Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian
This article presents the results of our analysis of the environmental implications of using different types of consumer regulators (electric boilers, heat pumps and cogeneration units), intended to regulate the load of the UES of Ukraine during its «night depressions». It is established that additi...
Saved in:
| Date: | 2018 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/693 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System Research in Energy |
| Download file: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871104202416062464 |
|---|---|
| author | Derii V.O. Nechaieva T.P. |
| author_facet | Derii V.O. Nechaieva T.P. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Derii V.O.",
"institution": null
},
{
"author": "Nechaieva T.P.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Derii V.O. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:44Z |
| description | This article presents the results of our analysis of the environmental implications of using different types of consumer regulators (electric boilers, heat pumps and cogeneration units), intended to regulate the load of the UES of Ukraine during its «night depressions». It is established that additional electricity consumption by electric heat generators (EHG) will be equal to 5.35 billion kWh per year. For the production of this amount of electricity, it will be necessary to burn from 6527 to 7456 thousand tons of coal at TPPs (depending on the period of operation of EHG), which will have a significant influence on the environment in the form of emissions of greenhouse gases and pollutants, namely sulfur oxides and dust.As follows from here, in accordance with the Tax Code of Ukraine, TPPs will be forced to pay additional taxes on these emissions, which will reach about 200 million UAH per year before their reconstruction. Therefore, the introduction of electric heat generators is expedient after the modernization and reconstruction of thermal power plants, which will significantly reduce the emissions of harmful substances and, accordingly, taxes on them by a factor of 13.8.If heat pumps are used as electric heat generators, a significant area of the soil will be cooled during the life cycle of their operation, which will make it unsuitable for planting, disturb the ecological balance, and cause discomfort to the inhabitants. The process of soil temperature restoration after the removal of heat pumps from operation will take more than 20 years. In the case of introducing high-power air heat pumps, there is a risk of changing the microclimate of a residential area (overcooling during the cold season and overheating in summer). To reduce the influence of heat pumps on the environment, it is expedient to use low-potential energy sources of anthropogenic nature, namely, the heat of sewage, technological water, ventilation systems, flue gases, and others. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2018.04.041 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
41
Екологічні наслідки використання електричних теплогенераторів
для ущільнення графіків електричних навантажень під час нічного провалу ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue 4(55)
У даний час Об’єднана енергосистема
(ОЕС) України функціонує у складі об’єднаних
енергосистем Росії та країн Балтії. Стійкість
цього об’єднання забезпечується за допомогою
гідроелектростанцій Росії, яка фактично надає
системні послуги Україні. Але навіть при цьо-
му в ОЕС України існує дефіцит маневрових
потужностей. У силу об’єктивних факторів, які
склалися в економіці України (зміна структури
виробництва, зростання споживання електро-
енергії населенням тощо), з часом ця пробле-
ма тільки загострюється [1]. Особливо відчут-
ним цей дефіцит є в години «нічного провалу»
(2300–700) графіка електричних навантажень
(ГЕН), який призводить до вимушеної зупинки
вугільних енергоблоків ТЕС 200–300 МВт, які
використовуються для регулювання. Циклічна
робота цих маневрових блоків зменшує їх ре-
сурс, призводить до перевитрат палива, збіль-
шення витрат на експлуатацію, поточний та ка-
пітальні ремонти. Загалом втрати ОЕС України
від дефіциту маневрених потужностей за оцін-
ками різних експертів сягають до 2,2 млрд грн
в рік.
Через низку політичних, економічних, техно-
логічних та інших факторів Росія у будь-який
момент може перестати надавати системні по-
слуги, або ж запросити за них значні кошти,
що обумовить величезні проблеми для Украї-
ни. Тому дослідження, спрямовані на повне чи
часткове вирішення вищезазначених проблем, є
доцільними та актуальним.
Одним і можливих варіантів вирішенням
проблеми ущільнення ГЕН під час нічного про-
валу навантаження ОЕС України є широке впро-
вадження споживачів-регуляторів, які можуть
бути використані для вторинного регулювання
частоти та активної потужності ОЕС України.
Відомі роботи [1, 2], в яких аналізуються тех-
ніко-економічні аспекти впровадження спожи-
вачів-регуляторів, функціональні залежності,
згідно яких вони працюють [3], особливості їх
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ
ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ ЕНЕРГЕТИКИ
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Print). The problems of general energy, 2018, 4(55): 41–46
doi: https://doi.org/10.15407/pge2018.04.041
УДК 621.31 В.О. ДЕРІЙ, канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
Т.П. НЕЧАЄВА канд. техн. наук
Інститут загальної енергетики НАН України,
вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03150, Україна
ЕКОЛОГІЧНІ НАСЛІДКИ ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРІВ
ДЛЯ УЩІЛЬНЕННЯ ГРАФІКІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
ПІД ЧАС НІЧНОГО ПРОВАЛУ ОЕС УКРАЇНИ
Наведено результати проведеного аналізу впливу на довкілля використання різно-
го типу споживачів-регуляторів (електрокотлів, теплових насосів та когенерацій-
них установок), призначених для регулювання навантаження ОЕС України під час
її «нічних провалів». Встановлено, що додаткове споживання електроенергії елек-
тричними теплогенераторами буде становити 5,35 млрд кВт·год в рік. Це призведе
до додаткового спалювання на ТЕС 7456 – 6527 тис. т. вугілля та викидам в повітря
значної кількості діоксиду вуглецю, оксидів сірки та пилу. Для зменшення впливу
теплових насосів на довкілля доцільно використовувати низькопотенційні джере-
ла енергії техногенного характеру – теплоту каналізаційних стоків, технологічних
вод, систем вентиляції, димових газів тощо.
К л ю ч о в і с л о в а : електричні теплогенератори, ОЕС України, нічний провал,
електричні котли, теплові насоси, екологічний вплив.
© В.О. ДЕРІЙ, Т.П. НЕЧАЄВА, 2018
42
В.О. ДЕРІЙ, Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue 4(55)
спільної роботи із системами централізованого
теплопостачання [4]. Але до цього часу не ана-
лізувався екологічний вплив на довкілля вико-
ристання різного типу споживачів-регуляторів,
що і є метою даної роботи.
При використанні в якості споживачів-ре-
гуляторів електричних теплогенераторів (ЕТГ)
буде додатково спожито деяку кількість елек-
тричної та вироблено відповідну кількість
теплової енергії, яка замістить аналогічну в
системах централізованого теплопостачання.
Споживання ЕТГ додаткової кількості виро-
бленої електричної енергії призведе до спалю-
вання на теплових електростанціях додаткової
кількості вугілля, що, в свою чергу, обумовить
збільшення викидів у довкілля парникових га-
зів, оксидів сірки та пилу.
У роботі [3] показано, що в переважній біль-
шості випадків потужність під час нічного про-
валу ГЕН можна виразити поліномом другого
ступеня (параболою)
, (1)
де NНП – електрична потужність/навантаження
енергосистеми під час нічного провалу, τ –час,
a, b, c – коефіцієнти параболи.
Якщо підтримувати потужність ОЕС Украї-
ни на рівні навантаження у 2300 доби (початок
нічного провалу ГЕН), то, згідно [4], функцію
зміни потужності комплексу ЕТГ у часі можна
записати у вигляді
(2)
де – електрична потужність j-того ЕТГ.
Із виразу (2) видно, що для повної компен-
сації нічного провалу сумарна електрична по-
тужність комплексу ЕТГ повинна змінюватись
дзеркально функції, яка його описує. При цьо-
му функціональні залежності потужності в часі
окремих ЕТГ можуть бути будь-якими, але їх
сума в кожний момент часу повинна відповіда-
ти значенню дзеркальної функції (права частина
виразу (2)). Фактично, для енергосистеми це є
приріст навантаження, який апроксимується по-
ліномом другого порядку. Цей приріст наванта-
ження покривається додатковим виробництвом
електроенергії на теплових електростанціях з
відповідним додатковим споживанням палива.
Важливим моментом при застосуванні ЕТГ
є визначення їх економічно доцільної величи-
ни електричної потужності, яка залежить від
глибини нічного провалу ГЕН. У роботі [4] на
основі проведених статистичних досліджень
ГЕН за період 2014–2017 рр. встановлено, що
середня потужність ЕТГ за цей період стано-
вила близько 2500 МВт, що і було прийнято для
подальшого аналізу.
Для оцінки додаткового споживання па-
лива тепловими електростанціями під час
ущільнення нічного провалу ГЕН об’єднаної
енергосистеми був вибраний графік, в якому
глибина провалу (2513 МВт) близька до се-
реднього значення (14–15.02.2017 р.). Нічний
провал ГЕН у даному випадку апроксимуєть-
ся рівнянням
. (3)
Враховуючи рівняння (2), річну кількість
спожитої електричної енергії ЕТГ можна визна-
чити, виходячи із виразу
, (4)
де n – кількість днів у році.
Виконавши розрахунки у виразі (4), визначи-
мо річне споживання електроенергії комплек-
сом ЕТГ, яке становить 5,35 млрд кВт·год. Для
подальшого аналізу припустили, що ТЕС спо-
живають виключно вугілля (споживанням при-
родного газу, яке становить близько 2%, було
знехтувано). Згідно [5], питомі витрати палива
тепловими електростанціями у 2017 р. стано-
вили 401,1 г/кВт·год. Але цей показник вклю-
чає в себе як питомі витрати палива блоків, які
працюють безперервно, так і блоків, які пра-
цюють циклічно, зупиняючись під час нічного
провалу ГЕН. При використанні ЕТГ для ущіль-
нення ГЕН всі блоки будуть працювати безпе-
рервно, а отже питомі витрати палива будуть
іншими (меншими). Відомо [5], що у 2017 р. в
середньому працювало 36 енергоблоків. Згід-
но звіту НЕК Укренерго з оцінки відповідності
генеруючих потужності [6], щодобово в ОЕС
України під час нічного провалу зупиняється
7–10 блоків. Для розрахунків приймемо зупин-
ку на ніч 10 енергоблоків. Приріст питомих ви-
трат палива через пуски, згідно [7], становить
21 г/кВт·год. Зробимо припущення, що всі енер-
гоблоки мають однакові питомі витрати. Тоді, в
першому наближенні, скориговані питомі ви-
трати палива можна знайти, виходячи із форму-
ли середньозваженого
, (5)
де nб, nп, nз – кількість енергоблоків, які пра-
цюють відповідно безперервно, з перервами та
їх загальна кількість; b2017, bк – питомі витрати
палива енергоблоками у 2017 р. та скоригова-
ні; – приріст питомих витрат через зупинки
енергоблоків.
Підставляючи дані у вираз (5) та вирішую-
чи його відносно bк, отримаємо значення ско-
ригованих питомих витрат палива для енерго-
блоків, працюючих без зупинки bк = 395,3 г/
43
Екологічні наслідки використання електричних теплогенераторів
для ущільнення графіків електричних навантажень під час нічного провалу ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue 4(55)
кВт·год. Знаючи скориговані питомі витрати,
можна вирахувати обсяг палива, спожитого
ТЕС на виробництво електроенергії для ЕТГ.
При відомому додатковому споживанні тепло-
вими електростанціями вугілля, можна вираху-
вати, скільки буде викинуто в повітря діокси-
ду вуглецю СО2. Щодо викидів оксидів сірки
та пилу, то їх обсяги залежать від обладнання
ТЕС фільтрами і регламентуються норматив-
ним документом [8].
Для проведення розрахунків було виділено
три періоди по стану викидів, згідно [8], та спо-
живання палива тепловими електростанціями –
поточний стан, після проведення модернізації
та реконструкції з досягненням нормативних
вимог щодо викидів оксидів сірки та пилу, ді-
ючих з 2028 р.
Обсяг викидів розраховували згідно виразу
, (6)
де – маса та питомий коефіцієнт для i-го
викиду; – маса спожитого вугілля.
У першому періоді середньозважені питомі
витрати палива визначені згідно формули (5) з
урахуванням поточного стану ТЕС, у другому –
прийняті, виходячи з даних щодо питомих вики-
дів та питомого споживання палива, досягнутих
при технічному переоснащенні та реконструк-
ції вугільних енергоблоків 200 та 300 МВт згід-
но [9, 10], у третьому періоді, виходячи з умов
досягнення показників викидів по закінченню
Національного плану скорочення викидів від
великих спалюючих установок та цільового по-
казника питомих витрат палива на виробництво
електроенергії ТЕС, встановленого Енергетич-
ною Стратегією на рівні 2035 р. Відповідно до
питомих витрат палива, визначалися додаткове
споживання вугілля та відповідні викиди.
Сумарні витрати С, обумовлені додатковим
споживанням вугілля та вищезгаданим впливом
на довкілля, визначалися, виходячи із виразу
, (7)
де – ціна вугілля, екологічні пла-
тежі за викиди СО2, оксидів сірки, пилу відпо-
відно; – обсяги додаткового спо-
живання вугілля та викидів парникових газів,
оксидів сірки та пилу відповідно.
Розрахунки проводилися в поточних ці-
нах, ціна енергетичного вугілля взята рівною
2535 грн/т. [11] відповідно до базової ціни на
енергетичне вугілля, встановленої Міненерго-
вугілля з квітня 2018 р., екологічні платежі за
викиди відповідають поточним ставкам еколо-
гічного податку, визначеним Податковим кодек-
сом України [12]. Результати розрахунків наве-
дені в табл. 1.
Як видно із табл.1, обсяги вуглецевих вики-
дів та викидів забруднюючих речовин, а також
екологічні платежі за такі викиди при поточно-
му стані існуючого пилоочисного обладнання
теплових електростанцій занадто високі, щоб
впроваджувати ЕТГ. Після проведення техніч-
ного переоснащення та реконструкції ТЕС з
виконанням нормативних екологічних вимог
використання ЕТГ стає доцільним, тому що об-
сяги викидів та податки за викиди знизяться в
13,8 раз.
Крім того, необхідно зазначити, що теплова
енергія, яку вироблять ЕТГ, замістить аналогіч-
ну, яку виробляють котли СТЦ. Не важко пока-
зати, що при цьому буде зменшено споживання
СЦТ природного газу близько на 537,1 млн м3
в рік, що, у свою чергу, приведе до зменшен-
ня викидів СО2 на 1031 тис. т в рік. Тобто, за-
гальні по Україні викиди СО2, обумовлені впро-
Таблиця 1 – Споживання палива та викиди ТЕС при використанні ЕТГ
Параметр
Поточний стан Після модернізації 2035 р.
Обсяг/
значення
Сума
платежів,
млн грн
Обсяг/
значення
Сума
платежів
млн грн
Обсяг/
значення
Сума
платежів
млн грн
Середні питомі витрати
палива, г/кВт·год у.п. 395,3 355 334
Споживання вугілля, тис. т 2950 7,49 2649 6,72 2493 6,32
Викиди СО2, тис. т 5701 2,34 5192 2,13 4976 2,04
Викиди SО2, тис. т 80,6 197,7 5,0 12,38 2,6 6,47
Викиди пилу, тис. т 10,6 0,987 1,0 0,089 0,5 0,043
Сумарні податки на викиди 201,0 14,6 8,6
Всього 208,5 21,11 14,6
44
В.О. ДЕРІЙ, Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue 4(55)
вадженням ЕТГ в системах централізованого
теплопостачання, зменшать відповідні обсяги
викидів, наведені у табл. 1, на зазначений вище
обсяг від економії природного газу.
Це і буде прямий вплив на довкілля викорис-
тання ЕТГ для ущільнення ГЕН під час їх ніч-
ного провалу.
Розглянемо інші види впливу на довкілля ви-
користання ЕТГ. Перш за все, необхідно врахо-
вувати той факт, що ЕТГ будуть встановлені в
СЦТ, які знаходяться в населених пунктах. Ро-
бота будь-якого устаткування супроводжується
санітарними обмеженнями, щоб зменшити або
локалізувати негативний вплив на навколишнє
середовище. Серед основних факторів впливу є
гранично допустимі рівні шуму, звукового тис-
ку, вібрації, напруженості електричних та маг-
нітних полів.
Допустимий рівень шуму має відповідати ви-
могам ДСТУ Б В.2.5-44.2010, і не перевищувати
45 дБ(А) в житловій зоні та 50 дБ(А) в зміша-
ній. Допустимі рівні звукового тиску залежать
від частот і не повинні перевищувати значення
наведені в додатку В ДБН В.2.2-15-2005 Жит-
лові будинки. Основні положення / Державні
будівельні норми. Будинки та споруди. (СНиП
II-12-77 «Защита от шума»). Граничні рівні ло-
кальної вібрації, яка виникає від роботи різних
машин та механізмів, не повинні перевищувати
величин, які наведені в ДСН 3.3.6. 039-99 Дер-
жавні санітарні норми виробничої загальної та
локальної вібрації.
Наступним фактором впливу є електромаг-
нітне поле, що випромінюється при роботі те-
плогенеруючого устаткування. Гранично до-
пустимі рівні електричних полів промислової
частоти (50 Гц) визначаються в залежності від
часу дії цього фактору на організм людини.
Згідно Державних санітарних норм і правил
при роботі з джерелами електромагнітних по-
лів, перебування людини в електричному полі
напруженістю до 5 кВ/м допускається протягом
8 год. А гранично допустимі рівні напруженості
магнітного поля частотою 50 Гц при постійному
впливі не повинні перевищувати 1,4 кА/м про-
тягом 8 год.
Одним із можливих варіантів є використання
в якості ЕТГ теплових насосів (ТН). Позитивні
якості та переваги ТН перед іншими теплогене-
раторами добре відомі, але це зовсім не означає
абсолютну доцільність їх впровадження у всіх
випадках. Впроваджувати ТН доцільно тільки
там, де вони мають незаперечні переваги перед
іншими технологіями генерації теплової енер-
гії [13]. Ця доцільність обумовлюється, перш
за все, наявністю та доступністю джерел низь-
копотенційної теплоти та споживачів теплової
енергії в місцях їх розташування. Розглянемо
більш детально можливості використання низь-
копотенційної теплоти природного та штучно-
го походження в умовах міста для потужних ТН
(˃1 МВт).
Відомо [14–16], що при горизонтально роз-
ташованому земляному колектору ТН, тепло-
віддача різних ґрунтів знаходиться в межах 10–
35 Вт/м2 (для оціночних розрахунків приймають
20 Вт/м2). Для вертикальних ґрунтових зондів
тепловіддача становить 45–50 Вт/м [14, 15],
глибина свердловин сягає до 200 м, відстань
між ними становить 5–15 м. Неважко показати,
що для ТН тепловою потужністю 1 МВт гори-
зонтальний колектор буде займати площу 500
тис. м2, а для вертикальних зондів знадобиться
200 стометрових свердловин, які займуть пло-
щу близько 44 тис. м2. Безумовно, що в умовах
щільної забудови великих міст це дуже пробле-
матично.
Одним із факторів впливу використання
ґрунтових ТН є зміна температурного режиму
довкілля. Результати досліджень та моделю-
вань роботи ТН з вертикальним колектором,
які наведені в [17–19], показали, що охоло-
дження ґрунту навколо свердловин відбува-
ється дуже швидко. Уже через рік експлуата-
ції ТН температура нейтрального шару біля
свердловин знизиться з 10 до 1,5 ᵒС [13]. За
життєвий цикл експлуатації ТН охолоджені
плями ґрунту, які виникають навколо сверд-
ловин, зімкнуться в одну велику пляму, що
зробить ґрунт непридатним до рослинництва,
порушується екологічна рівновага та виникає
дискомфорт для мешканців. Причому, охоло-
дженні площі будуть в декілька разів переви-
щувати площі свердловин. А процес віднов-
лення температури ґрунту після виведення ТН
із експлуатації займає понад 20 років [17, 18],
так як тепловий потік від надр землі складає
всього 0,05–0,12 Вт/м2 [20].
При використанні ТН теплоти ґрунтових вод
вони подаються в теплообмінник, а охолоджені
води зливається в ґрунт на деякій відстані від
її забору, що призводить до інтенсивного втру-
чанням в гідрологічний режим надр. Крім того,
це може призвести до недостачі дебіту або де-
градації джерела [18, 19].
ТН, які використовують теплоту природних
водойм та річок, мають найбільший коефіцієнт
перетворення енергії, порівняно із іншими ти-
пами. Їх робота призводить до високого ступеня
замерзання річок та озер [18, 19], наслідки від
чого практично не вивчені.
Теплоту навколишнього повітря доцільно
використовувати для ТН у кліматичних зонах з
температурою не менше як +5 оС та стабільни-
45
Екологічні наслідки використання електричних теплогенераторів
для ущільнення графіків електричних навантажень під час нічного провалу ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue 4(55)
ми погодними умовами. При коливанні темпе-
ратур навколишнього повітря в опалювальний
сезон у широкому діапазоні, використання по-
вітряних теплових насосів недоцільно [14]. При
великій потужності повітряних ТН необхідно
враховувати те, що вони є джерелом підвище-
ного рівня шуму для навколишнього середови-
ща. Так, при їх використанні для отримання 1
кВт теплової потужності потрібно прокачувати
через випарник або теплообмінник в середньо-
му близько 300 м3/год повітря [15], а відповідно
для 1МВт – 300 тис. м3/год. І тому, концентрація
великого рівня потужності повітряних теплових
насосів в одному місці (котельні) призведе до
створення високого рівня шуму та дискомфорту
в житловій зоні. Існує великий ризик замерзан-
ня випарника теплового насосу при схемі пові-
тря-вода. Сказане вище означає, що при впрова-
дженні повітряних ТН великої потужності існує
загроза зміни мікроклімату житлового масиву
(переохолодження в холодну пору року та пере-
грів влітку).
Виконаний аналіз показав, що ТН, які ви-
користовують теплоту ґрунту, води та повітря,
мають суттєвий вплив на довкілля. Для змен-
шення цього впливу доцільно використовувати
низькопотенційні джерела енергії техногенно-
го характеру – теплоту каналізаційних стоків,
технологічних вод, систем вентиляції, димових
газів та інше.
Використання електричних котлів в якості
ЕТГ, як правило, не викликає іншого впливу на
довкілля, окрім додаткового споживання елек-
троенергії. Так як електрокотли будуть розта-
шовані в котельних СЦТ, то безумовно будуть
виконані вимоги існуючих нормативних доку-
ментів та санітарних норм, які наведені вище.
У деяких СЦТ для часткового або повно-
го забезпечення себе електроенергією впро-
ваджуються когенераційні установки. В
переважній більшості впроваджуються коге-
нераційні установки на базі газопоршневих
двигунів. Це обумовлено тим, що в діапазо-
ні потужностей 0–10 МВт вони мають значні
переваги порівняно із турбогенераторами.
Електричний коефіцієнт корисної дії цих ко-
генераційних установок сягає 35–42%. Коге-
нераційні установки теж можна використати
для ущільнення ГЕН під час їх нічних прова-
лів як генератори-регулятори.
Одним із недоліків газопоршневих когенера-
ційних установок є високий рівень шуму, який
сягає рівня 100–109 дБ, що значно перевершує
санітарні норми та вимоги нормативних доку-
ментів. Джерелами шуму є газопоршневий дви-
гун, генератор та блок аварійного скидання те-
пла. Все це необхідно враховувати та вживати
відповідних заходів при використанні цих уста-
новок, особливо, якщо котельні, де вони розмі-
щені, знаходяться в житловій зоні.
ВИСНОВКИ
1. Встановлено, що додаткове споживання
електроенергії електричними теплогенератора-
ми буде становить 5,35 млрд кВт·год в рік.
2. Для виробництва такої кількості елек-
троенергії необхідно буде спалити на ТЕС
7456 – 6527 тис. т. вугілля (залежно від періоду
експлуатації ЕТГ), шо призведе до суттєвого
впливу на довкілля у вигляді викидів парнико-
вих газів та забруднюючих речовин –оксидів
сірки та пилу.
3. Якщо в якості електричних теплогене-
раторів використовувати теплові насоси, то за
життєвий цикл їх експлуатації буде охолоджена
значна частина ґрунту, що зробить його непри-
датним до рослинництва, порушиться екологіч-
на рівновага та виникне дискомфорт для меш-
канців. Процес відновлення температури ґрунту
після виведення теплових насосів із експлуата-
ції займає понад 20 років.
4. При впровадженні повітряних тепло-
вих насосів великої потужності існує загроза
зміни мікроклімату житлового масиву (пере-
охолодження в холодну пору року та перегрів
влітку).
5. Для зменшення впливу теплових насосів
на довкілля доцільно використовувати низько-
потенційні джерела енергії техногенного харак-
теру – теплоту каналізаційних стоків, техноло-
гічних вод, систем вентиляції, димових газів та
інше.
6. Впровадження електричних теплогенера-
торів доцільно після проведення модернізації та
реконструкції теплових електростанцій.
1. Кулик М.М. Співставний аналіз техніко-еконо-
мічних характеристик Канівської ГАЕС та комп-
лексу споживачів-регуляторів для покриття графі-
ків електричних навантажень. Проблеми загальної
енергетики. 2014. № 4(39). С. 5—10.
2. Кулик М.М. Техніко-економічні аспекти вико-
ристання споживачів-регуляторів у системах авто-
матичного регулювання частотою і потужністю.
Проблеми загальної енергетики. 2015. № 1(40).
С. 20—28. https://doi.org/10.15407/pge2015.01.020.
3. Дерій В.О., Згуровець О.В. Дослідження графіків
електричних навантажень енергосистеми для ви-
значення можливостей їх ущільнення шляхом ви-
користання електричних теплогенераторів. Пробле-
ми загальної енергетики. 2017. № 4(51). С. 52—60.
https://doi.org/10.15407/pge2017.04.052.
4. Дерій В.О. Особливості спільної роботи систем
централізованого теплопостачання та електричних
теплогенераторів при регулюванні ними наванта-
46
В.О. ДЕРІЙ, Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue 4(55)
ження ОЕС України. Проблеми загальної енергети-
ки. 2018. № 3(54). С. 54—59. https://doi.org/10.15407/
pge2018.03.054.
5. Інформація про роботу електроенергетичного
комплексу за грудень 2017 року. Міненерговугіл-
ля України. URL: http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/
control/uk/publish/article?art_id=245272535&cat_
id=245183225 (дата звернення: 17.07.2018).
6. Звіт з оцінки відповідності (достатності) генеру-
ючих потужності. НЕК «Укренерго». URL: https://
ua.energy/wp-content/uploads/2017/10/Zvit-z-otsinky-
vidpovidnosti-dostatnosti-generuyuchyh-potuzhnostej.
pdf (дата звернення: 09.08.2018).
7. Разумний Ю.Т., Рухлов А.В. Про проблему ви-
користання маневрених джерел енергії. URL:
http://gea.nmu.org.ua/docs/2009/1/82_007-013.pdf
(дата звернення: 30.07.2018).
8. Про внесення змін до наказу Мінприроди від 22
жовтня 2008 року № 541. Міністерство екології
та природних ресурсів України. Наказ 16.02.2018
№ 62. URL: http://zakon0.rada.gov.ua/laws/show/
z0290-18/print1509719998271496 (дата звернення:
31.07.2018).
9. Чернявський М.В., Буляндра О.Ф. Результа-
ти та перспективи модернізації існуючих пило-
вугільних енергоблоків ТЕС України. Угольная
теплоэнергетика. Проблемы реабилитации и раз-
вития: тезисы 10 междунар. науч.-практ. конф.
К., 2014. С. 46—49.
10. Левин М.М., Бабичев Л.А., Гуля О.М. Техничес-
кое переоснащение угольных энергоблоков 150–
300 МВт. Енергетика та електрифікація. 2013.
№ 3. С. 61—75.
11. Міністерство енергетики та вугільної промис-
ловості підняло ціну на вугілля. URL: https://www.
ukrinform.ua/rubric-economy/2435632-minenergo-
pidnalo-cinu-na-vugilla.html (дата звернення:
06.08.2018).
12. Ставки екологічного податку (станом на
01.01.2018 р.). URL: https://dtkt.com.ua/show/
0sid0178.html (дата звернення: 31.07.2018).
13. Уланов Н.М., Уланов М.М., Соломко В.Д. Ис-
пользование низкопотенциального тепла вод раз-
личного происхождения для теплоснабжения в
ЖКХ и других отраслях экономики Украины. URL:
http://www.journal.esco.co.ua/2012_8/art190.htm
(дата звернення: 18.07.2018).
14. Руководство по применению тепловых насосов
с использованием вторичных энергетических ре-
сурсов нетрадиционных возобновляемых источни-
ков энергии. М., 2001. URL: http://www.complexdoc.
ru/ntdtext/482261/4 (дата звернення: 19.07.2018).
15. Руководство по проектированию теплових
насосов компании Виссманн. URL: http://www.
viessmann.ua/ (дата звернення: 20.07.2018).
16. Жидович И.С. Применение тепловых насосов в
системах теплоснабжения и горячего водоснабже-
ния многоквартирного жилого фонда на принципах
энергосбережения. Минск, 2014.
17. Тепловые насосы в современной промышлен-
ности и коммунальной инфраструктуре. URL:
https://docplayer.ru/47616998-Teplovye-nasosy-
v-sovremennoy-promyshlennosti-i-kommunalnoy-
infrastrukture-informacionno-metodicheskoe-izdanie.
html (дата звернення: 18.07.2018).
18. Трушевский С.Н. Термоскважины для тепло-
насосов: экологический аспект. URL: http://www.c-
o-k.ru/articles/termoskvazhiny-dlya-teplonasosov-
ekologicheskiy-aspekt (дата звернення: 23.07.2018).
19. Трушевский С.Н. Вариативность мощности
термоскважин ТНУ при отрицательных темпе-
ратурах грунта. URL: http://www.c-o-k.ru/articles/
termoskvazhiny-dlya-teplonasosov-ekologicheskiy-
aspekt. (дата звернення: 20.07.2018).
20. Осадчий Г.Б. Условия эффективного использо-
вания тепловых насосов в России. URL: http://www.
holodilshchik.ru/Usloviya_eff _isp_tepl_ nasosov_III_
Osadchiy.pdf (дата звернення: 20.07.2018).
Надійшла до редколегії 23.10.2018
|
| id | systemreorg-article-693 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:20:21Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/f0/d49a4a8962236a2dfec324665857d7f0.pdf |
| spelling | systemreorg-article-6932026-07-18T12:57:44Z Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian Екологічні наслідки використання електричних теплогенераторів для ущільнення графіків електричних навантажень під час нічного провалу ОЕС України Derii V.O. Nechaieva T.P. electric heat generators, UES of Ukraine, night depressions, electric boilers, heat pumps, ecological influence. References: електричні теплогенератори, ОЕС України, нічний провал, електричні котли, теплові насоси, екологічний вплив. This article presents the results of our analysis of the environmental implications of using different types of consumer regulators (electric boilers, heat pumps and cogeneration units), intended to regulate the load of the UES of Ukraine during its «night depressions». It is established that additional electricity consumption by electric heat generators (EHG) will be equal to 5.35 billion kWh per year. For the production of this amount of electricity, it will be necessary to burn from 6527 to 7456 thousand tons of coal at TPPs (depending on the period of operation of EHG), which will have a significant influence on the environment in the form of emissions of greenhouse gases and pollutants, namely sulfur oxides and dust.As follows from here, in accordance with the Tax Code of Ukraine, TPPs will be forced to pay additional taxes on these emissions, which will reach about 200 million UAH per year before their reconstruction. Therefore, the introduction of electric heat generators is expedient after the modernization and reconstruction of thermal power plants, which will significantly reduce the emissions of harmful substances and, accordingly, taxes on them by a factor of 13.8.If heat pumps are used as electric heat generators, a significant area of the soil will be cooled during the life cycle of their operation, which will make it unsuitable for planting, disturb the ecological balance, and cause discomfort to the inhabitants. The process of soil temperature restoration after the removal of heat pumps from operation will take more than 20 years. In the case of introducing high-power air heat pumps, there is a risk of changing the microclimate of a residential area (overcooling during the cold season and overheating in summer). To reduce the influence of heat pumps on the environment, it is expedient to use low-potential energy sources of anthropogenic nature, namely, the heat of sewage, technological water, ventilation systems, flue gases, and others. В статті викладено результати проведеного аналізу впливу на довкілля використання різного типу споживачів-регуляторів (електрокотлів, теплових насосів та когенераційних установок), призначених для регулювання навантаження ОЕС України під час її «нічних провалів». Встановлено, що додаткове споживання електроенергії електричними теплогенераторами (ЕТГ) буде становити 5,35 млрд  кВт·год в рік. Для виробництва такої кількості електроенергії необхідно буде спалити на ТЕС 7456 – 6527 тис. т вугілля (залежно від періоду експлуатації ЕТГ), що призведе до суттєвого впливу на довкілля у вигляді викидів парникових газів та забруднюючих речовин – окислів сірки та пилу. Відповідно до цього та згідно з Податковим кодексом України, ТЕС змушені будуть заплатити додаткові податки на ці викиди, які до їх реконструкції будуть сягати біля 200 млн грн на рік. Тому, впроваджувати електричні теплогенератори доцільно після проведення модернізації та реконструкції теплових електростанцій, яка дозволить значно зменшити викиди шкідливих речовин, а відповідно і податки на них (в 13,8 рази).Якщо в якості електричних теплогенераторів використовувати теплові насоси, то за життєвий цикл їх експлуатації буде охолоджена значна частина ґрунту, що зробить його непридатним до рослинництва, порушиться екологічна рівновага та виникне дискомфорт для мешканців. Процес відновлення температури ґрунту після виведення теплових насосів із експлуатації займає понад 20 років. При впровадженні повітряних теплових насосів великої потужності існує загроза зміни мікроклімату житлового масиву (переохолодження в холодну пору року та перегрів влітку). Для зменшення впливу теплових насосів на довкілля доцільно використовувати  низькопотенційні джерела енергії техногенного характеру – теплоту каналізаційних стоків, технологічних вод, систем вентиляції, димових газів та інше. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2018-12-27 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/693 10.15407/pge2018.04.041 System Research in Energy; No. 4 (55) (2018): The Problems of General Energy; 41-46 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (55) (2018): Проблеми загальної енергетики; 41-46 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/693/597 Copyright (c) 2018 Derii V.O., Nechaieva T.P. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | electric heat generators UES of Ukraine night depressions electric boilers heat pumps ecological influence. References: Derii V.O. Nechaieva T.P. Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian |
| title | Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian |
| title_alt | Екологічні наслідки використання електричних теплогенераторів для ущільнення графіків електричних навантажень під час нічного провалу ОЕС України |
| title_full | Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian |
| title_fullStr | Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian |
| title_full_unstemmed | Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian |
| title_short | Environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the UES of Ukraine Language: Ukrainian |
| title_sort | environmental implications of the use of electric heat generators for the compaction of electrical load schedules during the night depressions of the ues of ukraine language: ukrainian |
| topic | electric heat generators UES of Ukraine night depressions electric boilers heat pumps ecological influence. References: |
| topic_facet | electric heat generators UES of Ukraine night depressions electric boilers heat pumps ecological influence. References: електричні теплогенератори ОЕС України нічний провал електричні котли теплові насоси екологічний вплив. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/693 |
| work_keys_str_mv | AT deriivo environmentalimplicationsoftheuseofelectricheatgeneratorsforthecompactionofelectricalloadschedulesduringthenightdepressionsoftheuesofukrainelanguageukrainian AT nechaievatp environmentalimplicationsoftheuseofelectricheatgeneratorsforthecompactionofelectricalloadschedulesduringthenightdepressionsoftheuesofukrainelanguageukrainian AT deriivo ekologíčnínaslídkivikoristannâelektričnihteplogeneratorívdlâuŝílʹnennâgrafíkívelektričnihnavantaženʹpídčasníčnogoprovaluoesukraíni AT nechaievatp ekologíčnínaslídkivikoristannâelektričnihteplogeneratorívdlâuŝílʹnennâgrafíkívelektričnihnavantaženʹpídčasníčnogoprovaluoesukraíni |