ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT
The article explores an innovative concept of a pumped storage power plant (PSPP) with a closed water cycle, which involves the integration of a hydraulic ram and a photovoltaic power station (PVPS) into a unified hybrid energy system. This approach enhances energy-saving efficiency, reduces depende...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/561 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-561 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T09:23:16Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
energy storage renewable energy sources solar radiation photovoltaics pumped storage power plant hydraulic ram. |
| spellingShingle |
energy storage renewable energy sources solar radiation photovoltaics pumped storage power plant hydraulic ram. Golovko , V. Semenenko, R. ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT |
| topic_facet |
energy storage renewable energy sources solar radiation photovoltaics pumped storage power plant hydraulic ram. акумулювання енергії відновлювані джерела енергії сонячна радіація фотоенергетика гідроакумулювання електростанція гідротаран. |
| format |
Article |
| author |
Golovko , V. Semenenko, R. |
| author_facet |
Golovko , V. Semenenko, R. |
| author_sort |
Golovko , V. |
| title |
ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT |
| title_short |
ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT |
| title_full |
ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT |
| title_fullStr |
ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT |
| title_full_unstemmed |
ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT |
| title_sort |
analysis of energy parameters of a closed-cycle pumped storage hydropower plant |
| title_alt |
АНАЛІЗ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ЧИННИКІВ ГІДРОАКУМУЛЮВАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ З ЗАМКНУТИМ ЦИКЛОМ ВИКОРИСТАННЯ РОБОЧОГО ТІЛА |
| description |
The article explores an innovative concept of a pumped storage power plant (PSPP) with a closed water cycle, which involves the integration of a hydraulic ram and a photovoltaic power station (PVPS) into a unified hybrid energy system. This approach enhances energy-saving efficiency, reduces dependence on external power sources, and enables the potential for autonomous operation of the energy facility. The system operates by combining the gravitational energy of water accumulated in the upper reservoir with solar energy available during daylight hours to power the pumping station.
The study focuses particularly on the analysis of energy flows within the system, considering the impact of the hydraulic ram, which utilizes the energy of water exiting the hydro turbine to re-elevate a portion of its volume back to the upper reservoir without electricity consumption. To describe the interaction between components, the use of the set theory method is proposed, allowing the formalization of the energy balance as a set of dependencies among parameters such as PVPS output, water flow rate, head, equipment efficiency, and system losses.
Mathematical modeling of the plant’s operation was carried out, taking into account the stochastic nature of solar insolation and energy consumption. Models of water accumulation in reservoirs were developed, and the impact of varying PVPS power output on the filling of the upper reservoir, pumping station performance, and the share of water re-elevated by the hydraulic ram were calculated. It was established that under favorable conditions, the hydraulic ram is capable of re-elevating up to 17% of the total water volume.
The research results confirm the feasibility of integrating a hydraulic ram into a closed-loop PSPP combined with photovoltaic installations. The proposed system can ensure a high degree of energy independence, stability, and adaptability to load and weather fluctuations, making it promising for use in autonomous or isolated power networks. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/561 |
| work_keys_str_mv |
AT golovkov analysisofenergyparametersofaclosedcyclepumpedstoragehydropowerplant AT semenenkor analysisofenergyparametersofaclosedcyclepumpedstoragehydropowerplant AT golovkov analízenergetičnihčinnikívgídroakumulûvalʹnoíelektrostancíízzamknutimciklomvikoristannârobočogotíla AT semenenkor analízenergetičnihčinnikívgídroakumulûvalʹnoíelektrostancíízzamknutimciklomvikoristannârobočogotíla |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:54Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:54Z |
| _version_ |
1850411768088625152 |
| spelling |
veorgua-article-5612025-09-30T09:23:16Z ANALYSIS OF ENERGY PARAMETERS OF A CLOSED-CYCLE PUMPED STORAGE HYDROPOWER PLANT АНАЛІЗ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ЧИННИКІВ ГІДРОАКУМУЛЮВАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ З ЗАМКНУТИМ ЦИКЛОМ ВИКОРИСТАННЯ РОБОЧОГО ТІЛА Golovko , V. Semenenko, R. energy storage, renewable energy sources, solar radiation, photovoltaics, pumped storage, power plant, hydraulic ram. акумулювання енергії, відновлювані джерела енергії, сонячна радіація, фотоенергетика, гідроакумулювання, електростанція, гідротаран. The article explores an innovative concept of a pumped storage power plant (PSPP) with a closed water cycle, which involves the integration of a hydraulic ram and a photovoltaic power station (PVPS) into a unified hybrid energy system. This approach enhances energy-saving efficiency, reduces dependence on external power sources, and enables the potential for autonomous operation of the energy facility. The system operates by combining the gravitational energy of water accumulated in the upper reservoir with solar energy available during daylight hours to power the pumping station. The study focuses particularly on the analysis of energy flows within the system, considering the impact of the hydraulic ram, which utilizes the energy of water exiting the hydro turbine to re-elevate a portion of its volume back to the upper reservoir without electricity consumption. To describe the interaction between components, the use of the set theory method is proposed, allowing the formalization of the energy balance as a set of dependencies among parameters such as PVPS output, water flow rate, head, equipment efficiency, and system losses. Mathematical modeling of the plant’s operation was carried out, taking into account the stochastic nature of solar insolation and energy consumption. Models of water accumulation in reservoirs were developed, and the impact of varying PVPS power output on the filling of the upper reservoir, pumping station performance, and the share of water re-elevated by the hydraulic ram were calculated. It was established that under favorable conditions, the hydraulic ram is capable of re-elevating up to 17% of the total water volume. The research results confirm the feasibility of integrating a hydraulic ram into a closed-loop PSPP combined with photovoltaic installations. The proposed system can ensure a high degree of energy independence, stability, and adaptability to load and weather fluctuations, making it promising for use in autonomous or isolated power networks. У статті розглянуто інноваційну концепцію гідроакумулювальної електростанції (ГАЕС) із замкнутим циклом використання робочого тіла (води), яка передбачає інтеграцію гідравлічного тарана та фотоелектричної станції (ФЕС) в єдину комбіновану енергетичну систему. Такий підхід забезпечує підвищення ефективності енергозбереження, зниження залежності від зовнішніх джерел живлення та створення потенціалу для автономної роботи енергетичного об’єкта. Система функціонує за рахунок поєднання гравітаційної енергії води, що накопичується у верхньому резервуарі, та сонячної енергії, яка надходить у денний період для живлення насосної станції. У роботі особливу увагу приділено аналізу енергетичних потоків у системі з урахуванням впливу гідротарана, який використовує енергію води, що виходить з гідротурбіни, для повторного підняття частини об’єму до верхнього резервуара без споживання електроенергії. Для опису взаємодії між компонентами запропоновано використання методу множин, який дозволяє формалізувати енергетичний баланс у вигляді набору залежностей між параметрами: потужністю ФЕС, витратами води, напором, ККД обладнання та втратами в системі. Здійснено математичне моделювання функціонування установки з урахуванням стохастичної природи сонячної інсоляції та споживання енергії. Побудовано моделі накопичення води в резервуарах, розраховано вплив змінної потужності ФЕС на заповнення верхнього резервуара, продуктивність насосної станції та частку води, яку перекачує гідротаран. Встановлено, що частка води, яку гідротаран здатен перекачувати, сягає 17 % від загального об’єму за сприятливих умов. Результати дослідження підтверджують доцільність інтеграції гідротарана в замкнуту систему ГАЕС у поєднанні з фотоелектричними установками. Запропонована система здатна забезпечити високий ступінь енергетичної незалежності, стабільності та адаптивності до змін навантаження і погодних умов, що робить її перспективною для застосування в автономних або ізольованих енергетичних мережах. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-09-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/561 10.36296/1819-8058.2025.3(82).173-183 Возобновляемая энергетика; № 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 173-183 Відновлювана енергетика; № 3(82) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 173-183 Vidnovluvana energetika ; No. 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 173-183 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.3(82) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/561/471 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |