ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК ОТ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON “MODERN APPROACHES AND TRENDS IN TEACHING FINE ARTS, DRAFTSMANSHIP AND MUSIC IN HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION” OCTOBER 22-23, 2025 1411 ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК ОТ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ Юсубалиев А.1, Турсунбекова С.2, Юнусова С .3, Нурмухамедова А4 ¹ ЧДПУ профессор, 2,3,4 ЧДПУ студенты https://doi.org/10.5281/zenodo.17448678 Аннотация. В работе приведены возможные варианты использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для электроснабжения насосных установок. Рассмотрены принципы работы, общая компановка и технические характеристики фотоэлектрических панелей, концентрирующих систем солнечной энергии и гибридной энергоустановки. Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, насос, фотоэлектрический панель, концентрирующая система, биомасса, газотурбинная установка, гибридные энергоустановки. Введение. В последние годы в Узбекистане уделяется особое внимание применению возобновляемых видов энергии в различных отраслях народного хозяйства. В частности постановление Президента Республики Узбекистан от 26 мая 2017 года № ПП-3012 «О программе мер по дальнейшему развитию возобновляемой энергетики, повышению энергоэффективности в отраслях экономики и социальной сфере на 20172021 годы» направлено на дальнейшее снижение энергоемкости валового внутреннего продукта в 2017-2021 годах, снижение себестоимости продукции и расширение использования возобновляемых источников энергии. Оно предусматривает диверсификацию топливных балансов за счет использования возобновляемых источников энергии. В то же время предполагается сократить вклад традиционного топлива за счет увеличения возобновляемой энергии при производстве электроэнергии и тепловой энергии. Долгосрочная программы по сокращению производственных мощностей в секторах экономики будет достигнута за счет улучшения экологического состояния промышленных зон. Постановлением предусмотрены цели для дальнейшего развития возобновляемых источников энергии, с увеличением их доли с 12,7 до 19,7 процента в мощности по производству электроэнергии к 2025 году, в том числе гидроэнергетики с 12,7 до 15,8 процента, солнечных электростанций - до 2,3%, ветроэнергетики - до 1,6%. Графиком внедрения энергоэффективных насосов и электродвигателей на насосных станциях Министерства сельского и водного хозяйства Республики Узбекистан в 2017-2021 годах предусматривается замена 879 насосов и 1523 электродвигателей в водохозяйственных организациях, что позволит экономии более 807,3 млн. кВт-ч электроэнергии. Поэтому изучение возможности использования ВИЭ для энергообеспечения насосных установок является актуальной задачей. Выбор вида ВИЭ для энергообеспечения насосных установок. Кризис энергетических ресурсов является общей проблемой всего человечества в современном INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON “MODERN APPROACHES AND TRENDS IN TEACHING FINE ARTS, DRAFTSMANSHIP AND MUSIC IN HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION” OCTOBER 22-23, 2025 1412 мире. Ограниченность запасов углеводородного топлива, экологические последствия использования этих видов топлива вынуждает применять альтернативные источники энергии. К числу альтернативных источников энергии в Узбекистане в первую очередь можно отнести солнечную, ветряную и гидроэнергию. Кроме этого весьма перспективно использование отходов сельского хозяйства, т.е. энергии растительных биомасс, различных отходов жизнедеятельности. Вся территория Узбекистана имеет экономически оправданный ресурс использования энергии солнца, а часть территории имеет достаточные ресурсы ветряной энергии [1]. Для использования энергии на основе возобновляемых источников необходимо ориентироваться прежде всего на местные природные особенности. Если данная местность обладает большим ресурсом суммарного потока солнечной энергии, то лучше применять фотоэлектрические станции [2]. Если для данной местности характерно большие значения прямого потока солнечной радиации, то в данном случае, лучше применять гелиоконцентрирующие системы для сбора потока лучистой энергии с последующим преобразованием его в электрическую энергию [3]. Если данный регион обладает большим энергетическим ресурсом ветряной энергии, то в этом случае надо использовать ветроэнергетические станции [4]. Использование солнечной энергии. Солнечное излучение - экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Запасы солнечной энергии огромны, годовое количество поступающей на Землю энергии составляет 1,05 • 1018 кВт ч, из них 2 • 1017 кВт • ч приходится на поверхность суши. Из этого количества энергии 1,62 • 1016 кВт • ч в год могут быть использованы без ущерба для окружающей среды, что эквивалентно сжиганию 2 • 1012 т условного топлива (т. у.т.) в год. Последняя цифра в 60 раз превышает прогнозируемое на 2020 год производство всех видов энергоресурсов на земном шаре (34,2млрд.т.у.т.). Однако использование этой энергии для производства электричества в крупных размерах сопряжено с большими трудностями, главные из которых — низкая плотность солнечной радиации на поверхности земли и прерывистый характер ее поступления (ночное время суток, облачность, пасмурные дни). Известные путями преодоления этих препятствий считаются создание аккумуляторов энергии и комбинированных солнечнотопливных или солнечно-атомных энергосистем, а также применение концентрирующих солнечную энер-гию устройств, повышающих ее плотность. Рассмотрим несколько вариантов применения солнечной энергии для электроснабжения силовой части отдельных насосных установок и освещения рабочих помещений станций и прилегающих территорий. Машинное преобразование солнечной энергии. Среди машинных преобразователей солнечной энергии в электрическую наиболее известны парои газотурбинные установки, работающие на всех наземных тепловых и атомных электростанциях. Отличительной особенностью рассматриваемых установок является то, что в них для получения рабочего телоносителя используется солнечная радиация. Принципиальная схема замкнутой газотурбинной установки (ЗГТУ), использующей солнечную энергию, показана на рис. 1. Здесь солнечная радиация, собранная концентратором 1 на поверхности солнечного котла 2, нагревает рабочий теплоноситель INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON “MODERN APPROACHES AND TRENDS IN TEACHING FINE ARTS, DRAFTSMANSHIP AND MUSIC IN HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION” OCTOBER 22-23, 2025 1413 (инертный газ) до температур порядка 1200-15000 С и под давлением, создаваемым компрессором 3, подает горячий газ на лопатки газовой турбины 4, приводящей в действие электрогенератор переменного тока 5. Отработавший в турбине газ поступает сначала в регенератор 6, где подогревает рабочий газ после компрессора, облегчая тем самым работу основного нагревателя — солнечного котла, а затем охлаждается в холодильнике - излучателе 7. КПД этой установки составил 41%. Рис.1. Принципиальная схема солнечной газотурбинной энергоустановки Данные установки целесообразно использовать для электроснабжения крупных насосных станций или группы насосных установок мощностью в несколько тысяч киловатт системы машинного орошения. Мобильная фотоэлектрическая станция. Мобильная фотоэлектрическая станция представляет собой автономный источник энергии и может быть использована как в полевых условиях, так и для стационарного потребления. Они считаются эффективными для электроснабжения внутрихозяйственных насосных установок мощностью до десятка киловатт. Одновременно или после сезона орошения их успешно можно использовать для зарядки аккумуляторов [5]. Принцип действия мобильной фотоэлектрической станции заключается в прямом преобразовании солнечного излучения в электроэнергию посредством солнечных элементов. Такая станция, например созданная в НПО «Физика-солнце» АН РУз профессором Турсуновым М.Н. со своими учениками, состоит из 3-х солнечных панелей общей мощностью 3 кВт, сборно-разборной конструкции и установлен на прицепе трактора (рис.2). Такая станция рекомендуется также фермерским хозяйствам для использования в полевых условиях. В этом случае часть мощности выработанной энергии используется для бытовых нужд фермеров, а остальная - для работы насосов. Особенностью этой станции можно считать то, что она позволяет в любое время года электрифицировать, кроме орошения, другие технологические процессы хозяйств, находящихся в отдаленной и труднодоступной местности, представляя собой единственный источник электрической энергии. INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON “MODERN APPROACHES AND TRENDS IN TEACHING FINE ARTS, DRAFTSMANSHIP AND MUSIC IN HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION” OCTOBER 22-23, 2025 1414 Рис.2. Мобильная фотоэлектрическая станция Физика-технического института Гибридные энергоустановки. Развитие технологий и средств распределенной энергетики, в том числе на базе ВИЭ, должно происходить путем создания гибридных энергокомплексов, в состав которых входят энергопроизводящие установки различных типов и устройства аккумулирования энергии. Такие установки повышает надежность электрообеспечения потребителей на основе возобновляемых видов энергии. Рис.3. Фото гибридной установки института Материаловедения НПО «Физикасолнце» АН РУз мощностью 300 Вт. 1-ветрогенератор вертикальной осью, 2фотоэлектрический панель, 3-осветительные лампы, 4аккумуляторная батарея. Целесообразно использовать малую распределенную энергетику (МРЭ), ориентированную на конкретного потребителя, в частности на насосную установку малой мощности. МРЭ эффективно используются в тех регионах, где нет доступа к централизованному энергоснабжению. Это, как известно, огромная территория, INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON “MODERN APPROACHES AND TRENDS IN TEACHING FINE ARTS, DRAFTSMANSHIP AND MUSIC IN HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION” OCTOBER 22-23, 2025 1415 составляющая почти 2/3, где проживает около 10 % населения Узбекистана, сосредоточено до 15 % основных производственных фондов, добывается 75 % нефти и более 90 % газаю. [6,7]. Такие источники энергии, сочетающие в себя как энергию солнца, так и энергию ветра обладают большой надежностью электроснабжения. Поэтому их можно использовать также в малых дехканских хозяйствах. Использование биомассы. Производство электрической энергии при использовании биомассы в виде первичного источника требует разработки новых подходов. Эффективных технологий получения электрической энергии из биомассы в установках сравнительно небольшой мощности. Одним из решений проблемы является получение из биомассы энергетического газа с высокими теплотехническими характеристиками с последующим использованием в газопоршневых или газотурбинных установках для выработки электрической энергии [7]. Экологические проблемы в использовании традиционных источников энергии хорошо известны – это загрязнение воздуха, воды вредными выбросами, тепловое загрязнение водоемов, образование золоотвалов. Установление более жесткого режима обращения с отходами сельского хозяйства, обязательств по утилизации бытового мусора будет в значительной мере способствовать развитию энергоисточников, использующих эти отходы. Ведь здесь складывается уникальная ситуация: появляется топливо с отрицательной ценой, т. е. его использовать выгоднее, чем не использовать. Применение ВИЭ должно стать одним из способов реализации государственной экологической политики. Выводы 1.Для электроснабжения насосных станций машинного орошения и насосных установок большой мощности в нескольких и десятков тысяч кВт целесообразно использовать газотурбинные электростанции солнечной энергии, как источники экологически чистой энергии. 2.Внутрихозяйственные насосные установки небольшой мощности и дехканские хозяйства со смешанными потребителями следует снабжать электроэнергией от мобильных и гибридных установок ВИЭ. Использованная литература 1. Зайнутдинова Х.К. Использование солнечной энергии в Узбекистане: вопросы рынков и маркетинга // Изд-во «Фан». Ташкент 2015. –336с. 2. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. – Л. : Наука, 1989.-310 с. 3. Захидов Р.А. Зеркальные системы концентрации лучистой энергии. / Ташкент, Фан, 1986 г., -174с. 4. Лосюк, Ю.А.Нетрадиционные источники энергии: учебное пособие для вузов / Ю.А. Лосюк, В.В. Кузьмич. - Минск: УП «Технопринт», 2005. - 234 с. 5. Ахмедов, Р.Б. Технология использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Серия «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Итоги науки и техники) / Р.Б. Ахмедов. - М.: ВИНИТИ. 1987. - 176 с. INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON “MODERN APPROACHES AND TRENDS IN TEACHING FINE ARTS, DRAFTSMANSHIP AND MUSIC IN HIGHER PEDAGOGICAL EDUCATION” OCTOBER 22-23, 2025 1416 6. Твайделл, Дж. Возобновляемые источники энергии / Дж. Твайделл, А. Уэйр: - Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 392 с. 7. Геращенко В.В. Малую распределенную энергию на службу производства // "Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ", 2016, №5.