|
Корнят, М. М. Система автономного енергозабезпечення біогазового комплексу на основі використання твердооксидного генератора. [Текст] : магістерська робота / М. М. Корнят ; ТНПУ ім. В. Гнатюка, інж.-пед.ф-т ; наук. кер. В. С. Федорейко. – Тернопіль, 2018. – 64 с.
Магістерська робота спрямованана створення імітаційної моделі автономної системи енергозабезпечення на базі використання біогазових технологій, шляхом визначення енергетичних параметрів його утворення та можливостей підвищення ефективності роботи.
Постійний приріст споживання енергії викопних вуглеводнів спричиняє їх вичерпність, а негативний антропогенний вплив з кожним днем все більше загострює екологічні та економічні проблеми у зв'язку з властивістю впливу техногенезу на екосистему через постійні викиди великої кількості вуглекислоти для генерації електричної, механічної або теплової енергії. Перспективним рішенням є розробка системи генерації електроенергії, яка використовує в якості енергосировини такі компоненти парникових газів, як біометан.
На основі аналітичного аналізу, у роботі наведено світовий досвід використання технології генерації енергії із біогазу із можливістю заміщення згенерованої енергії від поновлювального джерела у власній енергосистемі. Розглянуто перспективи використання даних технологій на території України, та встановлено перспективи аграрногосектору щодо використанням біосировини в даному напрямку та гострі проблемами утилізації органічних відходів.
Розглянуто технологію утворення біогазу, температурні режими, обрано комерційну модель для подальшої розробки енергетичного балансу технологічного рішення анаеробної ферментації.
Розроблено імітаційну модель засобами Simulink із врахуванням режимів завантаження та вивантаження, перемішування та враховано температуру зовнішнього середовища та сировини, термоізоляції корпусу та підігріву. Тестування систем роботи БГУ проводилось протягом 120 діб при середньорічній зовнішній температурі +15 ОС та показало, що основні затрати енергії спрямовані на розігрів біореактора для виходу на оптимальний режим.
Реалізовано модель розподілу теплових потоків між реактором анаеробної ферментації, термоакумулятором об'єкту господарюванням за рахунок використання системи когенерації теплової енергії під час роботи системи генерації на базі ДВЗ потужністю 180 кВт. Запропоновано використання системи очистки біогазу із подальшим його використанням у твердооксидних паливних елементах, котрі володіють значно вищими показником перетворення біометану в електричний струм.
Ключові слова. біогаз, біометанкогенерація, імітаційна математична модель, біогазовий комплекс, сировина , енергоефективність.
The magisters work is aimed at creating a simulation model of an autonomous energy supply system based on the use of biogas technologies, by determining the energy parameters of its formation and opportunities for increasing the efficiency of work.
The constant increase in the consumption of fossil hydrocarbons results in their exhaustion, and the negative human-induced impacts every day increasingly exacerbate environmental and economic problems due to the property of the impact of technogenesis on the ecosystem through the constant emission of a large amount of carbon dioxide to generate electrical, mechanical or thermal energy. A promising solution is the development of a power generation system that uses components of greenhouse gases such as biomethane as energy resources.
Based on the analytical analysis, the world experience in using biogas generation energy technology with the possibility of replacing the generated energy from the renewable source in its own grid system is presented in the work.The perspectives of using these technologies in the territory of Ukraine are considered, and the prospects of the agrarian sector regarding the use of bio-materials in this direction and the acute problems of utilization of organic waste are established.
The technology of biogas generation, temperature regimes is considered, the commercial model for further development of the energy balance of the technological solution of anaerobic fermentation is chosen.
Simulink simulation model is developed taking into account loading and unloading modes, mixing and taking into account the temperature of the external environment and raw materials, the thermal insulation of the case and the heating. The testing of Biogas systems was conducted for 120 days at an average annual temperature of +15 ° C and showed that the main energy expenditures are aimed at heating the bioreactor to reach optimal mode.
The model of the distribution of heat flows between the anaerobic fermentation reactor and the thermal storage battery of the facility is implemented through the use of the system of cogeneration of thermal energy during the operation of the generation system based on the magma of in-flare combustion with a power of 180 kW. The use of a biogas purification system with its further use in solid oxide fuel cells, which has a significantly higher conversion rate of biomethane into electric current, is proposed.
Key words: biogas, biomethane, cogeneration, imitation mathematical model, biogas complex, raw material, energy efficiency.
|