Оцінка можливостей енергозабезпечення агропідприємства з використанням агровольтаїки та біогазових установок
Автор: Муха Софія Тарасівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системи відновлюваної енергетики та електромобільність
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Сучасний розвиток агропромислового комплексу супроводжується зростанням енергоспоживання, підвищенням вимог до надійності електропостачання та необхідністю зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. У цих умовах інтеграція відновлюваних джерел енергії у системи електропостачання агропідприємств є актуальним і практично значущим напрямом. Особливу увагу привертає концепція децентралізованої генерації, яка дозволяє зменшити залежність від зовнішніх електричних мереж та уникнути ризиків, які пов’язані з відключеннями або аваріями в об’єднаній енергосистемі. У магістерській кваліфікаційній роботі виконано комплексну оцінку можливостей енергозабезпечення агропідприємства на основі поєднання агровольтаїчної сонячної електростанції встановленою потужністю 2 МВт, біогазової установки потужністю 150 кВт та системи накопичення електроенергії. Розглянуто технічні, режимні та експлуатаційні аспекти функціонування гібридної системи електропостачання з урахуванням кліматичних умов району розташування об’єкта. Об’єктом дослідження є система електропостачання агропідприємства з інтегрованими відновлюваними джерелами енергії. Предметом дослідження є режими роботи, енергетичний баланс та надійність електропостачання при використанні сонячної електростанції, біогазової установки та системи накопичення електроенергії. Метою роботи є обґрунтування технічної доцільності та ефективності впровадження гібридної системи електропостачання агропідприємства, а також оцінка її здатності покривати власне електроспоживання в нормальних, післяаварійних та автономних режимах роботи. У роботі виконано розрахунок електричних навантажень підприємства, вибір основного електротехнічного обладнання, трансформаторів, кабельних ліній та комутаційних апаратів. Розрахунки проводилися з урахуванням специфіки технологічних процесів агропідприємства, де наявні пікові навантаження у ранкові та вечірні години. Для забезпечення надійності розподільчої мережі 10 кВ було здійснено перевірку вибраних кабелів на термічну стійкість до струмів короткого замикання. Проведено аналіз сонячної інсоляції за даними PVGIS для літнього та зимового періодів, побудовано добові графіки опромінення та виконано оцінку генерації сонячної електростанції. Специфіка агровольтаїки вимагала особливого підходу до розміщення фотоелектричних модулів: обрано конструкцію з підвищеним кліренсом, що дозволяє безперешкодно використовувати сільськогосподарську техніку під панелями. Це вирішує проблему конкуренції за земельні ресурси, дозволяючи одночасно отримувати енергію та вирощувати продукцію. Розглянуто роль біогазової установки як стабільного базового джерела генерації та обґрунтовано вибір системи накопичення електроенергії для згладжування добових коливань навантаження. Когенераційна установка, що працює на місцевій сировині (відходи тваринництва), забезпечує необхідну маневреність системи. У періоди відсутності сонячної генерації (нічний час, хмарна погода) саме біогазова установка разом із акумуляторними батареями бере на себе функцію підтримки частоти та напруги в мережі, гарантуючи безперервність виробничого циклу. Розрахунки усталених, післяаварійних та автономних режимів роботи мережі виконано із застосуванням програмного середовища DAKAR ELEKS, що дозволило оцінити напруги, струми та завантаження обладнання. Було змодельовано ситуації ремонтно-аварійні та після аварійні для перевірки стабільності системи. Особливу увагу приділено аналізу перехідних процесів при відділенні локальної мережі підприємства від зовнішньої енергосистеми. Результати підтвердили здатність системи утримувати динамічну стійкість та забезпечувати нормовані показники якості електроенергії згідно з європейськими стандартами. Встановлено, що в автономному режимі сукупна генерація сонячної електростанції та біогазової установки повністю покриває електроспоживання агропідприємства, а в окремі періоди забезпечує надлишок електроенергії з можливістю її передачі в зовнішню мережу. Аналіз енергетичного балансу показав, що в літній період коефіцієнт забезпечення власних потреб наближається до 100%, тоді як у зимовий період ключову роль відіграє прогнозована робота біогазової установки та раціональне керування навантаженням. Практичне значення роботи полягає у можливості використання отриманих результатів під час проєктування та модернізації систем електропостачання агропідприємств із високою часткою відновлюваних джерел енергії, а також у підвищенні енергетичної автономності та надійності електропостачання. Запропонована методика вибору потужності гібридних установок може бути масштабована на інші об’єкти агропромислового комплексу України.