THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA)
The use of fossil fuels for power supply of the Ukrainian Akademik Vernadsky station (UAC) in Antarctica does not meet Ukraine’s commitment to minimize the negative im pact on the environment and requires significant costs for its transportation to the station. Renewable energy sources...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/334 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103517921378304 |
|---|---|
| author | Karmazin, О. Petrenko, K. Ivanchenko, І. |
| author_facet | Karmazin, О. Petrenko, K. Ivanchenko, І. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "О. Karmazin",
"institution": "CScTech, Institute of renewable energy, NAS Ukraine"
},
{
"author": "K. Petrenko",
"institution": "chief technologist of Wind Energy Department, Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine"
},
{
"author": "І. Ivanchenko",
"institution": "chief technologist at wind energy department at Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine"
}
] |
| author_sort | Karmazin, О. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:16Z |
| description | The use of fossil fuels for power supply of the Ukrainian Akademik Vernadsky station (UAC) in Antarctica does not meet Ukraine’s commitment to minimize the negative im pact on the environment and requires significant costs for its transportation to the station. Renewable energy sources (RES) can be used to solve this problem. The experience of other countries in this region confirms the efficiency of RES using to provide electricity to research stations. Modern algorithms for controlling the diesel generators operation allow the construction of hybrid power supply systems using wind and solar energy, which are characterized by high reliability of power supply and low consumption of diesel fuel.To assess the feasibility of using a wind power plant (WPP) and a photovoltaic power plant (PPS), long-term wind speed and solar radiation data were analyzed. As a result of the study, the possibility of using RES to provide UAC with electricity was established. The distribution of wind energy is smoother throughout the year, while solar energy is characterized by a significant decrease from May to June (to zero in July). The analysis of hourly synchronous graphs of WPP and PPS generation based on satellite data revealed a negative weak correlation between -0.14 (April) and -0.5 (September). Significant uneven generation of PPS  during the year and a negative correlation indicate the feasibility of simultaneous use of PPS and WPP, which will provide a more uniform supply of electricity from RES.
The lack of electricity consumption data does not allow to determine the optimal RES capacity to ensure maximum compensation for the needs of UAC at this stage. When analyzing the operating modes of the station main equipment, it was established that there is a base load of 25 kW, which can be compensated by the RES. The use of RES with an installed capacity of 30 kW will provide from 8.6% (PPS) to 14.8% (WPP) of the UAC's annual electricity demand. This will avoid between 25 t (PPS) and 44 t (WPP) of CO2 emissions per year. Ref. 18, tab. 6, fig. 5. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2022.1(68).43-52 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:38:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
43
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 620.91, 628.17, 546.11
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ВІТРУ ТА СОНЦЯ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОТРЕБ
В ЕЛЕКТРИЧНІЙ ЕНЕРГІЇ АНТАРКТИЧНОЇ СТАНЦІЇ «АКАДЕМІК ВЕРНАДСЬКИЙ»
Отримано 10 лют. 2022; рекомендовано до публікації 21 бер. 2022
Доступно онлайн 29 черв. 2022
О. О. Кармазін1, К. В. Петренко2, І. В. Іванченко3
Автор для кореспонденції: Олексій Кармазін,
e-mail: alexey.karmazin@gmail.com
Використання викопного палива для енергозабезпе-
чення Української антарктичної станції "Академік Вер-
надський" (УАС) не відповідає зобов’язанням України
щодо мінімізації негативного впливу на навколишнє
середовище та вимагає значних витрат на його
транспортування на станцію. Вирішити дану пробле-
му можна за рахунок використання відновлюваних
джерел енергії (ВДЕ). Ефективність використання ВДЕ для забезпечення електричною енергією до-
слідницьких станцій в даному регіоні підтверджено досвідом інших країн. Сучасні алгоритми керування
роботою дизельних генераторів дозволяють строювати гібридні систем електропостачання з вико-
ристанням вітрової та сонячної енергії, що характеризуються високою надійністю електропостачан-
ня об’єкту та низькими витратами дизельного палива.
Для оцінки можливості використання вітроелектричної (ВЕС) і фотоелектричної станції (ФЕС) було
виконано аналіз багаторічних даних зі швидкості вітру та сонячної радіації. В результаті дослідження
було встановлено можливість використання ВДЕ для забезпечення УАС електричною енергією. Над-
ходження енергії вітру має більш рівномірний характер впродовж року, в той час як для сонячної
енергії характерне істотне зниження з травня по червень (до нуля в липні). Аналіз погодинних синхрон-
них графіків генерації ВЕС та ФЕС, отриманих на підставі супутникових даних, дозволив виявити
від’ємний слабкий кореляційний зв’язок на рівні від -0,14 (квітень) до -0,5 (вересень). Значна нерів-
номірність генерації ФЕС впродовж року та від’ємний кореляційний зв’язок свідчать про доцільність
одночасного використання ФЕС та ВЕС, що дозволить отримати більш рівномірне надходження елек-
тричної енергії від ВДЕ.
Відсутність обліку спожитої електричної енергії не дозволяє на даному етапі визначити оптимальну
потужність ВДЕ для забезпечення максимальної компенсації потреб УАС. Під час аналізу режимів робо-
ти основного обладнання станції встановлено наявність базового навантаження в обсязі 25 кВт, що
може бути компенсоване за рахунок ВДЕ. Використання ВДЕ встановленою потужністю 30 кВт дасть
змогу забезпечити від 8,6 % (ФЕС) до 14,8 % (ВЕС) річної потреби УАС в електроенергії. Це дозволить
уникнути від 25 т (ФЕС) до 44 т (ВЕС) викидів СО2 на рік. Бібл. 18, табл. 6, рис. 5.
Ключові слова: відновлювані джерела енергії, вітроелектрична установка, дизельгенератор, УАС
«Академік Вернадський», фотоелектрична станція.
1 канд. техн. наук, старший науковий співробітник
відділу комплексних енергосистем Інституту віднов-
люваної енергетики НАН України
https://orcid.org/0000-0002-7628-6880
2 головний технолог відділу вітроенергетики Інсти-
туту відновлюваної енергетики НАН України
https://orcid.org/0000-0002-2322-9030
3
головний технолог відділу вітроенергетики Інститу-
ту відновлюваної енергетики НАН України
https://orcid.org/0000-0002-5083-4180
THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE
AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA)
Received 10 Feb. 2022; accepted 21 March 2022.
Available online 29 June 2022
O. Karmazin1, K. Petrenko2, I. Ivanchenko3
Author for correspondence: O. Karmazin
e-mail: alexey.karmazin@gmail.com
The use of fossil fuels for power supply of the Ukrainian
Akademik Vernadsky station (UAC) in Antarctica does not
meet Ukraine’s commitment to minimize the negative im-
1 CScTech, Institute of renewable energy, NAS Ukraine
https://orcid.org/0000-0002-7628-6880
2 chief technologist of Wind Energy Department,
Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine
https://orcid.org/0000-0002-2322-9030
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
https://orcid.org/0000-0002-7628-6880
https://orcid.org/0000-0002-2322-9030
https://orcid.org/0000-0002-5083-4180
https://orcid.org/0000-0002-7628-6880
https://orcid.org/0000-0002-2322-9030
44
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Перелік використаних скорочень та позначень:
ВДЕ – відновлювані джерела енергії
ВЕС – вітрова електростанція
ВЕУ – вітроелектрична установка
ДГ – дизельний генератор
УАС – Українська антарктична станція
ФЕМ – фотоелектричний модуль
ФЕС – фотоелектрична станція
Вступ. Україна одна з небагатьох країн світу, що мо-
же здійснювати дослідження на власній антарктич-
ній станції. Забезпечення енергією (тепловою та
електричною) Української антарктичної станції
"Академік Вернадський" (УАС) здійснюється за раху-
нок привозного палива – дизельного пального [1]. З
огляду на віддаленість УАС та кліматичні особливос-
ті регіону розташування [2] доставка палива для сис-
тем життєзабезпечення складає істотну статтю ви-
трат в бюджеті станції. Окрім цього, необхідно пос-
тійно підтримувати в належному технічному стані
системи зберігання та транспортування палива, бо
навіть незначне його протікання може призвести до
значних екологічних наслідків. Також слід зауважи-
ти, що саме собою використання дизельного паль-
ного спричиняє викиди в навколишнє середовище.
Одним із шляхів зменшення використання викопно-
го пального, а за певних умов навіть повної відмови
від нього, є перехід на відновлювані джерела енер-
гії (ВДЕ) – енергії вітру та сонця.
До основних переваг систем електропостачання на
базі вітрової та сонячної енергії можна віднести:
• розповсюдженість практично по всій планеті;
• відсутність паливної складової та викидів забру-
днювальних речовин під час роботи;
• легкість масштабування (збільшення потужності)
та модернізації;
• можливість інтеграції до вже існуючих систем на
основі традиційних технологій.
Перешкодою на шляху реалізації подібних систем
може стати відсутність достатніх площ для розмі-
щення обладнання.
Використання ВДЕ вже давно довело свою ефектив-
ність для забезпечення енергією об’єктів розташова-
них в місцевості, де відсутні електричні мережі зага-
льного користування. Їх ефективність не викликає
жодних сумнівів навіть в арктичних умовах. Як прик-
лад можна навести дослідницькі станції Принцеса
Елізабет" (Бельгія), "Палмер" та "Мак-
Мердо" (Сполучені Штати Америки) [3–6]. На цих
станціях вже тривалий час для забезпечення енергі-
єю використовують сонячні та вітрові електростан-
ції.
Відповідно до ряду міжнародних директив [7], краї-
ни–члени Антарктичного договору для забезпечен-
ня життєдіяльності своїх науково-дослідних станцій
мають здійснювати заходи для мінімізації негатив-
ного впливу на навколишнє середовище
pact on the environment and requires significant costs for its
transportation to the station. Renewable energy sources
(RES) can be used to solve this problem. The experience of
other countries in this region confirms the efficiency of RES
using to provide electricity to research stations. Modern algorithms for controlling the diesel generators opera-
tion allow the construction of hybrid power supply systems using wind and solar energy, which are characterized
by high reliability of power supply and low consumption of diesel fuel.
To assess the feasibility of using a wind power plant (WPP) and a photovoltaic power plant (PPS), long-term wind
speed and solar radiation data were analyzed. As a result of the study, the possibility of using RES to provide UAC
with electricity was established. The distribution of wind energy is smoother throughout the year, while solar en-
ergy is characterized by a significant decrease from May to June (to zero in July). The analysis of hourly synchro-
nous graphs of WPP and PPS generation based on satellite data revealed a negative weak correlation between -
0.14 (April) and -0.5 (September). Significant uneven generation of PPS during the year and a negative correla-
tion indicate the feasibility of simultaneous use of PPS and WPP, which will provide a more uniform supply of
electricity from RES.
The lack of electricity consumption data does not allow to determine the optimal RES capacity to ensure maxi-
mum compensation for the needs of UAC at this stage. When analyzing the operating modes of the station main
equipment, it was established that there is a base load of 25 kW, which can be compensated by the RES. The use
of RES with an installed capacity of 30 kW will provide from 8.6% (PPS) to 14.8% (WPP) of the UAC's annual elec-
tricity demand. This will avoid between 25 t (PPS) and 44 t (WPP) of CO2 emissions per year. Ref. 18, tab. 6, fig. 5.
Keywords: renewable energy sources, wind turbine, diesel generator, photovoltaic power station, Akademik Ver-
nadsky station.
3
chief technologist at wind energy department at Insti-
tute of Renewable Energy of NAS of Ukraine
https://orcid.org/0000-0002-5083-4180
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
https://orcid.org/0000-0002-5083-4180
45
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
(впроваджувати механізми зберігання та економно-
го поводження з паливом, використання систем
енергопостачання на базі джерел відновлюваної
енергії та інших засобів мінімізації викидів в атмос-
феру тощо).
З огляду на це необхідно дослідити можливість ви-
користання ВДЕ для забезпечення енергією Україн-
ської антарктичної станції "Академік Вернадський".
Огляд можливих схем використання ВДЕ для енер-
гозабезпечення. В залежності від встановленої по-
тужності та конфігурації системи ВДЕ можуть вико-
ристовуватися як додаткове джерело енергії для
зменшення витрат викопного палива або як основ-
не.
В першому випадку за рахунок ВДЕ покривається
лише певна частина споживання та за наявності в
системі акумуляторної батареї можливе забезпечен-
ня резервного живлення електроенергією основних
споживачів упродовж певного часу. Така схема є
більш дешевою, простою для реалізації та дозволяє
підвищити надійність електропостачання спожива-
чів.
Використання ВДЕ як основного джерела енергії має
свої особливості, пов’язані з нерівномірністю надхо-
дження первинної енергії (вітру або сонця) впро-
довж року та відсутністю можливості її довготрива-
лого зберігання.
Зазвичай в автономних системах для зберігання
електричної енергії використовують електрохімічні
акумулятори. Ці технології ефективно можуть забез-
печувати зберігання на незначних проміжках часу –
до кількох діб [8], тоді як час надходження енергії
від ВДЕ має істотну нерівномірність як в добовому
розрізі, так і впродовж року (рис. 1). Тому для надій-
ного забезпечення споживачів електричною енер-
гією такі системи зазвичай містять генератори з дви-
гуном внутрішнього згоряння.
На рис. 2 наведено приклад схеми гібридної автоно-
мної системи електропостачання [10].
Використання дизельних генераторів (ДГ) має певні
технічні особливості які насамперед полягають у
відсутності можливості швидкого старту з холодного
стану та в обов’язковому мінімальному робочому
навантаженні.
Водночас слід зауважити, що вже розроблені та се-
рійно виготовляються ДГ, що позбавлені цих недолі-
ків та дозволяють максимально ефективно викорис-
товувати енергію ВДЕ.
Як приклад можна навести генератори, розроблені
Датською компанією «Danvest» [11]. Головна особ-
ливість цих генераторів полягає в тому, що вони мо-
жуть працювати при наднизькому навантаженні
(менше 30 %) з мінімальними витратами палива. На
рис. 3 проілюстровано роботу такого генератора в
парі з вітроелектричною установкою. Можливість
роботи генератора з низькою потужністю дозволяє
максимально ефективно використовувати енергію
від ВДЕ та досягнути максимальної річної економії
викопного палива.
Для досягнення даної мети потужність ВДЕ в цій сис-
темі приймається з надлишком (до 150% встановле-
ної потужності ДГ). Як наслідок генератор переваж-
ну частину часу працює в діапазоні низького наван-
таження (права частина графіка рис. 3).
У наведеному прикладі дизельний двигун працює в
Рис. 1. Зміна швидкості вітру на різних
часових інтервалах [9]
Fig. 1. Wind speed changes on different
time intervals [9]
Рис. 2. Схема гібридної автономного системи
електропостачання на базі ВДЕ [10]
Fig. 2. Hybrid autonomous power supply system
scheme based on RES [10]
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
46
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
режимі низького навантаження при швидкості вітру
від 9 до 11 м/с або при зниженні споживання елект-
роенергії. При швидкості вітру вище 11 м/с або при
подальшому зниженні навантаження системи, гене-
ратор переходить в обертовий резерв (режим неро-
бочого ходу) і працює з нульовим навантаженням.
При швидкості вітру понад 12 м/с або при подаль-
шому зниженні попиту двигун внутрішнього згорян-
ня відключається магнітним зчепленням від генера-
тора і зупиняється повністю. Контролер потужності,
що працює за алгоритмом розробленим компанією
«Danvest» забезпечує динамічний баланс між нава-
нтаженням та генерацією під час різких змін енергії,
генерованої ВДЕ, та навантаження споживача в ре-
жимах неробочого ходу генератора або коли двигун
зупинений. При виникненні надлишкової генерації
ВДЕ генератор «Danvest» працює у зворотному ре-
жимі й обертає двигун внутрішнього згоряння. Гене-
ратор змінного струму залишається підключеним до
шини для забезпечення системи реактивною потуж-
ністю, контролю напруги та частоти і використову-
ється як маховик для згладжування стрибків генера-
ції ВДЕ та навантаження системи.
При зниженні потужності генерованої ВДЕ або зрос-
танні навантаження системи дизельний двигун ав-
томатично під’єднується до генератора і запускаєть-
ся протягом 1–3 с. Вихід генератора на номінальну
потужність можливий за 2–5 с. Для швидкого запус-
ку двигун тримається прогрітим і під тиском.
При роботі з низьким навантаженням ДГ також фун-
кціонує як додаткове "гнучке" навантаження для
підтримки збалансованої роботи мережі. Це дозво-
ляє тримати частоту мережі на рівні 50/60 Гц +/- 0,5
Гц).
Використання синхронного генератора в поєднанні
з автоматичним регулятором напруги (AVR) дозво-
ляє підтримувати напругу мережі та виробляти реа-
ктивну потужність для живлення асинхронних гене-
раторів, якими може бути обладнано ВЕУ або інших
споживачів.
Оцінка можливості використання відновлюваних
джерел енергії. Доцільність використання того чи
іншого джерела залежить від наявного потенціалу
та технічної можливості встановлення генеруваль-
ного обладнання в безпосередній близькості від
споживача. Впровадження відновлюваних джерел
енергії на території о. Галіндез потребує детального
аналізу багаторічної динаміки надходження соняч-
ної радіації та швидкості вітру (як річного, так і добо-
вого ходу).
Для визначення можливості використання вітроеле-
ктростанції (ВЕС) та фотоелектростанції (ФЕС) на УАС
"Академік Вернадський" виконано аналіз потенціа-
лу сонячної та вітрової енергії, а також динаміки їх
надходження впродовж року.
Потенціал сонячної енергії. Оцінку технічно досяж-
ного потенціалу сонячної енергії виконано за допо-
Рис. 3. Приклад роботи дизельгенератора «Danvest» в парі з вітроелектричною установкою [11]
Fig. 3. An example of a diesel generator operation "Danvest" paired with a wind turbine [11]
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
47
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
могою програмного забезпечення PVsyst [12].
На сьогоднішній день PVsyst – один з найпошире-
ніших інструментів для моделювання сонячних
електростанцій серед фахівців, що займаються ре-
алізацією промислових сонячних електростанцій.
Це програмне забезпечення має велику бібліотеку
даних, що містить характеристики різних типів фо-
тоелектричних модулів і дозволяє отримати мете-
одані для будь-якої точки світу [12].
З огляду на особливості кліматичних умов у місці
розташування УАС розрахунок виконано для різ-
них джерел даних:
Метеостанція УАС (період спостереження з 1994 р.
по 2006 р.);
База метеоданих Meteonorm (період спостережен-
ня з 1994 р. по 2018 р.) [13];
метеостанція "Палмер" (період спостереження з
2001 р. по 2017 р.) [14].
Розрахункове значення помісячного надходження
сонячної радіації для кожного за кожним з джерел
даних наведено в табл. 1 та проілюстровано на
рис. 1.
Згідно з отриманими результатами максимальна
сонячна активність припадає на період з жовтня по
січень, мінімальна – з травня по червень.
Різниця між розрахунковими значеннями річного
надходження сонячної радіації для різних джерел
даних складає близько 5 %, що підтверджує досто-
вірність наявних джерел даних та свідчить про мо-
жливість подальшого їх використання для розраху-
нку генерації електричної енергії ФЕС на УАС.
Потенціал енергії вітру. Попередню оцінку техні-
чно досяжного потенціалу енергії вітру для потреб
УАС виконано в [15].
Оцінку потенціалу енергії вітру виконано за стро-
ковими даними швидкості та напрямку вітру за
період з 2011 р. по 2020 р. та середньодобовими
даними з таблиць метеорологічних спостережнь
(ТМС) за 2014 р. по 2018 р. Основні параметри шви-
дкості вітру наведено в табл. 2.
Згідно даних ТМС середня швидкість вітру на УАС
«Академік Вернадський» за 2014-1018 рр. стано-
вить 3,9 м/с, а максимальна середньодобова швид-
кість вітру дорівнює 18,5 м/с (5 серпня 2018 р.). Ма-
ксимальні значення в річному ході швидкості вітру
припадають на антарктичну зиму (липень–вересень)
та осінь (лютий–квітень).
Отримані результати свідчать про наявність достат-
нього потенціалу енергії вітру для вироблення елек-
тричної енергії.
Характеристика місцевості УАС. Територія розта-
шування УАС характеризується складними геологіч-
ними умовами (скельні породи вулканічного похо-
дження) [16] та обмеженим вільним простором, що
висуває певні вимоги до конструктивних особливос-
тей фундаментів для встановлення об’єктів ВДЕ. Ок-
рім цього, слід враховувати відсутність на острові
спеціального пересувного устаткування, здатного
піднімати великогабаритні вантажі. Тому при виборі
вітроелектричних установок доцільно орієнтуватися
на машини невеликої потужності з можливістю вла-
штування фундаменту без котловану.
Таблиця 1. Помісячне надходження сонячної радіації
на УАС «Академік Вернадський»
Table 1. Monthly solar radiation receipt at the Akademik
Vernadsky station
Місяць
Метеостан-
ція УАС,
кВт⋅год/м2
База метео-
даних Mete-
onorm,
кВт⋅год/м2
Метеостан-
ція
"Палмер",
кВт⋅год/м2
Січень 122,9 122,6 130,3
Лютий 89,0 98,2 80,5
Березень 67,0 81,5 55,9
Квітень 31,2 41,7 26,3
Травень 18,5 14,3 7,2
Липень 0,0 0,0 0
Червень 17,5 6,5 8,7
Серпень 47,8 36,7 26,3
Вересень 89,8 81,0 131,5
Жовтень 127,4 116,3 189,9
Листопад 152,0 139,2 118,8
Грудень 164,0 142,8 154,1
Всього за рік 927,3 880,9 929,5
Рис. 4. Помісячне надходження сонячної радіації на
УАС «Академік Вернадський»
Fig. 4. Monthly solar radiation receipt at the Akademik
Vernadsky station
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
48
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
При встановленні ФЕС доцільно розглянути можли-
вість монтажу опорних конструкцій для фотоелект-
ричних модулів (ФЕМ) на існуючих будівлях. У разі
встановлення ФЕМ на землі доцільно використову-
вати баластні системи кріплення. Для ФЕС, на відмі-
ну від ВЕУ, відсутні жорсткі вимоги щодо відстаней
до інших споруд, а отже, столи ФЕМ можливо розта-
шовувати безпосередньо біля башт ВЕУ. З огляду на
обмеженість вільного місця на УАС доцільно розгля-
нути можливість одночасного використання ФЕС та
ВЕУ.
Оцінка доцільності одночасного використання віт-
рової та сонячної енергії. Істотна нерівномірність
надходження сонячної радіації впродовж року (рис.
4) не дозволяє розглядати фотоелектричну станцію
як основне джерело енергії, тому ФЕС доцільно ви-
користовувати в поєднанні з іншими джерелами
генерації електроенергії – ВЕУ та ДГ. За таких умов
максимальний ефект від ФЕС буде спостерігатися,
якщо генерація ФЕС перебуватиме в протифазі до
генерації ВЕУ, тобто за наявності від’ємного кореля-
ційного зв’язку.
В табл. 3 наведено результати розрахунку кореля-
ційної залежності між добовою генерацією ВЕУ та
ФЕС за період з 2016 року по 2020 рік.
При виконанні розрахунків використано погодинні
дані генерації ВЕУ та ФЕС, отримані на основі супут-
никових даних методом реаналізу [17].
Таблиця 2. Основні параметри швидкості вітру
на УАС «Академік Вернадський»
Table 2. The wind speed main parameters at the
Akademik Vernadsky station
Показник Значення
Обсяг вимірів
Період
01.01.2011–
31.12.2020
Кількість вимірів 28662
Тривалість вимірів, год 85986
Швидкість вітру на висоті давача
Середня швидкість вітру, м/с 3,980
Середньоквадратичне відхилення 4,179
Коефіцієнт варіації 105,036
Середня енергетична швидкість, м/с 6,308
Місяць
Рік Середнє
значення 2020 2019 2018 2017 2016
Січень -0,297 -0,055 -0,389 -0,503 -0,626 -0,374
Лютий -0,284 -0,106 -0,244 -0,303 -0,301 -0,248
Березень -0,364 -0,266 -0,140 -0,316 -0,562 -0,330
Квітень -0,359 -0,280 0,416 -0,162 -0,293 -0,136
Травень -0,255 -0,262 -0,098 -0,189 0,063 -0,148
Червень -0,099 -0,332 -0,003 -0,447 -0,273 -0,231
Липень 0,092 -0,214 -0,022 -0,543 -0,413 -0,220
Серпень -0,264 -0,381 -0,476 -0,261 -0,460 -0,369
Вересень -0,172 -0,509 -0,796 -0,414 -0,416 -0,461
Жовтень -0,273 -0,637 -0,344 -0,326 -0,381 -0,392
Листопад -0,492 -0,405 -0,559 -0,197 -0,538 -0,438
Грудень -0,643 -0,567 -0,624 -0,104 -0,211 -0,430
Таблиця 3. Оцінка кореляційного зв’язку між погодинними значеннями генерації ВЕУ та ФЕС за період з
2016 року по 2020 рік
Table 3. Correlation link assessment between hourly values of WT and PPS generation (2016-2020)
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
49
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Результати розрахунку свідчать про наявність від’-
ємного слабкого кореляційного зв’язку на рівні від -
0,14 (квітень) до -0,5 (вересень). Місяці з віщою ге-
нерацією ФЕС мають сильніший від’ємний зв’язок
(до -0,643). Це дозволяє зробити висновок, що од-
ночасне використання енергії вітру та сонця дозво-
лить отримати більш рівномірне надходження елек-
тричної енергії від ВДЕ впродовж року.
Оцінка можливої економії викопного палива при
використанні відновлюваних джерел енергії. За-
безпечення УАС електричною енергією здійснюєть-
ся від трьох дизельних генераторів по 100 кВт [1]. В
роботі постійно перебуває один з генераторів, дру-
гий в цей час перебуває в резерві, третій – на плано-
вому обслуговуванні.
Для коректного вибору потужності джерел генерації
електроенергії комбінованої системи електропоста-
чання та оцінки ефективності її роботи необхідно
володіти інформацією щодо обсягів помісячного
або погодинного споживання електричної енергії. В
разі відсутності таких даних попередній розрахунок
можна виконати за встановленою потужністю спо-
живачів та графіком їх роботи.
Аналіз споживання електричної енергії. Прилади
обліку спожитої електричної енергії на УАС
«Академік Вернадський» відсутні, тому оцінку обся-
гів споживання електричної енергії виконано за ін-
формацією, наданою обслуговуючим персоналом
УАС, встановленою потужністю основних спожива-
чів, графіком їх роботи та витратами палива дизель-
ними генераторами.
Перелік основних споживачів електричної енергії,
встановлених на УАС та їх режим роботи наведено в
табл. 4.
Розрахунок споживання електричної енергії впро-
довж року за даними табл. 4 наведено в табл. 5.
Якщо поглянути на табл. 4, то можна відзначити на-
явність базового навантаження величиною 25 кВт,
що працює 24 години на добу. Таке навантаження
можна розглядати як мінімально гарантоване для
даної системи.
За даними обслуговуючого персоналу УАС
«Академік Вернадський», середнє споживання ди-
зельного пального становить близько 13 л/год. Згід-
но з паспортними даними дизельного генератора
це значення відповідає величині потужності в 34
кВт. А отже, річний виробіток електричної енергії
дизельним генератором становить 297,840 МВт·год
на рік. Різниця між отриманим значенням річного
споживання електричної енергії за витратами паль-
ного та значенням, розрахованим за встановленою
потужністю споживачів, становить близько 10 %, що
свідчить про достатню точність розрахунків.
Група споживачів
Потужність,
кВт
Режим роботи
Освітлення, офісна техніка, електроопалення 25 24 год/добу, весь рік
Кухонне обладнання 6 4 год/добу, весь рік
Опріснювач води 8 3 год/добу, весь рік
Електрообігрів столярної майстерні 5 24 год/добу, сезонно
Кран-маніпулятор 10 3 год/добу, сезонно
Встановлена потужність 54
Таблиця 4. Основні групи споживачів електричної енергії УАС «Академік Вернадський»
Table 4. The main groups of electricity consumers at the Akademik Vernadsky station
Таблиця 4. Розрахунок потреби в електричній енергії споживачів УАС «Академік Вернадський»
Table 4. Calculation of consumers’ needs for electricity at the Akademik Vernadsky station
Параметр Одиниці виміру Значення
Встановлена потужність кВт 54
Максимальна потужність навантаження кВт 54
Мінімальна потужність кВт 25
Середньомісячне споживання* МВт⋅год 19,440
Річне споживання ел. енергії за даними обслуговуючого персонала кВт⋅год 269,280
Річне споживання ел. енергії за витратами дизельного палива МВт⋅год/рік 297,840
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
50
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
* - без урахування сезонних споживачів
З огляду на відсутність інструментально виміряних
даних зі споживання електричної енергії та наяв-
ність базового навантаження 25 кВт на першому ета-
пі впровадження ВДЕ пропонується розглянути сис-
тему потужністю 30 кВт (15 кВт ФЕС та 15 кВт ВЕС).
Розрахунок генерації електричної енергії ВДЕ. Роз-
рахунок генерації ФЕС виконано за допомогою про-
грамного забезпечення PVsyst [12]. Розрахунок гене-
рації ВЕС електричної енергії виконано за методи-
кою прогнозування показників виробітку електрое-
нергії вітровими електроустановками, що було роз-
роблено Інститутом відновлюваної енергетики НАН
України [17]. Як ВЕУ обрано машину, що серійно ви-
готовляється та вже експлуатується в кліматичних
умовах, подібних до умов на УАС. Результати розра-
хунку генерації наведено в табл. 5. та проілюстрова-
но на рис. 5.
В табл. 6 наведено порівняння параметрів надхо-
дження електричної енергії на УАС «Академік Вер-
надський» для різних співвідношень ВДЕ: 1) ВЕС
30 кВт, 2) ФЕС 30 кВт, 3) ВЕС 15 кВт та ФЕС 15 кВт.
Розрахунок використано за даними реаналізу [18].
За результатами розрахунку можна відзначити, що
використання двох різнотипних видів генерації доз-
воляє отримати більш рівномірний графік генерації
та максимальне значення генерованої потужності
(22,82 кВт) в межах базового навантаження (25 кВт).
Використання ВДЕ встановленою потужністю 30 кВт
на Українській антарктичній станції "Академік Вер-
надський" дозволить знизити викиди СО2 до 35 т/
рік.
Висновки. В результаті проведеного огляду основ-
них схем побудови систем автономного електроза-
безпечення на базі ВДЕ встановлено можливість
створення подібної системи з використанням вітро-
вої та сонячної енергії для Української антарктичної
Таблиця 5. Розрахунок генерації електричної ене-
ргії ВДЕ на УАС
Table 5. Calculation of RES electricity generation at
the Akademik Vernadsky station
Місяць
Генерація електричної енергії,
МВт⋅год
ФЕС ВЕС Сумарна
Січень 1,65 2,56 2,56
Лютий 1,20 2,73 2,73
Березень 0,92 3,05 3,05
Квітень 0,42 2,63 2,63
Травень 0,26 2,17 2,17
Липень 0,00 2,19 2,19
Червень 0,25 2,02 2,02
Серпень 0,69 2,79 2,79
Вересень 1,28 3,80 3,80
Жовтень 1,78 3,89 3,89
Листопад 2,10 4,05 4,05
Грудень 2,24 3,00 3,00
Всього за рік 12,77 22,11 34,88
Рис. 5. Генерація електричної енергії
ВЕС та ФЕС на УАС
Fig. 5. WPP and PPS electricity generation at the
Akademik Vernadsky station
Таблиця 6. Оцінка параметрів надходження елек-
троенергії на УАС «Академік Вернадський»
Table 6. Evaluation of electricity supply parameters at
the Akademik Vernadsky station
Параметр
ВЕС 30
кВт
ФЕС 30
кВт
ВЕС 15 кВт +
ФЕС 15 кВт
Річна генерація
МВт/год
44,22 25,45 34,88
Відсоток від за-
гального спожи-
вання ел. енергії,
%
14,8 8,6 11,7
Максимальна
потужність, кВт
29,91 28,50 22,82
КВВП 0,168 0,097 0,133
Коефіцієнт варіа-
ції
1,974 1,440 1,095
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
51
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
станції "Академік Вернадський", що забезпечить
зниження витрат пального без погіршення надій-
ності електропостачання станції в цілому.
Відсутність достовірних погодинних та помісячних
даних зі споживання електричної енергії на УАС
«Академік Вернадський» не дозволяє визначити
оптимальну встановлену потужність ВДЕ.
Істотна нерівномірність надходження сонячної
радіації впродовж року (в липні нульова генерація)
не дозволяє розглядати фотоелектричну станцію як
основне джерело електропостачання станції.
Впровадження ВДЕ потужністю 30 кВт, що
відповідає рівню базового навантаження Українсь-
кої антарктичної станції "Академік Вернадський", та
може забезпечити компенсацію споживання елек-
тричної енергії на рівні від 8,6 % (ФЕС) до 14,8 %
(ВЕС). Найкращій результат демонструє варіант од-
ночасного використання сонячної та вітрової енергії.
Це дозволить отримати більш рівномірне надход-
ження електричної енергії від ВДЕ. Коефіцієнт
варіації для даного варіанту становить 1,095 проти
1,440 ФЕС та 1,974 ВЕУ. Очікуване зниження викидів
СО2 від впровадження ВДЕ становить від 25 т/рік
для ФЕС до 44 т/рік для ВЕС.
ПОСИЛАННЯ
1. Станція Академік Вернадський. Паспорт. 186 с.
2. Станція "Академік Вернадський". Природні умо-
ви [Online]. Available: http://uac.gov.ua/vernadsky
-station/nature/ (дата звернення: 23.10.2021).
3. Princess Elisabeth Antarctica. [Online]. Available:
http://www.antarcticstation.org/ (дата звернення:
25.01.2022).
4. Wind and Solar Energy Power Polar Research. July
15, 2010, [Online]. Available: https://
www.nrel.gov/news/features/2010/1528.html
(дата звернення: 25.01.2022).
5. Photovoltaic Energy at South Pole Station J. S. B.
Mason, February 2007, [Online]. Available: https://
ir.canterbury.ac.nz/bitstream/
handle/10092/14220/James%20Mason%
20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
(дата звернення: 25.01.2022).
6. I. Baring-Gould, and R. Robichaud, “Analysis of the
Use of Wind Energy to Supplement the Power
Needs at McMurdo Station and Amundsen-Scott
South Pole Station”, Antarctica. National Renewa-
ble Energy Laboratory. Technical Report NREL/TP-
500-37504. May 2005 [Online]. Available: https://
www.nrel.gov/docs/fy05osti/37504.pdf (дата
звернення: 25.01.2022).
7. Guidelines for Environmental Impact Assessment in
Antarctica, 2016. Retrieved September 5, 2021,
from [Online]. Available: https://
documents.ats.aq/recatt/Att605_e.pdf (дата звер-
нення: 25.01.2022)
8. Technology Roadmap – Energy Storage – Analysis –
International Energy Agency [Online]. Available:
http://www.iea.org (дата звернення: 25.01.2022)
9. The Wind Atlas Analysis and Application Program.
– [Online]. Available: https://www.wasp.dk/ (дата
звернення: 25.01.2022)
10. М. П. Кузнєцов, “Моделювання балансу потуж-
ностей в комбінованій енергосистемі з віднов-
люваною генерацією”, Відновлювана енергети-
ка, № 2, c. 6–18, 2021. https://
doi.org/10.36296/1819-8058.2021.2(65).6-18
11. Danvest hybrid power [Online]. Available: http://
www.danvest.com/how-does-it-work.pp (дата
звернення: 25.01.2022).
12. PVsyst photovoltaic software [Online]. Available:
https://www.pvsyst.com/ (дата звернення:
25.01.2022)
13. Meteonorm data and program. – [Online]. Availa-
ble: https://www.pvsyst.com/help/
meteo_source_meteonorm.htm (дата звернення:
25.01.2022)
14. Palmer Station Antarctica LTER [Online]. Available:
https://oceaninformatics.ucsd.edu/datazoo/
catalogs/pallter/form (дата звернення:
25.01.2022)
15. K. Petrenko, I. Ivanchenko, O. Karmazin, “Prospects
for the use of wind energy resources at the
«AkademikVernadsky station»”, Ukrainian Antarc-
tic journal, vol. 2, pр. 117–126, 2021.
16. О. В. Митрохин, В. Г. Бахмутов, “Петрографічне
різноманіття та умови залягання гірських порід в
районі української антарктичної станції
«Академік Вернадський»” в матеріалах VIII Inter-
national Antarctic Conference, Kyiv – 16–
18.05.2017, с. 132–134.
17. Renewables.ninja [Online]. Available: https://
www.renewables.ninja/ (дата звернення:
25.01.2022)
18. S. Kudria, I. Ivanchenko, B. Tuchynskyi, K. Petrenko,
O. Karmazin, O. Riepkin, “Resource potential for
wind-hydrogen power in Ukraine. International
Journal of Hydrogen Energy”, vol. 46, 1, pp. 157–
168. https://doi.org/10.1016/
j.ijhydene.2020.09.211
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
http://uac.gov.ua/vernadsky-station/nature/
http://uac.gov.ua/vernadsky-station/nature/
http://www.antarcticstation.org/
https://www.nrel.gov/news/features/2010/1528.html
https://www.nrel.gov/news/features/2010/1528.html
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37504.pdf
https://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37504.pdf
https://documents.ats.aq/recatt/Att605_e.pdf
https://documents.ats.aq/recatt/Att605_e.pdf
http://www.iea.org/
https://www.wasp.dk/
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.2(65).6-18
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.2(65).6-18
http://www.danvest.com/how-does-it-work.pp
http://www.danvest.com/how-does-it-work.pp
https://www.pvsyst.com/
https://www.pvsyst.com/help/meteo_source_meteonorm.htm
https://www.pvsyst.com/help/meteo_source_meteonorm.htm
https://oceaninformatics.ucsd.edu/datazoo/catalogs/pallter/form
https://oceaninformatics.ucsd.edu/datazoo/catalogs/pallter/form
https://www.renewables.ninja/
https://www.renewables.ninja/
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.211
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.211
52
© О. О. Кармазін, К. В. Петренко, І. В. Іванченко https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
Відновлювана енергетика, 2022. | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
REFERENCES
1. Stantsiia Akademik Vernadskyi. Pasport.
[Academician Vernadsky Station. Passport.] 186 p.
[in Ukrainian].
2. Stantsiia "Akademik Vernadskyi". Pryrodni umovy
[Academician Vernadsky Station. Natural condi-
tions.] [Online]. Available: http://uac.gov.ua/
vernadsky-station/nature/ (Applying date:
23.10.2021). [in Ukrainian].
3. Princess Elisabeth Antarctica. [Online]. Available:
http://www.antarcticstation.org/ (Applying date:
25.01.2022).
4. Wind and Solar Energy Power Polar Research. July
15, 2010 [Online]. Available: https://
www.nrel.gov/news/features/2010/1528.html
(Applying date: 25.01.2022).
5. Photovoltaic Energy at South Pole Station J. S. B.
Mason February 2007 [Online]. Available: https://
ir.canterbury.ac.nz/bitstream/
handle/10092/14220/James%20Mason%
20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y (Applying
date: 25.01.2022).
6. I. Baring-Gould, and R. Robichaud, “Analysis of the
Use of Wind Energy to Supplement the Power
Needs at McMurdo Station and Amundsen-Scott
South Pole Station”, Antarctica. National Renewa-
ble Energy Laboratory. Technical Report NREL/TP-
500-37504. May 2005 [Online]. Available: https://
www.nrel.gov/docs/fy05osti/37504.pdf (Applying
date: 25.01.2022).
7. Guidelines for Environmental Impact Assessment in
Antarctica, 2016. Retrieved September 5, 2021,
from [Online]. Available: https://
documents.ats.aq/recatt/Att605_e.pdf (Applying
date: 23.10.2021).
8. Technology Roadmap - Energy Storage – Analysis -
International Energy Agency. [Online]. Available:
http://www.iea.org (Applying date: 23.10.2021).
9. The Wind Atlas Analysis and Application Program.
– [Online]. Available: https://www.wasp.dk/
(Applying date: 23.10.2021).
10. M. Kuznietsov, “Modeling of power balance in the
combined system with renewable energy”,(in
Ukrainian) Vidnovluvana energetika, № 2, c. 6–
18, 2021. https://doi.org/10.36296/1819-
8058.2021.2(65).6-18
11. Danvest hybrid power. [Online]. Available: http://
www.danvest.com/how-does-it-work.pp (Applying
date: 23.10.2021).
12. PVsyst photovoltaic software. [Online]. Available:
https://www.pvsyst.com/ (Applying date:
23.10.2021).
13. Meteonorm data and program. – [Online]. Availa-
ble: https://www.pvsyst.com/help/
meteo_source_meteonorm.htm (Applying date:
23.10.2021).
14. Palmer Station Antarctica LTER. – [Online]. Availa-
ble: https://oceaninformatics.ucsd.edu/datazoo/
catalogs/pallter/form (Applying date: 23.10.2021).
15. K. Petrenko, I. Ivanchenko, O. Karmazin, “Prospects
for the use of wind energy resources at the
«AkademikVernadsky station»”, Ukrainian Antarc-
tic journal, vol. 2, pр. 117–126, 2021.
16. O. Mytrokhyn, V. Bakhmutov, “Petrographic diver-
sity and conditions of rocks in the area of the
Ukrainian Antarctic station "Academician Vernad-
sky"”, in Proc. VIII International Antarctic Confer-
ence, Kyiv 16-18.05.2017, c. 132–134.
17. Renewables.ninja [Online]. Available: https://
www.renewables.ninja/ (Applying date:
23.10.2021).
18. S. Kudria, I. Ivanchenko, B. Tuchynskyi, K. Petrenko,
O. Karmazin, O. Riepkin. “Resource potential for
wind-hydrogen power in Ukraine. International
Journal of Hydrogen Energy”, vol. 46, (1) 1 January
2021, pp 157–168. https://doi.org/10.1016/
j.ijhydene.2020.09.211.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.2(69)843
http://www.antarcticstation.org/
https://www.nrel.gov/news/features/2010/1528.html
https://www.nrel.gov/news/features/2010/1528.html
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/14220/James%20Mason%20project.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37504.pdf
https://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37504.pdf
https://documents.ats.aq/recatt/Att605_e.pdf
https://documents.ats.aq/recatt/Att605_e.pdf
http://www.iea.org/
https://www.wasp.dk/
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.2(65).6-18
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.2(65).6-18
http://www.danvest.com/how-does-it-work.pp
http://www.danvest.com/how-does-it-work.pp
https://www.pvsyst.com/
https://www.pvsyst.com/help/meteo_source_meteonorm.htm
https://www.pvsyst.com/help/meteo_source_meteonorm.htm
https://oceaninformatics.ucsd.edu/datazoo/catalogs/pallter/form
https://oceaninformatics.ucsd.edu/datazoo/catalogs/pallter/form
https://www.renewables.ninja/
https://www.renewables.ninja/
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.211
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.211
|
| id | veorgua-article-334 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:09:28Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/a6/5a8e6e463a6e2cd061c756d590228ba6.pdf |
| spelling | veorgua-article-3342026-07-18T06:32:16Z THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ВІТРУ ТА СОНЦЯ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОТРЕБ В ЕЛЕКТРИЧНІЙ ЕНЕРГІЇ АНТАРКТИЧНОЇ СТАНЦІЇ «АКАДЕМІК ВЕРНАДСЬКИЙ» Karmazin, О. Petrenko, K. Ivanchenko, І. renewable energy sources wind turbine diesel generator photovoltaic power station Akademik Ver- nadsky station Akademik Vernadsky station відновлювані джерела енергії вітроелектрична установка дизельгенератор УАС «Академік Вернадський» фотоелектрична станція The use of fossil fuels for power supply of the Ukrainian Akademik Vernadsky station (UAC) in Antarctica does not meet Ukraine’s commitment to minimize the negative im pact on the environment and requires significant costs for its transportation to the station. Renewable energy sources (RES) can be used to solve this problem. The experience of other countries in this region confirms the efficiency of RES using to provide electricity to research stations. Modern algorithms for controlling the diesel generators operation allow the construction of hybrid power supply systems using wind and solar energy, which are characterized by high reliability of power supply and low consumption of diesel fuel.To assess the feasibility of using a wind power plant (WPP) and a photovoltaic power plant (PPS), long-term wind speed and solar radiation data were analyzed. As a result of the study, the possibility of using RES to provide UAC with electricity was established. The distribution of wind energy is smoother throughout the year, while solar energy is characterized by a significant decrease from May to June (to zero in July). The analysis of hourly synchronous graphs of WPP and PPS generation based on satellite data revealed a negative weak correlation between -0.14 (April) and -0.5 (September). Significant uneven generation of PPS  during the year and a negative correlation indicate the feasibility of simultaneous use of PPS and WPP, which will provide a more uniform supply of electricity from RES. The lack of electricity consumption data does not allow to determine the optimal RES capacity to ensure maximum compensation for the needs of UAC at this stage. When analyzing the operating modes of the station main equipment, it was established that there is a base load of 25 kW, which can be compensated by the RES. The use of RES with an installed capacity of 30 kW will provide from 8.6% (PPS) to 14.8% (WPP) of the UAC's annual electricity demand. This will avoid between 25 t (PPS) and 44 t (WPP) of CO2 emissions per year. Ref. 18, tab. 6, fig. 5. Використання викопного палива для енергозабезпечення Української антарктичної станції "Академік Вернадський" (УАС) не відповідає зобов’язанням України щодо мінімізації негативного впливу на навколишнє середовище та вимагає значних витрат на його транспортування на станцію. Вирішити дану проблему можна за рахунок використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Ефективність використання ВДЕ для забезпечення електричною енергією дослідницьких станцій в даному регіоні підтверджено досвідом інших країн. Сучасні алгоритми керування роботою дизельних генераторів дозволяють строювати гібридні систем електропостачання з використанням вітрової та сонячної енергії, що характеризуються високою надійністю електропостачання об’єкту та низькими витратами дизельного палива. Для оцінки можливості використання вітроелектричної (ВЕС) і фотоелектричної станції (ФЕС) було виконано аналіз багаторічних даних зі швидкості вітру та сонячної радіації. В результаті дослідженнябуло встановлено можливість використання ВДЕ для забезпечення УАС електричною енергією. Надходження енергії вітру має більш рівномірний характер впродовж року, в той час як для сонячної енергії характерне істотне зниження з травня по червень (до нуля в липні). Аналіз погодинних синхронних графіків генерації ВЕС та ФЕС, отриманих на підставі супутникових даних, дозволив виявити від’ємний слабкий кореляційний зв’язок на рівні від -0,14 (квітень) до -0,5 (вересень). Значна нерівномірність генерації ФЕС впродовж року та від’ємний кореляційний зв’язок свідчать про доцільність одночасного використання ФЕС та ВЕС, що дозволить отримати більш рівномірне надходження електричної енергії від ВДЕ. Відсутність обліку спожитої електричної енергії не дозволяє на даному етапі визначити оптимальну потужність ВДЕ для забезпечення максимальної компенсації потреб УАС. Під час аналізу режимів роботи основного обладнання станції встановлено наявність базового навантаження в обсязі 25 кВт, що може бути компенсоване за рахунок ВДЕ. Використання ВДЕ встановленою потужністю 30 кВт дасть змогу забезпечити від 8,6 % (ФЕС) до 14,8 % (ВЕС) річної потреби УАС в електроенергії. Це дозволить уникнути від 25 т (ФЕС) до 44 т (ВЕС) викидів СО2 на рік. Бібл. 18, табл. 6, рис. 5. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2022-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/334 10.36296/1819-8058.2022.1(68).43-52 Vidnovluvana energetika ; No. 1(68) (2022): Scientific and Applied Journal Vidnovliuvana energetyka; 43-52 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1(68) (2022): Scientific and Applied Journal Vidnovliuvana energetyka; 43-52 Відновлювана енергетика; № 1(68) (2022): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 43-52 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2022.1(68) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/334/256 Copyright (c) 2022 О. Karmazin, K. Petrenko, І. Ivanchenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | renewable energy sources wind turbine diesel generator photovoltaic power station Akademik Ver- nadsky station Akademik Vernadsky station Karmazin, О. Petrenko, K. Ivanchenko, І. THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) |
| title | THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) |
| title_alt | ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ВІТРУ ТА СОНЦЯ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОТРЕБ В ЕЛЕКТРИЧНІЙ ЕНЕРГІЇ АНТАРКТИЧНОЇ СТАНЦІЇ «АКАДЕМІК ВЕРНАДСЬКИЙ» |
| title_full | THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) |
| title_fullStr | THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) |
| title_full_unstemmed | THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) |
| title_short | THE USE OF WIND AND SOLAR ENERGY RESOURCES TO PROVIDE ELECTRICITY NEEDS PROVIDE AT THE AKADEMIK VERNADSKY STATION (ANTARCTICA) |
| title_sort | use of wind and solar energy resources to provide electricity needs provide at the akademik vernadsky station (antarctica) |
| topic | renewable energy sources wind turbine diesel generator photovoltaic power station Akademik Ver- nadsky station Akademik Vernadsky station |
| topic_facet | renewable energy sources wind turbine diesel generator photovoltaic power station Akademik Ver- nadsky station Akademik Vernadsky station відновлювані джерела енергії вітроелектрична установка дизельгенератор УАС «Академік Вернадський» фотоелектрична станція |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/334 |
| work_keys_str_mv | AT karmazino theuseofwindandsolarenergyresourcestoprovideelectricityneedsprovideattheakademikvernadskystationantarctica AT petrenkok theuseofwindandsolarenergyresourcestoprovideelectricityneedsprovideattheakademikvernadskystationantarctica AT ivanchenkoí theuseofwindandsolarenergyresourcestoprovideelectricityneedsprovideattheakademikvernadskystationantarctica AT karmazino perspektivivikoristannâenergíívítrutasoncâdlâzabezpečennâpotrebvelektričníjenergííantarktičnoístancííakademíkvernadsʹkij AT petrenkok perspektivivikoristannâenergíívítrutasoncâdlâzabezpečennâpotrebvelektričníjenergííantarktičnoístancííakademíkvernadsʹkij AT ivanchenkoí perspektivivikoristannâenergíívítrutasoncâdlâzabezpečennâpotrebvelektričníjenergííantarktičnoístancííakademíkvernadsʹkij AT karmazino useofwindandsolarenergyresourcestoprovideelectricityneedsprovideattheakademikvernadskystationantarctica AT petrenkok useofwindandsolarenergyresourcestoprovideelectricityneedsprovideattheakademikvernadskystationantarctica AT ivanchenkoí useofwindandsolarenergyresourcestoprovideelectricityneedsprovideattheakademikvernadskystationantarctica |