I., Darinskaya, E. V., Koldaeva, M. V., Petrzhik, E. A.; Hirth, J. P. (Ed.) (2008). Magnetoplastic Effect in Nonmagnetic Crystals. Dislocations in solids. Amsterdam: Elsevier, 14 (86), 333–437. https://doi.org/10.1016/s1572-4859(07)00006-x
Alshits, V. I., Darinskaya, E. V., Koldaeva, M. V., Petrzhik, E. A. (2003). Magnetoplastic effect: Basic properties and physical mechanisms. Crystallography Reports, 48 (5), 768–795. https://doi.org/10.1134/1.1612598
Golovin, Yu. I. (2004). Magnitoplastichnost tverdykh tel (Obzor). Fizika Tverdogo Tela, 46, 769.
Morgunov, R. B. (2004). Spinovaia mikromekhanika v fizike plastichnosti. Uspekhi fizicheskikh nauk, 174, 131–153.
Buchachenko, A. L. (2013). Mass-Independent Isotope Effects. The Journal of Physical Chemistry B, 117 (8), 2231–2238. https://doi.org/10.1021/jp308727w
Zinenko, V. N., Sorokin, B. P., Turchin, P. P. (1983). Osnovy fiziki tverdogo tela. Moscow: Vysshaia shkola, 330.
Milnes, A. G., Feuch, D. L. (1972). Heterojunctions and Metall-Semiconductor Junctions. New York; London: Academic Press, 418. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-498050-1.x5001-6
Zhitinskaya, M. K., Nemov, S. A., Svechnikova, T. E. (1997). Vliyanie neodnorodnostey kristallov Bi2Te3 na poperechnyy effekt Nernsta – Ettingsgauzena. Fizika i tekhnika poluprovodnikov, 31 (4), 441–443.
Chervonyi, I. F., Kutsova, V. Z., Pozhuiev, V. I., Shvets, Ye. Ya., Nosko, O. A., Yehorov, S. H., Voliar, R. M. (2009). Napіvprovіdnikovyi kremnіi: teorіia і tekhnolohіia vyrobnytstva. Zaporіzhzhia, 350.
Vapnik, V. N. (Ed.) (1984). Algoritmy i programma vosstanovleniya zavisimostey. Moscow: Nauka, 816.
Kutsova, V. Z., Nosko, O. A., Tutyk, V. A., Sulay, A. M. (2015). Struktura, mekhanichni ta elektrofizychni vlastyvosti monokrystalichnoho kremniiu pid diieiu postiinoho mahnitnoho polia. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, 1, 73–79.
Kutsova, V. Z., Nosko, O. A., Sulay, A. M. (2014). Vliianie legirovaniia i termicheskoi obrabotki na strukturu i svoistva poluprovodnikovogo kremniia. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, 6, 65–72.
Kutsova, V. Z., Nosko, O. A., Sulay, A. M. (2015). The structure, mechanical and electrophysical properties of monocrystalline silicon under influence of constant magnetic field. Ukrainian journal of mechanical engineering and materials science, 1 (1), 91–98.
Kutsova, V. Z., Nosko, O. A., Sulai, A. M. (2017). The influence of constant magnetic field on the structure and properties of monocrystalline silicon. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv, 2, 32–40.
Bonch-Bruevich, V. P., Kalashnikov, S. G. (1990). Fizika poluprovodnikov. Moscow: Nauka, 685.
Moss, T. S., Burrell, G. J., Ellis, B. (1973). Semiconductor opto-electronics. Butterworth-Heinemann, 441. https://doi.org/10.1016/c2013-0-04197-7
Kutsova, V. Z., Uzlov, K. Y., Khronenko, V. M. (1999). Temperaturnaya zavisimost’ otnositel’nogo udlineniya sverkhchistogo kremniya. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, 4, 72–74.
Taran, Iu. N., Kutcova, V. Z., Kovalchuk, M. G., Uzlov, K. I. (1988). Neodnorodnost beta-tverdogo rastvora v siluminakh. Metallovedenie i termicheskaia obrabotka metallov, 9, 33–37
Taran, Yu. N., Kutsova, V. Z. (2002). Fazovye prevrashcheniya i svoystva poluprovodnikovogo kremniya. Vysokochistye metallicheskie i poluprovodnikovye materialy. Kharkovskaya nauchnaya assambleya ISPM-8, 68–73.
Taran, Yu. M., Kutsova, V. Z., Nosko, O. A. (2002). Fazovi peretvorennia ta vlastyvosti napivprovidnykovoho kremniiu. Metaloznavstvo ta obrobka metalіv, 1–2, 59–65.
Taran, Yu. M., Kutsova, V. Z., Nosko, O. A. (2004). Semiconductor–Metal Phase Transitions. Uspehi Fiziki Metallov, 5 (1), 87–166. https://doi.org/10.15407/ufm.05.01.087
Kutsova, V. Z., Stetsenko, A. P., Mazochuk, V. F. (2017). Phase transformations in semiconductor silicon by the influence of magnetic field. Systemni tekhnolohii. Rehionalnyi mizhvuzivskyi zbirnyk naukovykh prats, 5 (112), 103–107.
Oranska, O. I., Gornikov, Yu. I., Gun’ko, V. M., Brichka, A. V. (2022). On the use of model diffraction profiles in the microstructure analysis of nanocrystalline metal oxides based on powder x-ray diffraction data. SURFACE, 14 (29), 148–158. https://doi.org/10.15407/surface.2022.14.148
Makara, V. A., Vasiliev, M. O., Steblenko, L. P., Koplak, O. V., Kuryliuk, A. M., Kobzar, Yu. L., Naumenko, S. M. (2009). Influence of Magnetic Treatment on the Microhardness and Surface Layers Structure of Silicon Crystals. Physics and Chemistry of Solid State, 10 (1), 193–198.
Nosko, O. A. (2006). Osobennosti struktury, fazovye prevrashcheniya legirovannogo kremniya i modifitsirovannykh zaevtekticheskikh siluminov i razrabotka sposobov povysheniya ikh svoystv [PhD dissertation]. Dnepropetrovsk, Ukraine.
Kutsova, V. Z. (1993). Teoriya i praktika upravleniya strukturoy i svoystvami liteynykh splavov na osnove alyuminiya i titana [Doctor's thesis]. Dnepropetrovsk, Ukraine.
Solar Energy for Homes, Businesses, and Farms. Suncatcher Solar. Available at: https://suncatchersolar.com/ Last accessed: 12.01.2024
Kussul, E., Baydyk, T., Mammadova, M., Rodriguez Mendoza, J. L. (2022). Solar concentrator applications in agriculture. Energy facilities: management and design and technological innovations. Kharkiv: PC TECHNOLOGY CENTER, 177–207. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-63-3.ch5
Renewable energy solutions. Suncatcher Energy. Available at: https://suncatcherenergy.com/ Last accessed: 12.01.2024
Market Overview (2021). Energy Information Administration (EIA). International Energy Agency (IEA). Available at: https://www.solarflux.co/markets/
Kousksou, T., Bruel, P., Jamil, A., El Rhafiki, T., Zeraouli, Y. (2014). Energy storage: Applications and challenges. Solar Energy Materials and Solar Cells, 120, 59–80. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2013.08.015
Kussul, E., Baydyk, T., Curtidor, A., Herrera, G. V. (2023). Modeling a system with solar concentrators and thermal energy storage. Problems of Information Society, 14 (2), 15–23. https://doi.org/10.25045/jpis.v14.i2.02
Harada, K., Yabe, K., Takami, H., Goto, A., Sato, Y., Hayashi, Y. (2023). Two-step approach for quasi-optimization of energy storage and transportation at renewable energy site. Renewable Energy, 211, 846–858. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.04.030
Gil, G. O., Chowdhury, J. I., Balta-Ozkan, N., Hu, Y., Varga, L., Hart, P. (2021). Optimising renewable energy integration in new housing developments with low carbon technologies. Renewable Energy, 169, 527–540. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.01.059
Erdiwansyah, Mahidin, Husin, H., Nasaruddin, Zaki, M., Muhibbuddin. (2021). A critical review of the integration of renewable energy sources with various technologies. Protection and Control of Modern Power Systems, 6 (1). https://doi.org/10.1186/s41601-021-00181-3
Heard, B. P., Brook, B. W., Wigley, T. M. L., Bradshaw, C. J. A. (2017). Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 1122–1133. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.114
Sebestyén, V. (2021). Renewable and Sustainable Energy Reviews: Environmental impact networks of renewable energy power plants. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 151 (6), 111626. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111626
Sahoo, S. K. (2016). Renewable and sustainable energy reviews solar photovoltaic energy progress in India: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 59, 927–939. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.049
Pranesh, V., Velraj, R., Kumaresan, V. (2022). Experimental investigations on a sensible heat thermal energy storage system towards the design of cascaded latent heat storage system. International Journal of Green Energy, 20 (1), 63–76. https://doi.org/10.1080/15435075.2021.2023879
Tiwari, G.N., Tiwari, A., Shyam (2016). Solar Concentrator. Handbook of Solar Energy. Theory, Analysis and Applications. Springer, 247–291. https://doi.org/10.1007/978-981-10-0807-8_6
Crider, J. (2024). Clean Technika, Solarflux FOCUS Parabolic Dish Concentrator Converts 72% Of Solar Energy Into Usable Heat. Available at: https://cleantechnica.com/2021/08/05/solarflux-focus-parabolic-dish-concentrator-converts-72-of-solar-energy-into-usable-heat/
Baydyk, T., Kussul, E., Bruce, N. (2014). Solar chillers for air conditioning systems. Renewable Energy and Power Quality Journal, 1 (12), 223–227. https://doi.org/10.24084/repqj12.290
Change the World We Live In. Available at: http://www.anzses.org Last accessed: 15.23.2023
Johnston, G. (1998). Focal region measurements of the 20m2 tiled dish at the Australian National University. Solar Energy, 63 (2), 117–124. https://doi.org/10.1016/s0038-092x(98)00041-3
Kussul, E., Baidyk, T., Makeyev, O. et al. (2007). Development of Micro Mirror Solar Concentrator. The 2-nd IASME/WSEAS International Conference on Energy and Environment (EE’07), Portoroz (Portotose), 294–299. Available at: https://www.wseas.org/multimedia/books/2007/energy-and-environment-2007.pdf
Kussul, E., Makeyev, O., Baidyk, T., Blesa, J. S., Bruce, N., Lara-Rosano, F. (2011). The Problem of Automation of Solar Concentrator Assembly and Adjustment. International Journal of Advanced Robotic Systems, 8 (4). https://doi.org/10.5772/45685
Kussul, E., Baydyk, T., Mammadova, M., Rodriguez, J. L. (2022). Development of a model of combination of solar concentrators and agricultural fields. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (120)), 16–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.269106
Temirlan, E. (2022). Design and study of solar spiral receivers using computer simulation [Master degree thesis].
Luvela, M. (2015). Solar Stirling Engine Efficiency Records Broken by Ripasso Energy. Available at: https://www.greenoptimistic.com/solar-stirling-engine-ripasso/#:~:text=They%20have%20designed%20a%20Solar,the%20solar%20energy%20into%20electricity
Pane, C. (2023). Is this the world’s most efficient solar system? Inhabitat. Available at: https://inhabitat.com/this-solar-power-system-converts-twice-as-much-of-the-suns-energy-as-existing-technology/
Highly Efficient Solar Thermal Energy Technology (2021). Available at: https://www.solarflux.co/product/
ZED Solar Limited (2016). Available at: https://zedsolar.com/
Solar Invictus 53E. Parabolic Tracking Solar Concentrator for Use with a Stirling Engine AEDesign. Available at: https://www.aedesign.com.pk/energySolarInvictus53E.html
El Disco Stirling EuroDish de la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla, https://biblus.us.es/bibing/proyectos/abreproy/4801/fichero/3.+Cap%C3%ADtulo+1.pdf
EuroDish. Available at: https://www.psa.es/es/instalaciones/discos/eurodish.php
Mammadova, M., Baydyk, T., Kussul, E. (2022). Solar concentrators in combination with agricultural fields: Azerbaijan and Mexico. 10. European Conference on Renewable Energy Systems. Istanbul, 342–348.
Baydyk, T., Mammadova, M., Kussul, E., Herrera, G., Curtidor, A. (2022). Assessment of the impact of the combination of crops with solar concentrators on their productivity. Problems of Information Society, 13 (1), 11–18. https://doi.org/10.25045/jpis.v13.i1.02
Hamed, A. M. (2003). Desorption characteristics of desiccant bed for solar dehumidification/humidification air conditioning systems. Renewable Energy, 28 (13), 2099–2111. https://doi.org/10.1016/s0960-1481(03)00075-2
Solar Energy Dehumidification Experiment on the Citicorp Center Building (1997). Final Report Prepared for NSF, Energy Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, Report No. MIT-EL 77-005, 176.
Solar constant. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_constant Last accessed: 07.01.2024
Baydyk, T., Mammadova, M., Velasco, G., Kussul, E. (2024). Improvement of solar concentrator structure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (128)), 38–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.301538
##submission.downloads##
Опубліковано
грудня 30, 2024
Категорії
Авторське право (c) 2024 Tetyana Baydyk (Volume editor); Maksym Kovzel, Olga Nosko, Masuma Mammadova, Ernst Kussul, Airam Curtidor, Yurii Sniezhkin, Zhanna Petrova, Vadym Paziuk, Viacheslav Mykhailyk, Tetiana Korinchevska, Kateryna Samoilenko, Igor Kozlov, Vyacheslav Kovalchuk, Viacheslav Miliev, Mykola Holovin, Serhii Vistiak, Olexiy Kozlov, Nataliya Dunayevska, Taras Shchudlo, Ihor Beztsennyi, Dmytro Bondzyk, Yevhen Miroshnychenko
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Деталі щодо доступних видів видань: PDF
PDF
ISBN-13 (15)
978-617-8360-02-3
Як цитувати
Baydyk, T. (ред.). (2024). ENERGY SYSTEMS AND RESOURCES: OPTIMISATION AND RATIONAL USE. Kharkiv: ПП "ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР". https://doi.org/10.15587/978-617-8360-02-3
