Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type
Recently, more and more attention has been paid to environmental problems associated with excessive extraction of traditional energy resources. The transition to sustainable and renewable energy sources is becoming a key solution to overcome the depletion of natural resources and reduce the negative...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2025
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/341499 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-341499 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-20T06:39:39Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Котенко, Д. А. Зіпунніков, М. М. Стрельнікова, О. О. |
| spellingShingle |
Котенко, Д. А. Зіпунніков, М. М. Стрельнікова, О. О. Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type |
| author_facet |
Котенко, Д. А. Зіпунніков, М. М. Стрельнікова, О. О. |
| author_sort |
Котенко, Д. А. |
| title |
Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type |
| title_short |
Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type |
| title_full |
Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type |
| title_fullStr |
Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type |
| title_full_unstemmed |
Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type |
| title_sort |
optimization of electricity consumption by a group of monopolar electrolysis plants of the same type |
| title_alt |
Оптимізація споживання електроенергії групою однотипних електролізних установок монополярного типу Оптимізація споживання електроенергії групою однотипних електролізних установок монополярного типу |
| description |
Recently, more and more attention has been paid to environmental problems associated with excessive extraction of traditional energy resources. The transition to sustainable and renewable energy sources is becoming a key solution to overcome the depletion of natural resources and reduce the negative impact on the environment. One of the promising areas is the use of technology for obtaining hydrogen and oxygen through electrolysis. However, these days the mentioned technologies require large energy costs. Yet, in some of group operating modes, several electrolysis plants that operate simultaneously (in this paper, we are talking about monopolar electrolyzers with an active electrode) were used. At the same time, they might have a very negative impact on the elements of the electrical network that supplies this group of electrolysis plants. The optimization of the operation of a group of monopolar electrolysis plants of the same type in order to minimize their negative impact on the electrical network is considered in this paper. The results of the approximation of the function that describes the change in voltage for electrolysis with an active electrode, obtained from experimental data, using Fourier series were given. The optimization objective function was determined and the problem of finding the optimal sequence of starting a group of electrolysis plants was solved using stochastic methods. As a result of the calculations, it was established that the use of stochastic methods is appropriate, and based on the proposed solution, it is possible to create a prototype of a real control system for a group of similar electrolysis plants. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/341499 |
| work_keys_str_mv |
AT kotenkoda optimizationofelectricityconsumptionbyagroupofmonopolarelectrolysisplantsofthesametype AT zípunníkovmm optimizationofelectricityconsumptionbyagroupofmonopolarelectrolysisplantsofthesametype AT strelʹníkovaoo optimizationofelectricityconsumptionbyagroupofmonopolarelectrolysisplantsofthesametype AT kotenkoda optimízacíâspoživannâelektroenergíígrupoûodnotipnihelektrolíznihustanovokmonopolârnogotipu AT zípunníkovmm optimízacíâspoživannâelektroenergíígrupoûodnotipnihelektrolíznihustanovokmonopolârnogotipu AT strelʹníkovaoo optimízacíâspoživannâelektroenergíígrupoûodnotipnihelektrolíznihustanovokmonopolârnogotipu |
| first_indexed |
2025-10-17T01:06:07Z |
| last_indexed |
2025-10-21T01:23:44Z |
| _version_ |
1848097723848327168 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-3414992025-10-20T06:39:39Z Optimization of Electricity Consumption by a Group of Monopolar Electrolysis Plants of the Same Type Оптимізація споживання електроенергії групою однотипних електролізних установок монополярного типу Оптимізація споживання електроенергії групою однотипних електролізних установок монополярного типу Котенко, Д. А. Зіпунніков, М. М. Стрельнікова, О. О. Recently, more and more attention has been paid to environmental problems associated with excessive extraction of traditional energy resources. The transition to sustainable and renewable energy sources is becoming a key solution to overcome the depletion of natural resources and reduce the negative impact on the environment. One of the promising areas is the use of technology for obtaining hydrogen and oxygen through electrolysis. However, these days the mentioned technologies require large energy costs. Yet, in some of group operating modes, several electrolysis plants that operate simultaneously (in this paper, we are talking about monopolar electrolyzers with an active electrode) were used. At the same time, they might have a very negative impact on the elements of the electrical network that supplies this group of electrolysis plants. The optimization of the operation of a group of monopolar electrolysis plants of the same type in order to minimize their negative impact on the electrical network is considered in this paper. The results of the approximation of the function that describes the change in voltage for electrolysis with an active electrode, obtained from experimental data, using Fourier series were given. The optimization objective function was determined and the problem of finding the optimal sequence of starting a group of electrolysis plants was solved using stochastic methods. As a result of the calculations, it was established that the use of stochastic methods is appropriate, and based on the proposed solution, it is possible to create a prototype of a real control system for a group of similar electrolysis plants. Останнім часом дедалі більше уваги приділяється екологічним проблемам, пов’язаним із надмірним видобуванням традиційних енергетичних ресурсів. Перехід на стійкі й відновлювані джерела енергії стає ключовим рішенням для подолання виснаження природних ресурсів і зменшення негативного впливу на довкілля. Одним із перспективних напрямів є використання технології отримання водню й кисню за допомогою електролізу. Однак на сьогодні згадані технології вимагають великих витрат енергії. Проте в деяких режимах групової роботи використовуються декілька електролізних установок, які працюють одночасно (у даній статті мова йде про монополярні електролізери з активним електродом), при цьому можуть дуже негативно впливати на елементи електричної мережі, яка живить цю групу електролізних установок. У статті розглядається оптимізація роботи групи однотипних монополярних електролізних установок із метою мінімізації їх негативного впливу на електричну мережу. Наведено результати апроксимації функції, яка описує зміну напруги для електролізу з активним електродом, отриманого з експериментальних даних, за допомогою рядів Фур'є. Визначено цільову функцію оптимізації та розвʼязано задачу пошуку оптимальної черги запуску групи електролізних установок за допомогою стохастичних методів. У результаті проведених розрахунків встановлено, що використання стохастичних методів є доцільним, а на основі запропонованого рішення можна створити прототип реальної системи управління групою однотипних електролізних установок. Останнім часом дедалі більше уваги приділяється екологічним проблемам, пов’язаним із надмірним видобуванням традиційних енергетичних ресурсів. Перехід на стійкі й відновлювані джерела енергії стає ключовим рішенням для подолання виснаження природних ресурсів і зменшення негативного впливу на довкілля. Одним із перспективних напрямів є використання технології отримання водню й кисню за допомогою електролізу. Однак на сьогодні згадані технології вимагають великих витрат енергії. Проте в деяких режимах групової роботи використовуються декілька електролізних установок, які працюють одночасно (у даній статті мова йде про монополярні електролізери з активним електродом), при цьому можуть дуже негативно впливати на елементи електричної мережі, яка живить цю групу електролізних установок. У статті розглядається оптимізація роботи групи однотипних монополярних електролізних установок із метою мінімізації їх негативного впливу на електричну мережу. Наведено результати апроксимації функції, яка описує зміну напруги для електролізу з активним електродом, отриманого з експериментальних даних, за допомогою рядів Фур'є. Визначено цільову функцію оптимізації та розвʼязано задачу пошуку оптимальної черги запуску групи електролізних установок за допомогою стохастичних методів. У результаті проведених розрахунків встановлено, що використання стохастичних методів є доцільним, а на основі запропонованого рішення можна створити прототип реальної системи управління групою однотипних електролізних установок. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2025-10-20 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/341499 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 28 No. 3 (2025); 62-71 Проблемы машиностроения; Том 28 № 3 (2025); 62-71 Проблеми машинобудування; Том 28 № 3 (2025); 62-71 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/341499/329405 https://journals.uran.ua/jme/article/view/341499/329406 Copyright (c) 2025 Д. А. Котенко, М. М. Зіпунніков, О. О. Стрельнікова http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |