ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION
The article provides a review of publications related to the historical and contemporary experience of using alternative energy sources in Ukraine, with an emphasis on their application under conditions of limited or absent centralized energy supply. It is shown that in emergencies caused by militar...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/586 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871104055723425792 |
|---|---|
| author | Novichonok, S. Rohozin, I. Hnatov, A. Klets, D. Sokol, A. Kravchuk, O. Nechaus , A. Sokhin , P. |
| author_facet | Novichonok, S. Rohozin, I. Hnatov, A. Klets, D. Sokol, A. Kravchuk, O. Nechaus , A. Sokhin , P. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": " S. Novichonok",
"institution": "Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": " I. Rohozin",
"institution": "Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": " A. Hnatov",
"institution": "Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": " D. Klets",
"institution": "Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": " A. Sokol",
"institution": " Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": " O. Kravchuk",
"institution": " Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": "A. Nechaus ",
"institution": "Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": "P. Sokhin ",
"institution": "Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Novichonok, S. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:23Z |
| description | The article provides a review of publications related to the historical and contemporary experience of using alternative energy sources in Ukraine, with an emphasis on their application under conditions of limited or absent centralized energy supply. It is shown that in emergencies caused by military actions, terrorist threats, or natural disasters, the traditional power system may suffer severe damage or a complete shutdown. Under such circumstances, alternative energy sources—particularly solar and wind energy—may become the only available means of electricity supply for individual households, critical infrastructure, or social facilities.The study substantiates the feasibility of using small-capacity wind and solar installations for autonomous power supply in rural or sparsely populated areas. It is noted that the efficiency of such sources is highly sensitive to geographic location, terrain, climatic conditions, and diurnal and seasonal variations of natural energy flows. Existing reference data are generally focused on large-scale energy projects and are insufficient for accurate assessments of technical potential for local applications.The paper presents an example of analysing climatic factors that influence the technically achievable potential for using small wind and solar installations in a specific area of the Kharkiv region, taking into account local meteorological observations and the daily and seasonal variations of natural energy resources. The proposed approach to analysis and the results can be used to assess the technically achievable potential for deploying small wind and solar installations in similar regions. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2025.4(83).227-248 |
| first_indexed | 2026-02-08T07:59:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
227
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
УДК 551.50:621.311.24 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.4(83).227-248
АНАЛІЗ КЛІМАТИЧНИХ ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ВЕЛИЧИНУ ТЕХНІЧНО ДОСЯЖНОГО
ПОТЕНЦІАЛУ ЗАСТОСУВАННЯ МАЛИХ ВІТРОВИХ ТА СОНЯЧНИХ УСТАНОВОК
У ЛОКАЛЬНІЙ ОБЛАСТІ РЕГІОНУ
Отримано 11 серп. 2025 р.; рекомендовано до публікації 09 груд. 2025 р.
Доступно онлайн 31 груд. 2025 р.
Новічонок С. М.1, Рогозін І. В.2, Гнатов А. В.3,
Клец Д. М.4, Сокол О. М.5, Кравчук А. Д.6,
Нечаус А. О.7, Сохин А. П.8
Автор для кореспонденції: Новічонок Сергій,
e-mail: newhobu4ohok@gmail.com
У статті проведено огляд публікацій, щодо історичного
та сучасного досвіду застосування альтернативних
джерел енергії на території України, з акцентом на їхнє
використання в умовах обмеженого або відсутнього
централізованого енергопостачання. Показано, що в
умовах надзвичайних ситуацій, спричинених військовими
діями, терористичними загрозами або природними ка-
тастрофами, традиційна енергосистема може зазнати
значних пошкоджень або повного відключення. У таких
обставинах альтернативні джерела енергії, зокрема со-
нячна та вітрова енергетика, можуть стати єдиним
доступним джерелом електропостачання для окремих
домогосподарств, критичної інфраструктури або соціа-
льних об’єктів.
Обґрунтовано доцільність використання малопотужних вітрових і сонячних установок для автоном-
ного електропостачання в сільській або малозабудованій місцевості. Зазначено, що ефективність та-
ких джерел є високочутливою до географічного розташування, рельєфу, кліматичних умов та добових
і сезонних коливань природних ресурсів. Наявна довідкова інформація здебільшого орієнтована на великі
енергетичні об’єкти й не дозволяє здійснити достовірну оцінку потенціалу для локальних застосувань.
У роботі представлено приклад аналізу кліматичних факторів які впливають на величину технічно до-
сяжного потенціалу застосування малих вітрових та сонячних установок на конкретній території Ха-
рківської області з урахуванням локальних метеорологічних спостережень, добового й сезонного ходу
природних енергоресурсів. Запропонований підхід до аналізу та результати можуть бути використані
для оцінки технічно досяжного потенціалу застосування малих вітрових та сонячних установок в по-
дібних регіонах.
Ключові слова: відновлювані джерела енергії, вітрова енергоустановка, сонячна батарея, вітроене-
ргетичний кадастр, хід вітру, добовий хід вітру, технічно досяжний потенціал, сонячна радіація.
1. Вступ
Застосування відновлюваних, або альтернативних дже-
рел енергії останнім часом поширюється на мікро і мак-
рорівнях. Розвиток альтернативної енергетики в Україні
відповідає світовим тенденціям. Впровадження альтер-
нативних джерел підтримується на рівні держави, зок-
рема введено застосування так званого зеленого та-
рифу [1]. Попри наявні загальнодержавні проблеми
підтримка розвитку альтернативної енергетики триває
[2]. Питання зменшення енергетичної залежності в
Україні шляхом розробки ефективної програми енерго-
збереження та розвитку альтернативної енергетики має
стратегічне значення.
У період 2023–2024 рр. через пошкодження значної ча-
стини генерувальних потужностей національна енерге-
тична компанія «Укренерго» закликає населення прид-
бати генератори електроенергії як превентивний захід
проти можливих погодинних (або раптових) відключень
електроенергії в зимовий період [3]. Однак зазначимо,
1 канд. техн. наук, доц.
https://orcid.org/0000-0003-1269-5797
2 канд. техн. наук, доц.
https://orcid.org/0000-0003-4126-6705
3 д-р техн. наук, проф.
https://orcid.org/0000-0003-0932-8849
4 д-р техн. наук, проф.
https://orcid.org/0000-0001-7463-1030
5 ст. наук. співроб.
https://orcid.org/0000-0001-7033-1081
6 нач. наук.-дослід. від.
https://orcid.org/0000-0002-1032-117X
7 канд. техн. наук, доцент
https://orcid.org/0000-0001-8833-0802
8 канд. філос. наук
https://orcid.org/0000-0002-2823-2239
1, 2, 5, 6 Харківський національний університет
Повітряних Сил ім. І. Кожедуба, Харків, Україна
3, 4, 7, 8 Харківський національний автомобільно-
дорожній університет, Харків, Україна
228
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
що для багатьох приватних домогосподарств застосу-
вання пересувних бензинових або дизельних електрич-
них станцій на постійної основі може виявитися недо-
ступним через постійне зростання цін на енергоносії.
Отже, актуальність застосування альтернативних дже-
рел енергії як джерел з потенційно малими експлуата-
ційними витратами значно зростає. Можна очікувати
певне відносне зростання застосування альтернативних
джерел енергії в невеликих приватних домогосподарс-
твах, тобто поширення застосування альтернативних
міні- та мікроджерел енергії.
Однією з перешкод впровадження альтернативних дже-
рел енергії є нестабільність та певна несвоєчасність над-
ходження енергії з первинних джерел. У великих енерге-
тичних господарствах проблема несвоєчасності надход-
ження енергії вирішується перерозподілом її між спожи-
вачами. Підключення мікроджерел до загальної системи
може виявитись економічно недоцільним. У поточних
умовах, коли національна електромережа перебуває на
межі можливостей із забезпечення сталого безперерв-
ного постачання електричної та теплової енергії окре-
мому споживачу, подолання зазначеної проблеми лягає
на власника альтернативного джерела енергії.
З технічного погляду ця проблема вирішується застосу-
ванням накопичувачів енергії, які повинні вирішувати
дві задачі:
– подолання піків споживання;
– накопичення енергії в періоди відсутності її потреби.
Зростання загальної ємності накопичувачів значно під-
вищує загальну вартість устаткування та негативно впли-
ває та прибутковість використання альтернативної ене-
ргії й у певних умовах може зробити їх використання
недоцільним. Це здебільшого стосується міні- і мікро-
джерел через відсутність ефекту масштабування, який
спостерігається у великих енергосистемах.
Отже, оцінка потенціалу застосування альтернативного
джерела енергії в приватному господарстві потребує
детальнішого аналізу. Дослідження, спрямовані на ви-
вчення потенціалу певної локальної території для засто-
сування альтернативних джерел енергії, є актуальними.
2. Аналіз даних літератури та постановка проблеми
Використання відновлюваної енергії є досить популяр-
ною темою досліджень, тому кількість публікацій, прис-
вячених ним, дуже велика. Основними та найпродукти-
внішими напрямами відновлюваної енергетики в
Україні є вітроенергетика, сонячна енергетика, біоенер-
гетика, гідроенергетика та геотермальна енергетика.
Почавши з безпосереднього застосування сонячного сві-
тла й тепла, людство перейшло до установок, які перет-
ворюють сонячну енергію на електричну. Саме цей варі-
ант застосування сонячної енергії тепер розглядається як
основний варіант її застосування. Наступним відносно
широко застосованим відновлюваним джере-лом є те-
пло Землі. Потенціал застосування геотермальної енергії
в агропромисловому комплексі України розглянуто в [4].
Досвід та масштаби застосування малої гідро-енерге-
тики, зокрема в Україні, докладно описані в [5]. Зазна-
чається, що відновлювані джерела на основі водних ре-
сурсів мають високий ККД.
Дані багаторічних спостережень за погодою на терито-
рії України наведені в різноманітних довідниках мину-
лих часів [6] та, зокрема, у [7].
Для оцінки потенціалу отримання відновлюваної енергії
корисними також є дослідження властивостей конкрет-
них перетворювачів. Наприклад, у [8, 9] проведено ана-
ліз характеристик сонячної панелі в різних умовах екс-
плуатації, у тому числі у плитах дорожнього покриття.
У цій роботі під установками малої потужності розумі-
ються вітроустановки з діаметром вітроколеса до 10 м і
потужністю до 10 кВт, які за призначенням є установ-
ками для забезпечення індивідуальних домогоспо-
дарств (побутових потреб).
Відповідно до [10], під технічно досяжним потенціалом
ВДЕ розуміється частина енергії загального потенціалу,
яку можна реалізувати за допомогою сучасних техніч-
них пристроїв. Також у роботі надані рекомендації
щодо вибору та використання окремих видів ВДЕ. Се-
ред наведених рекомендацій для оцінки технічно дося-
жного потенціалу важливо виділити призначення елек-
троустаткування:
– як автономне джерело енергії;
– як резервне джерело енергії за наявності централі-
зованої мережі;
– як установка, що працює на мережу.
Ці варіанти визначають шляхи компенсації незбіжність
потоків надходження енергії ВДЕ та її споживання. На
наш погляд, слід додати аналіз відповідності динаміки
находження альтернативної енергії очікуваній динаміці
споживання (річній, місячній, добовій). Також доцільно
виявляти періоди та значення визначених параметрів
ВДЕ, коли за наявності енергії через технічні обмеження
перетворювача неможливе її споживання. Наприклад,
під час оцінки потенціалу використання вітру доцільно
вказувати:
– нижню межу швидкості вітру (вітроколесо не обер-
тається);
– верхню межу швидкості вітру (шквальний вітер – віт-
роколесо переходить у захищене положення);
– зону (діапазон швидкості вітру) найефективнішої ро-
боти.
Так само, оцінюючи можливості перетворення сонячної
енергії на електричну, доцільно вказувати межі роботи
сонячної батареї залежно від надходження світлового
потоку, а також враховувати ефективність роботи бата-
реї за різної температури навколишнього середовища.
Такий аналіз дозволить виявити частку енергії, яка має
накопчуватися в системі для компенсації невідповідно-
сті періодів надходження та споживання енергії. В авто-
229
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
номних джерелах енергії при значній незбіжності часу
витрати та споживання енергії потрібна кількість нако-
пичувачів (акумуляторних батарей) може виявитися чи-
малою. За цих умов витрати на накопичувачі (як капіта-
льні, так і експлуатаційні) можуть виявитись істотними,
що також зробить використання установки економічно
недоцільним.
Крім того, на результати аналізу може вплинути враху-
вання точного розташування перетворювача енергії на
місцевості. Для вітроустановок можливий вплив близь-
кості водойм, лісів, пагорбів, значних висотних споруд
тощо [11]. Для геліоустановок – уплив близькості
об’єктів, які створюють тінь.
Розглянуті матеріали вказують на те, що:
– взагалі застосування відновлюваних джерел на те-
риторії України є доцільним, історично підтвердже-
ним як з екологічних міркувань, так і щодо забезпе-
чення енергетичної стабільності, зокрема, приватних
домогосподарств;
– у разі значних пошкоджень центральної енергосис-
теми на тривалий період (у зв’язку з надзвичайними
ситуаціями, бойовими діями тощо) застосування
ВДЕ для окремих приватних домогосподарств може
виявитись єдиним можливим варіантом;
– для України слід передусім розглядати варіанти за-
стосування сонячної, вітрової, геотермальної енергії,
енергії малих річок та біоенергетики;
– існує багато готових технічних рішень щодо застосу-
вання певного виду енергії, а також гібридних сис-
тем;
– за можливості застосування декількох відновлюва-
них джерел доцільно поєднувати їх в загальну гібри-
дну систему;
– часова та територіальна нестабільність таких видів
енергії, як енергія вітру та сонця, є важливими хара-
ктеристиками для оцінки доцільності їх застосування
для малих проектів,, зокрема приватних домогоспо-
дарств;
– ведеться робота щодо надання вичерпних вихідних
даних для прийняття рішення щодо застосування
відновлюваного джерела на певній території. На цей
час є можливість оцінити потенціал регіону, області
(відносно великої території) щодо застосування пев-
ного виду відновлюваної енергії.
Відповідних довідкових матеріалів щодо локальних об-
ластей (рівня невеликих міст, селищ, сіл) поки що немає
у відкритому доступі.
3. Мета і задачі дослідження
З’ясувати значення показників кліматичних факторів,
що мають вплив на величину технічно досяжного поте-
нціалу застосування малих вітрових та сонячних устано-
вок у локальній області регіону.
Для досягнення мети були поставлені такі задачі:
– визначити перелік кліматичних факторів що вплива-
ють на потенціал вітрових установок та їх показників;
– визначити перелік кліматичних факторів що вплива-
ють на потенціал сонячних енергоустановок та їх по-
казників;
– скласти аналітичний опис за визначеними перелі-
ками факторів, призначений для оцінки потенціалу
застосування малих вітрових та сонячних установок
у локальній області регіону.
4. Матеріали та методи досліджень
Досліджуваною ділянкою регіону була вибрана місце-
вість поблизу садових товариств неподалік с Великі
Проходи Харківської області (далі будемо називати дос-
ліджувану ділянку регіону дослідним полігоном). Дослі-
дження технічно досяжного потенціалу проводили в пе-
ріод з травня 2018 року до травня 2019 року.
Очевидно, що величина технічно досяжного потенціалу
має сенс для конкретної енергетичної установки або ни-
зки установок. Як приклад було вибрано вітроустановки
Flamingo Aero [12]. Для цих установок номінальна швид-
кість вітру становить 8 м/с. Вітроколеса починають обер-
татись за швидкості 2,5 м/с, а гранична швидкість стано-
витиме 50 м/с. Бажана висота щогли – від 17 до 25 м.
З характеристик Flamingo Aero видно, що за швидкості
вітру 5 м/с установки віддаватимуть 25 % встановленої
потужності, за швидкості вітру від 6 до 7 м/с ‒ 50 %, від
7 до 8 м/с ‒ близько 75 % і за швидкості близько 8-
9 м/с ‒ повну потужність. На ці значення і слід орієнту-
ватися під час оцінки технічно досяжного потенціалу.
Досліджувана ділянка розташована в зоні лісостепу, у
цьому регіоні очікувана середня швидкість вітру бли-
зька до 4 м/с. Територія зони лісостепу, що залишається
після вилучення лісових ділянок і перешкод антропоген-
ного характеру, є цілком придатною для реалізації еко-
номічно ефективних інвестиційних проєктів вітрових
енергоустановок (ВЕУ).
У дослідженому регіоні прибирання лісових ділянок і
перешкод антропогенного характеру є неприпустимим,
і оцінку потенціалу необхідно було провести для ВЕУ з
висотою осі ротора не більше 30 м.
Відомо, що енергія вітру пропорційна квадрату його
швидкості [1]. Отже, основною характеристикою вітру є
його швидкість. Вибір технічних характеристик вітроус-
тановки заздалегідь дозволяє обмежувати опис лише
тими значеннями, які вписуються в робочі характерис-
тики установки.
Швидкість вітру має бути оцінена в середньому за рік,
за місяць і за добу, що відповідає підходу до оцінки спо-
живання електричної енергії. Для оцінки вітрового поте-
нціалу регіону щодо застосування малої вітроустановки
важливо враховувати такі фактори:
230
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
– Вітри на малих висотах дують дуже нерівномірно за
швидкістю, стабільністю та напрямком. При цьому
характер нерівномірності змінюється протягом не-
обхідних періодів оцінювання (рік, місяць, доба).
– Неможливість значного впливу на ландшафт обме-
жує використання вітрів певних напрямків, а також
іноді спричинює зменшення їх швидкості в певних
напрямках.
– Вітроустановка має верхню та нижню межі швидко-
сті вітру.
Для аналізу вітроенергетичного потенціалу місцевості
складається сукупність аерологічних і енергетичних ха-
рактеристик вітру, що об’єднується поняттям вітроенер-
гетичного кадастру. У кадастрі всі характеристики наве-
дені у табличній або графічній формі з використанням
матеріалів багатолітніх спостережень.
До основних кадастрових показників вітру належать:
– середньорічна швидкість вітру;
– річний і добовий хід вітру;
– повторюваність швидкостей вітру;
– повторюваність напрямків вітру;
– максимальна швидкість вітру;
– питома потужність і питома енергія вітру (у цій роботі
не розглядається).
Основним джерелом вихідних даних для розробки віт-
роенергетичного кадастру є спостереження за швидкі-
стю вітру на опорній мережі гідрометеослужби. Їх пере-
вагою є те, що вони проводяться за єдиною методикою,
а місця (майданчики) проведення спостережень класи-
фіковані за ступенем їх відкритості на місцевості.
Для уточнення інформації також доцільно використову-
вати дані останнього періоду з найближчих метеостанцій.
Наведені дані метеостанцій належать до періоду з тра-
вня 2018 року до травня 2019 року.
Сонячний потенціал місцевості не має такої залежності від
локальних географічних умов, як вітровий. Згідно з [4] оці-
нку сонячного потенціалу на дослідному полігоні можна
виконати за даними, що відповідають Полтаві (відстань від
околиці міста до зони досліджень близько 140 км). За ос-
новний показник сонячного потенціалу взято інтенсив-
ність сонячної радіації. Також визначались кількість днів
без сонця та ймовірні проміжки ясного неба. При розгляді
показників потенціалу сонячної енергії враховувались ха-
рактеристики сонячного модуля [8, 14].
5. Результати досліджень
5.1. Середні та середньорічні швидкості вітру
Дані про середньорічні швидкості вітру за 2019 рік отри-
мані з метеостанцій аеропорту Харків (авіаційна станція
метеорологічна державна –АСМД) та метеостанції Зо-
лочів. Результати обробки рядів спостережень за швид-
кістю вітру (річний хід вітру) із зазначених метеорологі-
чних станцій, представлені в табл. 1. Для порівняння до
таблиці внесено дані, отримані за тривалий період з
АСМД, і дані моделі NASA [15].
З аналізу даних, наведених у табл. 1, видно, що зна-
чення середньорічної швидкості вітру на дослідниць-
кому полігоні (оцінка за даними метеостанцій) за
останній рік нижче, ніж середнє значення за тривалий
період. Орієнтуючись на дані табл. 1, можна сказати,
що вітроустановки, вибрані для розгляду, в серед-
ньому працюватимуть на третину встановленої потуж-
ності.
Наступним параметром вітрової обстановки є повторю-
ваність швидкостей вітру. Повторюваність вітрів вира-
жається кількістю випадків у відсотках. Повторюваність
розглядається за градаціями швидкості й окремо по ко-
жному сезону. Відповідно до шкали Бофорта, за серед-
ньорічними швидкостями вітру, які спостерігаються на
дослідницькому полігоні, ці вітри належать до слабких
вітрів.
Таблиця 1. Середня місячна та річна швидкість вітру на досліджуваному полігоні за тривалий період та дослі-
джуваний період
В
и
со
та
ф
л
ю
-
ге
р
а,
м
С
ер
ед
н
я
р
іч
н
а
ш
ви
д
кі
ст
ь
ві
тр
у,
м
/с
Середня швидкість вітру по місяцях, м/с
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
АСМД (три-
вал.)
13 5 5,6 5,9 5,9 5,4 5,0 4,3 4,1 3,8 3,9 4,6 5,4 5,8
Золочів 10 2,3 2,3 2,6 2,9 2,5 2,5 2,1 2,0 1,7 2,4 1,8 2,1 2,3
АСМД 13 3,8 4,1 4,1 4,2 3,7 4,0 3,6 3,4 3,1 4,0 3,3 3,7 4,0
NASA 10 3,5 3,6 4,4 3,2 3,8 3,3 3,1 2,5 4,2 3,4 2,8 3,0 3,4
231
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Аналіз даних табл. 1 показує, що близько трьох-чоти-
рьох (літніх) місяців (у різні роки) на рі вибрані установ-
ки будуть спроможні видавати не більше 25 % встанов-
леної потужності.
Характерно, що максимум швидкостей вітру для всіх
об’єктів припадає на холодну пору року і збігається із се-
зонним піком споживання теплової й електричної енер-
гії. Мінімум швидкостей вітру для всіх об’єктів припадає
на літню пору року. Відповідно до багаторічних спосте-
режень характер зміни середньої швидкості вітру нага-
дує період синусоїди, тобто відповідає плавній зміні се-
зонів. Навпаки криві спостереження за 2018–2019 рр.
виявляють певне підвищення швидкості вітру в період
серпень – жовтень.
5.2. Добовий хід вітру
Наступною характеристикою є добовий хід вітру – зміна
середніх швидкостей вітру протягом доби.
На основі ймовірності наявності вітру за градаціями
швидкості можна отримати добову тривалість їх впливу
на вітроколесо
впл.доб
p(t)%
T 24
100
= . (1)
Графічне представлення ймовірності швидкості вітру за
градаціями на відповідних метеостанціях, наведено на
рис. 1, 2, 3.
Рис. 1. Імовірність спостереження різних швидкостей вітру (за градаціями) у різні години доби, % та їх розра-
хункова тривалість по станції АСМД (тривалі спостереження) (м. Харків)
Рис. 2. Імовірність спостереження різних швидкостей вітру (за градаціями) в різні години доби, % та їх розра-
хункова тривалість по станції АСМД (річні спостереження) (м. Харків)
232
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Рис. 3. Імовірність спостереження різних швидкостей вітру (за градаціями) у різні години доби, % та їх розра-
хункова тривалість по станції м. Золочів (річні спостереження)
З аналізу наведених даних видно, що на дослідницькому
полігоні діапазон найімовірніших швидкостей вітру про-
тягом доби –від 2 до 5 м/с. Найтривалішими вітрами є ві-
три від 4 до 6 м/с. Характер зміни ймовірності спостере-
ження за різними швидкостями по станції АСМД за
тривалими та річними спостереженнями в цілому збіга-
ється. На графіку річних спостережень можна бачити ко-
рисне підвищення тривалості вітрів 6–7 м/с. Водночас
відповідно до даних по станції Золочів такі вітри майже
не спостерігаються. Співвідношення між градаціями 2–
3 м/с та 4–5 м/с у м. Золочів та по станції АСМД показує
переважність вітрів 2–3 м/с по станції Золочів.
На рис. 4–6 наведено криві зміни ймовірності спостере-
ження швидкостей вітру від 2до 6 м/с в різні години
доби. Вітри вище за 9 м/с спостерігаються дуже корот-
кий час, а вітри вище за 11 м/с спостерігаються лічені се-
кунди і через інерційність установки не можуть впли-
нути на генерацію електричної енергії.
Внаслідок аналізу рис. 4–6 можна зробити висновок про
те, що час найбільш енергетично корисних швидкостей
вітру, з обсягу тих, що зустрічаються найчастіше, спосте-
рігається у денному проміжку доби. Здебільшого пік
імовірності їх спостереження припадає на 13-ту годину.
Рис. 4. Імовірність спостереження швидкостей вітру від 2 до 6 м/с в різні години доби, % станції АСМД (три-
валі спостереження) (м. Харків)
Рис. 5. Імовірність спостереження швидкостей вітру від 2 до 6 м/с в різні години доби, % станції АСМД (річні
спостереження) (м. Харків)
233
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Рис. 6. Імовірність спостереження швидкостей вітру від 2 6 м/с в різні години доби, % по станції м. Золочів (рі-
чні спостереження)
5.3. Повторюваність швидкостей та напрямків вітру
Нормальні швидкості вітру для вибраних вітроустано-
вок лежать в діапазоні від 5 до 10 м/с. Тому доцільно
проаналізувати рози вітрів, що побудовані з урахуван-
ням лише вітрів зазначеного діапазону. На рис. 7 наве-
дено відповідні річні рози вітрів на досліджуваному
об’єкті.
Харків
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
Харків
Харків
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
Рис. 7. Повторюваність напрямків вітру по станції
АСМД (тривалі спостереження) для вітрів швидкі-
стю 5–10 м/с
Харків(АСМГ)
12%
16%
16%
5%
14%
7%
14%
7%
Півн.
Півд.
Схід Захід
Рис. 8. Повторюваність напрямків вітру по станції
АСМД протягом досліджуваного періоду для вітрів
швидкістю 5–10 м/с (9 %– штиль)
12%
16%
16%
5%
14%
7%
14%
7%
Півн.
Півд.
Схід Захід
Рис. 9. Повторюваність напрямків вітру по станції
Золочів протягом досліджуваного періоду для вітрів
швидкістю 5–10 м/с (9 %– штиль)
На рис. 10 для порівняння наведено діаграму повторю-
ваності напрямків вітру по станції АСМД (тривалі спосте-
реження) для всіх вітрів, що спостерігались
Харків
12
12
16
15
8
11
12
14
12
%
%
%
%
%
%
%
%
Півн.
Півд.
Схід Захід
Рис. 10. Повторюваність напрямків вітру по станції
АСМД (тривалі спостереження) для всіх вітрів, що
спостерігались
Порівнюючи рис. 7 та рис. 10, можна бачити значну різ-
ницю по лінії північний захід – південний схід. Це пояс-
нюється спостереженням значної кількості вітрів вище
10 м/с. Зазвичай в атласах наводяться рози вітрів, які
234
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
враховують всі спостережені вітри. Як видно з наведе-
ного прикладу, такі рози вітрів не дозволяють зробити
точну оцінку для конкретних вітроустановок.
На рис. 11–13 наведено повторюваність напрямків вітру
на об’єктах у осінньо-зимовий та весняно-літній періоди
для вітрів швидкістю –10 м/с.
Рис. 11. Повторюваність напрямків вітру за даними АСМД Харків (тривалі спостереження) для вітрів швидкі-
стю 5–10 м/с
Рис. 12. Повторюваність напрямків вітру за даними ст. Золочів (досліджуваний період) для вітрів швидкістю
5–10 м/с
Харків (АСМГ) (осіннє-зимовий період)
0%
20%
40%
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
I
II
III
X
XI
XII
АСМД (річн.) (осінньо-зимовий період)
Харків АСМГ (весняно-літній період)
0%
20%
40%
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
IV
V
VI
VII
VIII
IX
АСМД (річн.) (весняно-літній період)
в)
Рис. 13. Повторюваність напрямків вітру за даними АСМД Харків (досліджуваний період) для вітрів швидкістю
5–10 м/с
Аналіз діаграм показує, що основним напрямком вітру
в осінньо-зимовий період є схід – захід. У весняно-літній
період вплив південно-східних вітрів є порівняним зі схі-
дними.
5.4. Аналіз показників надходження сонячної радіації
На рис. 14 наведено залежність інтенсивності сонячної
радіації від часу доби по місяцях для об’єктів, які розта-
шовані поблизу м. Харків. Інтенсивності сонячної радіа-
ції, що наведені на рис. 14, характерні для середніх зна-
чень хмарності за тривалий період. Залежно від хмар-
ності середні місячні інтенсивності можуть відрізнятись
від наведених.
Тривалість часу, коли інтенсивність сонячної радіації
вище рівня 100 %, є тривалістю часу, коли сонячна па-
нель працює з ККД, що відповідає номінальному зна-
ченню. У проміжку між рівнем 100 % (ясно) та рівнем
АСМД (тривал.) (осінньо-зимовий період) АСМД (тривал.) (весняно-літній період)
Золочів (весняно-літній період) Золочів (осінньо-зимовий період)
235
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
60 % (легка хмарність) сонячна панель знижує свою пе-
ретворювальну здатність до 60 % від номінальної. У
проміжку між рівнем 60 % та рівнем 30 % (хмарність)
сонячна панель знижує свою перетворювальну здат-
ність до 30 % від номінальної. Енергією, яка перетворю-
ється батареєю в решту часу, можна нехтувати.
Харків
0
100
200
300
400
500
600
700
6:30' 9:30' 12:30' 15:30' 18:30'
Січень
Лютий
Березень
Квітень
Травень
Червень
Липень
Серпень
Вересень
Жовтень
Листопад
Грудень
Рівень 100%
Рівень 60% (ЛХ)
Рівень 30% (Х)
2
Вт
Q,
м
Час доби
Рис. 14. Залежність інтенсивності сонячної радіації від часу доби по місяцях для об’єктів, які розташовані поб-
лизу м. Харків, Вт/м2
У табл. 2 та 3 наведено потенційну тривалість часу,
коли сонячна панель здатна перетворювати сонячну
радіацію на електрику. Дані наведено за трьома рів-
нями.
Таблиця 2. Тривалість часу перетворення енергії сонячною панеллю (годин на добу), год
Рівень I IІ III IV V VI VII VIII IX X XI XII
100 % 0 2 6 8 10 11 11 9 6 4 0 0
60 % 5 6 4,4 1,6 1,6 2 2 2 3,9 4 5 3
30 % 1,2 1,5 1,3 1 0,8 0,5 0,5 0,8 1 1,3 1,5 1
всього 6,2 9,5 11,7 10,6 12,4 13,5 13,5 11,8 10,9 9,3 6,5 4
Таблиця 3. Тривалість часу перетворення енергії сонячною панеллю (годин за місяцями та на рік), год
Рівень I IІ III IV V VI VII VIII IX X XI XII Рік
100 % 0 56 186 240 310 330 341 279 180 124 0 0 2046
60 % 155 168 136,4 48 49,6 60 62 62 117 124 150 93 1225
30 % 37,2 42 40,3 30 24,8 15 15,5 24,8 30 40,3 45 31 375,9
За повної хмарності сонячна панель перетворює не бі-
льше 3 % енергії, що надходить, тому можна сказати, що
коли Сонце повністю закрито хмарами, сонячна панель
фактично не є джерелом енергії.
У листопаді, грудні, січні та лютому близько половини
місяця сонячна панель майже не буде виробляти
енергію. У березні та жовтні днів з близьким до нульо-
вого рівнем генерації енергії буде близько третини. З
квітня до вересня включно кількість повністю хмарних
днів буде незначною, і ці місяці на досліджуваних тери-
торіях можна вважати доцільними для використання
сонячної енергії (табл. 4).
Таблиця 4. Кількість днів без сонця
Місяці
Всього
І ІІ ІІІ ІV V VI VII VIII IX X XI XII
19 14 10 3 1 1 1 1 1 7 16 22 96
Сонячне сяйво на дослідному полігоні має рівномірний
характер. Більша кількість «ясних» годин спостеріга-
ється у середині дня.
Розподіл «ясних» годин по місяцях, наведено у табл. 5.
236
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Таблиця 5. Імовірні проміжки часу ясного неба
Місяць І ІІ ІІІ ІV V VI VII VIII IX X XI XII
Проміжок
часу
10.00-
13.00
9.00-
13.00
8.00-
14.00
7.00-
16.00
6.00-
16.00
5.00-
17.00
5.00-
17.00
5.00-
17.00
6.00-
16.00
8.00-
15.00
9.00-
13.00
10.00-
13.00
6. Обговорення результатів
Отримані результати пояснюються врахуванням місце-
вих кліматичних та географічних особливостей, що до-
зволило деталізувати річну та добову динаміку вітрової
й сонячної генерації. Значення показників, наведені в
таблицях і рисунках, відповідають багаторічним спосте-
реженням, однак уточнені за досліджуваний період, що
в подальшому підвищить точність оцінки енергетичного
потенціалу.
На відміну від узагальнених підходів у інших джерелах,
де розрахунки проводяться за середніми регіональ-
ними показниками, у цьому дослідженні використано
локальні дані з польових вимірювань, що дало змогу
одержати точнішу картину.
Визначення параметрів кліматичних факторів, що впли-
вають на надходження вітрової та сонячної енергії за
рік, місяць та добу, в подальшому дозволить безпосере-
дньо зіставляти отримані дані з потрібними графіками
навантаження енергоустановки.
Обмеження дослідження полягають у прив’язці до кон-
кретної місцевості та обмеженому часовому періоді
спостережень, що слід враховувати при екстраполяції
на інші регіони.
Подальший розвиток дослідження може полягати в без-
посередній оцінці технічно досяжного потенціалу засто-
сування малих вітрових та сонячних установок у локаль-
ній області регіону.
7. Висновки
Проведено аналіз кліматичних факторів, які впливають
на величину технічно досяжного потенціалу застосу-
вання малих вітрових та сонячних установок у локальній
області Харківського регіону. Запропоновано уточнений
підхід до аналізу, що враховує як особливості місцево-
сті, її географічного розташування та природних особли-
востей регіону, так і технічні характеристики енергетич-
них установок
Встановлено, що на досліджуваній ділянці на висоті за-
стосування малих вітроустановок (10 м) вітер не є ста-
лим і залежить від пори року та часу доби. Найчастіші
вітри, що можуть бути використані малою вітроустанов-
кою, мають швидкість 2–3 м/с (близько 11 год на добу)
і 4–5 м/с близько (4 год на добу). Відносно потужні тех-
нічно припустимі вітри 5–7 м/с (не більше 1 год). Мало-
потужні вітри 1–2 м/с від 7 до 8 год на добу). Найпотуж-
ніші вітри частіше спостерігаються близько 13-ї години.
Основним напрямком вітру у осінньо-зимовий період є
схід – захід. Повторюваність напрямків вітрів протягом
року є відносно незмінною. У весняно-літній період
вплив південно-східних вітрів є порівнянним зі схід-
ними.
Дані, отримані під час оцінки вітрового і сонячного по-
тенціалу, в цілому відповідають усередненим даним
для цього регіону, але подані у вигляді, зручному для зі-
ставлення з графіком споживання електричної енергії та
з картою місцевості. Дані наводяться саме для енерго-
установок малої потужності (наприклад, вітер на висоті
10 м). Наведені таблиці й графіки показують, що відно-
сно невеликий зсув у просторі може мати істотний
вплив на значення параметрів (особливо для вітру). За-
звичай рекомендують звертатись до атласів, таких як
[10], де наводяться узагальнені дані, до того ж розрахо-
вані на потужні енергоустановки (наприклад, дані щодо
вітру наводяться для установок з діаметром вітроколеса
126 м). Тобто наявні довідники для енергетиків орієнто-
вані на промисловий варіант застосування відновлюва-
ної енергії. Такі ресурси, як [15}, нібито надають можли-
вість вибрати на карті точку й отримати для неї
необхідні параметри. Але насправді дані для Харкова
та Золочева не відрізняються, що не відповідає нашим
дослідженням. Це підтверджує доцільність проведення
досліджень «на місці».
Застосований варіант представлення даних в подаль-
шому дозволить врахувати нерівномірність генерації та
використання енергії під час оцінки необхідного обсягу
накопичувачів енергії, що своєю чергою буде значно
впливати на техніко-економічну оцінку проєкту.
Аналіз показників надходження сонячної енергії пока-
зав, що кількість годин, коли можна очікувати роботи
сонячної батареї на 100 % встановленої потужності, не
перевищує 2046 год на рік (близько 23 % річного часу).
Ще 1225 год (14 % річного часу) вона буде виробляти від
60до 100 % номінальної потужності й близько 375 год
(близько 4 %) – від 30 до 6 0% потужності. Ці дані відпо-
відають ідеальній погоді.
У разі повної хмарності сонячна панель перетворює не
більше 3 % енергії, що надходить, тому можна сказати,
що коли Сонце повністю закрито хмарами, сонячна па-
нель фактично не є джерелом енергії.
У листопаді, грудні, січні та лютому близько половини
місяця сонячна панель майже не буде виробляти енер-
гію. У березні та жовтні днів з близьким до нульового
рівнем генерації енергії буде приблизно третина. З кві-
тня до вересня включно кількість повністю хмарних днів
буде незначною, і ці місяці на досліджуваних територіях
можна вважати доцільними для використання сонячної
енергії.
237
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Отримані дані можуть бути використані для оцінки со-
нячного та вітрового потенціалу місцевостей з умовами,
наближеними до умов цього дослідження.
ПОСИЛАННЯ
1. On Alternative Energy Sources : Law of Ukraine on Feb-
ruary 20, 2003 № 555-IV // Database «Legislation of
Ukraine» / Verkhovna Rada of Ukraine. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/go/555-15 (date of share:
July 18, 2025)
2. Renewable energy in Ukraine: current state of affairs.
DLF ATTORNEYS-AT-LAW UKRAINE, 6p. Січень 8, 2024
URL: https://dlf.ua/en/renewable-energy-in-ukraine-
current-state-of-affairs/
3. Уракін М., Федінський О. Аналіз наявних факторів,
що впливають на енергетичну систему України та її
готовність до зимового періоду 2023/2024 року,
Open4Business, 2023 URL:
https://open4business.com.ua/analiz-nayavnyh-
faktoriv-shho-vplyvayut-na-energetychnu-systemu-
ukrayiny-ta-yiyi-gotovnist-do-zymovogo-periodu-2023-
2024-roku/
4. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних
джерел енергії України. Київ, 2020 URL:
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
5. World Small Hydropower Development Report 2022.
URL: https://www.unido.org/WSHPDR2022
6. Кліматологічні дослідження та перспективи їх розви-
тку URL:
https://www.meteo.gov.ua/ua/Klimatolohichni-
doslidzhennya
7. Центральна геофізична обсерваторія імені Бориса
Срезневського URL: http://cgo-
sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/hidrolohichna
8. Paulus, Antons & Arhun, Shchasiana & Hnatov, Andrii &
Dziubenko, Oleksandr & Ponikarovska, Svitiana. (2018).
Determination of the best load parameters for produc-
tive operation of PV panels of series FS-100M and FS-
110P for sustainable energy efficient road pavement. 1-
6. 10.1109/RTUCON.2018.8659829. URL:
https://www.researchgate.net/publica-
tion/331606404_Determina-
tion_of_the_best_load_parameters_for_produc-
tive_operation_of_PV_panels_of_series_FS-
100M_and_FS-110P_for_sustainable_energy_effi-
cient_road_pavement
9. Gnatov, A., Argun, S., & Rudenko, N. (2017, May). Smart
road as a complex system of electric power generation.
In 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and
Computer Engineering (UKRCON) (pp. 457-461). IEEE.
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/docu-
ment/8100531?casa_to-
ken=7KmJyq_9e9UAAAAA:6C2xUiSyhJvwPr111bAzAf-
cEh6FNqnQE61rjZr6DQwkx3h7Nu89fZsxDZCCXyNaY6d
KAb6aPVefc
10. Відновлювані джерела енергії / За заг. ред.
С. О. Кудрі. Київ: Інститут відновлюваної енергетики
НАНУ, 2020. 392 с. URL: https://www.ive.org.ua/wp-
content/uploads/Monografia_final_21.12.2020.pdf
11. Ricci A., Kalkman I. M., Blocken B., Repetto M. P., Bur-
lando M., Freda A. Local-scale forcing effects on wind
flows in an urban environment // PHYSMOD 2015 – In-
ternational Workshop on Physical Modeling of Flow and
Dispersion Phenomena Empa Dübendorf and ETH Zü-
rich, Switzerland, 7th–9th September 2015. Pp. 7–9.
URL: https://doi.org/10.1016/j.jweia.2017.08.001
12. Правильне електроживлення. URL:
https://prel.prom.ua/p617617755-vitrogenerator-fla-
mingo-aero.html
13. Krawczyk D., Rodero A., Zukowski M., Teleszewski T.,
Bullejos M. (2019). Bulidings 2020+. Energy sources.
URL: https://www.researchgate.net/publica
tion/333699609_Bulidings_2020_Energy_sources
14. Hnatov, A., Patlins, A., Arhun, S., Kunicina, N., Hnatova, H.,
Ulianets, O., Romanovs, A. (2020). Development of an
unified energy-efficient system for urban transport.
2020 6th IEEE International Energy Conference (ENER-
GYCon), 248–253. https://ieeexplore.ieee.org/do
cument/9236606
15. Power Project datasets. Режим доступу до сайту:
https:// power.larc.nasa.gov.
https://ieeexplore.ieee.org/document/9236606
https://ieeexplore.ieee.org/document/9236606
238
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
UDC 551.50:621.311.24 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.4(83).227-248
ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE
APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION
Received Aug. 11, 2025; accepted Dec. 09, 2025
Available online Dec. 31, 2025
Novichonok S.1, Rohozin I.2, Hnatov A.3,
Klets D.4, Sokol A.5, Kravchuk O.6,
Nechaus A.7, Sokhin P.8
Author for correspondence: Novichonok Serhii,
e-mail: newhobu4ohok@gmail.com
The article provides a review of publications related to the
historical and contemporary experience of using alternative
energy sources in Ukraine, with an emphasis on their
application under conditions of limited or absent centralized
energy supply. It is shown that in emergencies caused by
military actions, terrorist threats, or natural disasters, the
traditional power system may suffer severe damage or a
complete shutdown. Under such circumstances, alternative
energy sources—particularly solar and wind energy—may
become the only available means of electricity supply for
individual households, critical infrastructure, or social facilities.
The study substantiates the feasibility of using small-capacity
wind and solar installations for autonomous power supply in
rural or sparsely populated areas. It is noted that the efficiency
of such sources is highly sensitive to geographic location,
terrain, climatic conditions, and diurnal and seasonal variations of natural energy flows. Existing reference data
are generally focused on large-scale energy projects and are insufficient for accurate assessments of technical
potential for local applications.
The paper presents an example of analysing climatic factors that influence the technically achievable potential for
using small wind and solar installations in a specific area of the Kharkiv region, taking into account local
meteorological observations and the daily and seasonal variations of natural energy resources. The proposed
approach to analysis and the results can be used to assess the technically achievable potential for deploying small
wind and solar installations in similar regions.
Key words: renewable energy sources, wind turbine, solar panel, wind energy cadastre, wind regime, diurnal wind
variation, technically achievable potential, solar radiation.
1. Problem statement
Application of renewable or alternative energy sources
has recently been expanding at the micro and macro lev-
els. The development of alternative energy in Ukraine is
in line with global trends. The introduction of alternative
sources is supported at the state level, particularly by the
introduction of the so-called “green tariff” [1]. Despite the
problems associated with the large-scale invasion of
Ukraine by the Russian Federation, support for the devel-
opment of alternative energy is continued [2]. The issue
of reducing energy dependence in Ukraine through the
development of an effective energy saving and alternative
energy development programme is of strategic im-
portance.
In the period 2023-2024, due to the damage to a significant
portion of the generating capacities, the national energy
company Ukrenergo calls on the population to purchase
power generators as a preventive measure against possible
hourly (or sudden) power outages in the winter period [3].
However, it should be noted that for many private house-
holds, the use of mobile petrol or diesel power stations on
a permanent basis may be unaffordable due to the con-
stant rise in energy prices. Thus, the relevance of alterna-
tive energy sources as sources with potentially low operat-
ing costs is growing significantly. We can expect a certain
relative increase in the application of alternative energy
sources in minor private households, i.e., the spread of al-
ternative mini and micro energy sources.
1 Cand. of Science (Tech), Assoc. Prof.
https://orcid.org/0000-0003-1269-5797
2 PhD (Engineering)
https://orcid.org/0000-0003-4126-6705
3 Dr. of Science (Tech), Prof.
https://orcid.org/0000-0003-0932-8849
4 Dr. of Science (Tech), Prof.
https://orcid.org/0000-0001-7463-1030
5 Senior Researcher
https://orcid.org/0000-0001-7033-1081
6 Head of Research Department
https://orcid.org/0000-0002-1032-117X
7 Cand. of Science (Tech), Assoc. Prof.
https://orcid.org/0000-0001-8833-0802
8 PhD (Philosophy)
https://orcid.org/0000-0002-2823-2239
1, 2, 5, 6 Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force
University, Kharkiv, Ukraine
3, 4, 7, 8 Kharkiv National Automobile and Highway
University, Kharkiv, Ukraine
239
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
One of the difficulties of introducing alternative energy
sources is the instability and some intermittency of energy
supply from primary sources. In large energy enterprises, the
problem of untimely energy supply is solved by redistributing
it among consumers. The integration of micro sources into
the overall system may prove to be economically impractical.
In the current environment, when the national power grid
continuous is at the limit of its ability to provide a sustaina-
ble, supply of electrical and thermal energy to an individual
consumer, the owner of an alternative energy source is re-
sponsible for overcoming this problem.
From a technical point of view, this problem is solved by the
application of energy storage, which should solve two tasks:
− Overcoming consumption peaks;
− Accumulation of energy during periods when it is not
needed.
An increase in the total capacity of energy storage devices
significantly raises the overall cost of the equipment and
negatively affects the profitability of using alternative en-
ergy sources and, in certain conditions, may make their use
economically unfeasible. This feature is most important for
mini and micro sources due to the lack of the scaling effect
observed in large power systems.
Thus, the assessment of the potential for applying an alter-
native energy source in private households requires a more
detailed analysis. Research aimed at studying the potential
of a certain local area for the application of mini and micro
alternative energy sources is relevant.
2. Analysis of recent research and publications
The use of renewable energy is a fairly popular research
topic, so the number of publications devoted to it is very
large. The primary and most productive areas of renewable
energy in Ukraine are wind energy, solar energy, bioenergy,
hydropower, and geothermal energy.
Starting from the direct use of sunlight and heat, humanity
moved on to systems that convert solar energy into elec-
tricity. This application of solar energy is now considered
the primary method for its use. The next widely used re-
newable energy source is the Earth's heat. The potential for
utilizing geothermal energy in Ukraine’s agro-industrial
complex is discussed in [4].
The experience and scale of small hydropower use, partic-
ularly in Ukraine, are described in detail in [5]. It is noted
that renewable sources based on water resources have a
high efficiency.
Data from long-term weather observations in Ukraine are
presented in various historical references [6] and specifi-
cally in [7].
For assessing the potential of renewable energy, the re-
search on the properties of specific converters is also valu-
able. For example, in [8]–[9], an analysis of solar panel char-
acteristics under different operating conditions is carried
out, including on road surface plates.
In this study, small power installations refer to wind tur-
bines with a rotor diameter of up to 10 meters and a rated
power of up to 10 kW, designed to supply energy for indi-
vidual households (domestic needs).
According to [10], the technically achievable potential of RES
is understood as the part of the total potential that can be
realized using modern technical devices. Recommendations
are also provided regarding the selection and use of specific
types of RES. Among the recommendations for evaluating
the technically achievable potential, it is important to high-
light the intended use of electrical equipment:
– as an autonomous energy source;
– as a backup energy source when a centralized grid is
available;
– as an installation working with the grid.
These options determine the ways to compensate for the
mismatch between the energy flow from RES and its con-
sumption. In our opinion, the analysis should also include
the alignment of the dynamics of alternative energy availa-
bility with the expected consumption dynamics (annual,
monthly, daily). It is also advisable to identify periods and
values of certain RES parameters when, due to technical
limitations of the converter, energy consumption is not
possible even when energy is available.
For example, when evaluating the potential of wind energy,
it is useful to indicate:
– the lower wind speed limit (the rotor does not spin);
– the upper wind speed limit (a gale-force wind – the ro-
tor goes into a protected position);
– the zone (wind speed range) for the most effective op-
eration.
Similarly, when assessing the conversion of solar energy
into electricity, it is advisable to specify the working limits
of the solar panel depending on the incoming light flux, as
well as consider the panel’s efficiency under various ambi-
ent temperatures.
Such an analysis will reveal the share of energy that needs
to be stored in the system to compensate for the mismatch
between the periods of energy availability and consump-
tion. In autonomous energy sources, with significant mis-
matches between energy generation and consumption
times, the number of accumulators (batteries) required
may be considerable. Under these conditions, the costs of
accumulators (both capital and operational) may turn out
to be significant, making the use of such a system econom-
ically unfeasible.
The analysis may also be influenced by considering the ex-
act location of the energy converter in the area. For wind
turbines, the results can be affected by the proximity to
bodies of water, forests, hills, significant height structures,
etc. [11]. For solar installations, the proximity to objects
that cast shadows is important.
The materials reviewed suggest that:
– in general, the use of renewable sources in Ukraine is
reasonable, historically confirmed, both from ecological
240
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
considerations and in terms of ensuring energy stability,
particularly for private households;
– in the case of significant damage to the central energy
system for an extended period (due to emergencies,
military actions, etc.), the use of RES for individual
private households may be the only viable option;
– for Ukraine, the primary options should consider solar,
wind, geothermal energy, energy from small rivers, and
bioenergy;
– there are many ready technical solutions for the
application of specific energy types, as well as hybrid
systems;
– where multiple renewable sources are available, it is
advisable to combine them into a general hybrid
system;
– the temporal and territorial instability of such energy
types as wind and solar energy is an important
characteristic for small renewable energy projects,
particularly for private households, for evaluating the
feasibility of using these energy types;
– work is underway to provide comprehensive data for
making decisions regarding the use of renewable sources
in specific areas. Currently, it is possible to assess the
potential of a region (province) (for a relatively large
area) regarding the use of a particular type of renewable
energy. However, relevant reference materials for
smaller areas (e.g., small towns, villages, etc.) are not yet
available in open access.
3. Goal and Objectives of the Study
To determine the climatic factors that affect the magnitude
of the technically achievable potential of small wind and so-
lar installations in a local area of the region.
To achieve this goal, the following tasks were set:
– to determine the list of climatic factors influencing the
potential of wind installations and their indicators;
– to determine the list of climatic factors influencing the
potential of solar energy installations and their
indicators;
– to prepare an analytical description of the identified
factors to evaluate the potential of using small wind and
solar installations in a local area of the region.
4. Materials and Methods of Research
The studied area of the region was chosen near the garden
communities near the village of Velyki Prokhody in the Kharkiv
region. In this article, the studied area will be referred to as the
test site. The research on the technically achievable potential
was conducted from May 2018 to May 2019.
It is evident that the value of the technically achievable po-
tential makes sense for a specific energy installation or a
group of installations. For example, we chose Flamingo
Aero wind turbines [12]. For these turbines, the nominal
wind speed is 8 m/s. The wind turbines start spinning at a
wind speed of 2.5 m/s, and the maximum wind speed is 50
m/s. The desired tower height is from 17 m to 25 m.
From the characteristics of Flamingo Aero, it can be seen
that at a wind speed of 5 m/s, the turbines will generate
25% of their rated power, at wind speeds from 6 m/s to 7
m/s — 50%, from 7 m/s to 8 m/s — nearly 75%, and at wind
speeds of 8-9 m/s — full power. These values should be
considered when evaluating the technically achievable po-
tential.
The studied area is in the forest-steppe zone, and the ex-
pected average wind speed in this region is close to 4 m/s.
The area of the forest-steppe that remains after removing
forested areas and anthropogenic obstacles is suitable for
implementing economically viable wind energy projects.
In the studied region, clearing forest areas and anthropo-
genic obstacles is unacceptable, so the potential evaluation
had to be conducted for wind turbines with a rotor axis
height of no more than 30 meters.
It is known that wind energy is proportional to the square
of its speed [13]. Therefore, the main characteristic of the
wind is its speed. Choosing the technical characteristics of
the wind turbine in advance limits the description to only
those values that fit the operational characteristics of the
installation.
Wind speed should be evaluated annually, monthly, and
daily, which corresponds to the approach for evaluating
electrical energy consumption. For evaluating the wind po-
tential of the region for small wind turbines, it is important
to consider that:
– winds at low heights blow very unevenly in terms of
speed, stability, and direction. Moreover, the nature of
this unevenness changes over the necessary periods of
evaluation (year, month, day);
– the inability to significantly affect the landscape limits
the use of winds from certain directions and, in some
cases, leads to a decrease in their speed in specific
directions.
– the wind turbine has upper and lower wind speed limits.
To analyze the wind energy potential of the area, a set of
aerological and energy characteristics of the wind is cre-
ated, which is combined into the concept of a wind energy
cadastre. The cadastre contains all characteristics in tabular
or graphical form, using materials from long-term observa-
tions.
The main cadastre indicators for wind are:
– annual average wind speed;
– annual and daily wind variations;
– frequency of wind speeds;
– frequency of wind directions;
– maximum wind speed;
241
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
– specific power and specific wind energy (not considered
in this study).
The primary source of data for developing a wind energy
cadastre is wind speed observations from the state hydro-
meteorological service’s observation network. The ad-
vantage of these data is that they are carried out according
to a unified methodology, and the locations (sites) of ob-
servations are classified by their openness to the terrain.
To refine the data, it is also advisable to use the most recent
data from nearby meteorological stations.
The meteorological data refer to the period from May 2018
to May 2019.
The solar potential of the area does not have such depend-
ence on local geographical conditions as wind energy. Ac-
cording to [4], the solar potential in the test site can be esti-
mated based on data corresponding to Poltava (about 140
km from the study zone). The primary solar potential indica-
tor is the intensity of solar radiation. The number of days
without sunshine and the probable clear sky intervals were
also determined. When considering the solar energy poten-
tial indicators, the characteristics of the solar module were
taken into account according to [8,14].
5. Research Results
5.1. Average and Annual Wind Speeds
Data on the average annual wind speeds for 2019 were ob-
tained from the meteorological stations at Kharkiv Airport
(State Aviation Meteorological Station (SAMS)) and the
Zolochiv meteorological station.
The results of the processing of wind speed observation se-
ries (annual wind cycle) from the mentioned meteorologi-
cal stations are presented in Table 1. For comparison, Table
1 also includes data obtained over a long period from the
ASMDS (Aviation Meteorological Station of the State Mete-
orological Service) and NASA model data [15].
From the analysis of the data shown in Table 1, it is evi-
dent that the average annual wind speed at the research
polygon (based on meteorological station data) for the
last year is lower than the long-term average value.
Based on the data from Table 1, it can be concluded that
the wind turbines chosen for consideration will operate
at approximately one-third of their rated capacity on av-
erage.
The next parameter of wind conditions is the frequency of
wind speeds. The frequency of winds is expressed in the
number of occurrences as a percentage. The frequency is
analyzed by speed gradations and separately for each sea-
son. According to the Beaufort scale for the average annual
wind speeds observed at the research site, these winds are
classified as light winds.
Analysis of the data in Table 1 shows that for about three
to four (summer) months each year (depending on the
year), the selected installations will be able to deliver no
more than 25% of the rated capacity.
Table 1. Average monthly and annual wind speeds at the research site for a long period and the last year
W
ea
th
er
va
n
e
h
ei
gh
t,
m
A
ve
ra
ge
a
n
n
u
al
w
in
d
s
p
ee
d
, m
/s
Average wind speed by month, m/s
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
SAMS (cont.) 13 5 5.6 5.9 5.9 5.4 5.0 4.3 4.1 3.8 3.9 4.6 5.4 5.8
Zolochiv 10 2.3 2.3 2.6 2.9 2.5 2.5 2.1 2.0 1.7 2.4 1.8 2.1 2.3
SAMS 13 3.8 4.1 4.1 4.2 3.7 4.0 3.6 3.4 3.1 4.0 3.3 3.7 4.0
NASA 10 3.5 3.6 4.4 3.2 3.8 3.3 3.1 2.5 4.2 3.4 2.8 3.0 3.4
It is characteristic that the maximum wind speeds for all
sites occur during the cold season and coincide with the
seasonal peak in thermal and electric energy consumption.
The minimum wind speeds for all sites occur during the
summer season. According to long-term observations, the
variation of the average wind speed resembles a sinusoidal
period, that is, it corresponds to the smooth change of sea-
sons. In contrast, observation curves for 2018–2019 show
a certain increase in wind speed during the August–Octo-
ber period.
5.2 Daily Wind Cycle
The next characteristic is the daily wind cycle – the change
in average wind speeds during the day.
Based on the probability of wind occurrence by speed gra-
dations, one can determine the daily duration of their im-
pact on the wind wheel
𝑇 =
𝑝(𝑡)̅̅ ̅̅ ̅̅ %
100
× 24 (1)
The graphical representation of wind speed probability by
gradations at the respective meteorological stations is
shown in Figures 1, 2, and 3.
242
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Fig. 1. Probability of observation of different wind speeds (by gradations) at different hours of the day, % and their esti-
mated duration at the SAMS station (continuous observations) (Kharkiv)
Fig. 2. Probability of observation of different wind speeds (by gradations) at different hours of the day, % and their esti-
mated duration at the SAMS station (continuous observations) (Kharkiv)
Fig. 3. Probability of observing different wind speeds (by ranges) at various hours of the day, % and their calculated dura-
tion at the Zolochiv station (annual observations)
243
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Analysis of the presented data shows that at the research site,
the most probable wind speeds during the day range from 2
m/s to 5 m/s. The longest-lasting winds are in the range of 4
m/s to 6 m/s. The pattern of probability distribution for differ-
ent wind speeds at the ASMD station, based on both long-
term and annual observations, generally coincides. On the an-
nual observation graph, a noticeable increase in the duration
of winds of 6–7 m/s can be seen. At the same time, according
to the data from the Zolochiv station, such winds are almost
not observed. The ratio between the 2–3 m/s and 4–5 m/s
ranges at Zolochiv and the ASMD station shows the predomi-
nance of 2–3 m/s winds at the Zolochiv station.
Figures 4, 5, and 6 present the probability curves of observ-
ing wind speeds from 2 m/s to 6 m/s at different hours of
the day. Winds above 9 m/s are observed for a very short
time, while winds above 11 m/s occur for only a few sec-
onds and, due to the inertia of the installation, cannot in-
fluence electricity generation.
From the analysis of Figures 4–6, it can be concluded that
the period of the most energetically useful wind speeds,
among those most frequently encountered, is observed
during the daytime hours. In most cases, the peak probabil-
ity of their occurrence falls at 1 p.m.
Fig. 4. Probability of observing wind speeds from 2 m/s to 6 m/s at different hours of the day, % at the ASMD station
(long-term observations) (Kharkiv)
Fig. 5. Probability of observing wind speeds from 2 m/s to 6 m/s at different hours of the day, % at the ASMD station (an-
nual observations) (Kharkiv)
Fig. 6. Probability of observing wind speeds from 2 m/s to 6 m/s at different hours of the day, % at the Zolochiv station
(annual observations)
244
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
5.3 Recurrence of Wind Speeds and Directions
The normal wind speeds for the selected wind installations
fall within the range of 5 m/s to 10 m/s. Therefore, it is rea-
sonable to analyze the wind roses constructed taking into
account only winds within this range. Figure 7 presents the
corresponding annual wind roses for the studied site.
Kharkiv
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
Fig. 7. Recurrence of wind directions at the ASMD station
(long-term) for winds with speeds of 5–10 m/s
Харків(АСМГ)
12%
16%
16%
5%
14%
7%
14%
7%
N
S
E W
Fig. 8. Recurrence of wind directions at the ASMD station
during the studied period for winds with speeds of 5–10
m/s (9% calm conditions)
12%
16%
16%
5%
14%
7%
14%
7%
N.
S.
E W
Fig. 9. Recurrence of wind directions at the Zolochiv station
during the studied period for winds with speeds of 5–10
m/s (9% calm conditions)
For comparison, Fig. 10 shows the diagram of wind direc-
tion recurrence at the ASMD station (long-term observa-
tions) for all observed winds.
Харків
12
12
16
15
8
11
12
14
12
%
%
%
%
%
%
%
%
N
S.
E W
Fig. 10. Recurrence of wind directions at the ASMD station
(long-term) for all observed winds
Comparing Figures 7 and 10, a significant difference can be
seen along the northwest–southeast line. This is explained
by the observation of a considerable number of winds
above 10 m/s. Typically, wind atlases present wind roses
that take into account all observed winds. As shown in the
example above, such wind roses do not allow for an accu-
rate assessment for specific wind installations.
Figures 11–13 present the recurrence of wind directions at
the sites during the autumn–winter and spring–summer
periods for winds with speeds of 5–10 m/s.
Fig. 11. Recurrence of wind directions based on ASMD Kharkiv data (long-term observations) for winds with speeds
of 5–10 m/s
245
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Золоч і в ( ос і нн є - зимовий пер і од )
0%
20%
40%
П і вн .
П і вн . Сх .
Сх .
П і вд . Сх .
П і вд .
П і вд . Зах .
Зах .
П і вн . Зх
I
II
III
X
XI
XII
Золочів (весняно-літній період)
0%
20%
40%
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
IV
V
VI
VII
VIII
IX
Fig. 12. Recurrence of wind directions based on Zolochiv station data (study period) for winds with speeds of 5–10 m/s
Харків (АСМГ) (осіннє-зимовий період)
0%
20%
40%
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
I
II
III
X
XI
XII
SAMS (ann.) (autumn-winter)
Харків АСМГ (весняно-літній період)
0%
20%
40%
Півн.
Півн.Сх.
Сх.
Півд.Сх.
Півд.
Півд.Зах.
Зах.
Півн.Зах
IV
V
VI
VII
VIII
IX
SAMS (ann.) (spring-summer)
в)
Fig. 13. Recurrence of wind directions based on ASMD Kharkiv data (study period) for winds with speeds of 5–10 m/s
The analysis of the diagrams shows that the main wind di-
rection during the autumn–winter period is “east–west.” In
the spring–summer period, the influence of southeastern
winds is comparable to that of eastern winds.
5.4 Analysis of Solar Radiation Indicators
Figure 14 shows the dependence of solar radiation intensity
on the time of day by month for sites located near Kharkiv.
The solar radiation intensities presented in Figure 14 are
characteristic of average cloudiness over a long period.
Depending on cloud cover, the average monthly intensities
may differ from those shown.
The period during which solar radiation intensity exceeds 100%
corresponds to the time when a solar panel operates at an effi-
ciency equal to its nominal value. In the range between 100%
(clear sky) and 60% (light cloudiness), the solar panel reduces its
conversion efficiency to 60% of the nominal. In the range be-
tween 60% and 30% (cloudy), the solar panel reduces its con-
version efficiency to 30% of the nominal. The energy converted
by the panel during the remaining time can be neglected.
2
Вт
Q,
м
Час доби
Kharkiv
0
100
200
300
400
500
600
700
6:30' 9:30' 12:30' 15:30' 18:30'
January
February
March
April
May
June
July
August
September
October
November
December
Level 100%
Level 60%
Level 30%
Fig. 14. Dependence of solar radiation intensity on the time of day by month for sites located near Kharkiv, W/m²
246
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
Tables 2 and 3 present the potential period during which a
solar panel is capable of converting solar radiation into
electricity. The data are provided for three levels.
Table 2. Duration of energy conversion time by a solar panel (hours per day), h
Level I IІ III IV V VI VII VIII IX X XI XII
100% 0 2 6 8 10 11 11 9 6 4 0 0
60% 5 6 4,4 1,6 1,6 2 2 2 3,9 4 5 3
30% 1,2 1,5 1,3 1 0,8 0,5 0,5 0,8 1 1,3 1,5 1
Total 6,2 9,5 11,7 10,6 12,4 13,5 13,5 11,8 10,9 9,3 6,5 4
Table 3. Duration of energy conversion time by a solar panel (hours per year), h
Level I IІ III IV V VI VII VIII IX X XI XII Total
100% 0 56 186 240 310 330 341 279 180 124 0 0 2046
60% 155 168 136,4 48 49,6 60 62 62 117 124 150 93 1225
30% 37,2 42 40,3 30 24,8 15 15,5 24,8 30 40,3 45 31 375,9
Under full cloud cover, a solar panel converts no more than
3% of the incoming energy, so it can be said that when the
sun is completely obscured by clouds, the solar panel is ef-
fectively not a source of energy.
In November, December, January, and February, for about
half of each month, the solar panel will produce almost no
energy. In March and October, days with near-zero energy
generation will account for about one-third of the month.
From April through September inclusive, the number of
fully overcast days is insignificant, and these months can be
considered suitable for solar energy use in the studied ar-
eas (Table 4).
Table 4. Number of sunless days
Months Total
І ІІ ІІІ ІV V VI VII VIII IX X XI XII
19 14 10 3 1 1 1 1 1 7 16 22 96
The solar light at the research site is uniform. A greater
number of ‘clear’ hours is observed in the middle of the
day. The distribution of ‘clear’ hours by month is given in
Table 5.
Table 5. Probable time intervals of clear sky
Month І ІІ ІІІ ІV V VI VII VIII IX X XI XII
Time inter-
val
10:00 AM-
01:00
PM
09:00 AM-
01:00
PM
08:00
AM-
02:00
PM
07:00
AM-
04:00
PM
06:00
AM-
04:00
PM
05:00
AM-
05:00
PM
05:00
AM-
05:00
PM
05:00
AM-
05:00
PM
06:00
AM-
04:00
PM
08:00
AM-
03:00
PM
09:00
AM-
01:00
PM
10:00
AM-
01:00 PM
6. Discussion of Results
The obtained results are explained by considering local cli-
matic and geographical features, which enabled a detailed
analysis of the annual and daily dynamics of wind and solar
generation. The values of the indicators presented in the
tables and figures correspond to long-term observations,
but have been refined for the studied period, which will fur-
ther improve the accuracy of energy potential assessment.
Unlike generalized approaches found in other sources,
where calculations are based on average regional indicators,
this study uses local data from field measurements, which
made it possible to obtain a more accurate picture. Deter-
mining the parameters of climatic factors that affect the
availability of wind and solar energy on a yearly, monthly,
and daily basis will allow direct comparison of the obtained
data with the required load profiles of the power unit.
The limitations of the study include its attachment to a spe-
cific locality and the limited observation period, which
should be taken into account when extrapolating to other
regions. The further development of the research may in-
volve the direct assessment of the technically achievable
potential of small wind and solar installations in the local
area of the region.
7. Conclusions
An analysis of climatic factors influencing the technically
achievable potential of small wind and solar installations in
the local area of the Kharkiv region has been carried out.
An improved analytical approach is proposed, which
247
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
considers not only the features of the locality, its geograph-
ical position, and natural conditions of the region, but also
the technical characteristics of energy installations.
It has been established that, in the studied area, at the
height of small wind installations (10 m), wind is not con-
stant and depends on the season and time of day. The most
frequent winds usable by small wind installations have
speeds of 2–3 m/s (about 11 hours per day) and 4–5 m/s
(about 4 hours per day). Relatively strong technically per-
missible winds of 5–7 m/s occur for no more than one hour.
Low-power winds of 1–2 m/s last from 7 to 8 hours per day.
The strongest winds are most often observed around 1 p.m.
The main wind direction during the autumn–winter period
is “east–west.” The recurrence of wind directions through-
out the year is relatively constant. In the spring–summer
period, the influence of southeastern winds is comparable
to that of eastern winds.
The data obtained in the assessment of wind and solar po-
tential generally correspond to averaged data for this re-
gion, but are presented in a form convenient for compari-
son with electricity consumption profiles and with the local
map. The data are provided specifically for small-scale en-
ergy installations (e.g., wind at a height of 10 m). The pre-
sented tables and graphs show that even a relatively small
spatial shift can significantly affect parameter values (espe-
cially for wind). Typically, reference is made to atlases such
as [10], which provide generalized data, calculated for
large-scale energy installations (for example, wind data
given for wind turbines with a rotor diameter of 126 m). In
other words, available handbooks for energy specialists are
oriented toward industrial-scale renewable energy applica-
tions. Resources such as [15] ostensibly allow a point on the
map to be selected and the necessary parameters ob-
tained. However, in practice, the data for Kharkiv and
Zolochiv do not differ, which does not correspond to our
findings. This confirms the expediency of conducting on-
site studies.
The applied method of data presentation will make it pos-
sible to take into account the unevenness of energy gener-
ation and consumption when assessing the required capac-
ity of energy storage systems, which in turn will significantly
affect the techno-economic evaluation of the project.
The analysis of solar energy inflow indicators showed that
the number of hours when a solar panel can be expected to
operate at 100% of its installed capacity does not exceed
2,046 hours per year (about 23% of annual time). For an-
other 1,225 hours (14% of annual time), it will produce
from 60% to 100% of nominal capacity, and for about 375
hours (about 4%) from 30% to 60% of capacity. These data
correspond to ideal weather conditions.
Under full cloud cover, a solar panel converts no more than
3% of incoming energy, so it can be said that when the sun
is completely obscured by clouds, the solar panel is practi-
cally not a source of energy.
In November, December, January, and February, for about
half of each month, the solar panel will produce almost no
energy. In March and October, days with nearly zero gen-
eration will account for about one-third of the month. From
April through September inclusive, the number of com-
pletely overcast days will be insignificant, and these
months, in the studied areas, can be considered suitable for
the use of solar energy.
The obtained data can be used to assess the solar and wind
potential of areas with conditions similar to those of this
study.
REFERENCES
1. On Alternative Energy Sources: Law of Ukraine from
February 20, 2003 № 555-IV // Database "Legislation of
Ukraine" / Verkhovna Rada of Ukraine. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/go/555-15 (accessed: July
18, 2025)
2. Renewable Energy in Ukraine: Current State of Affairs.
DLF ATTORNEYS-AT-LAW UKRAINE, 6 pages. January 8,
2024. URL: https://dlf.ua/en/renewable-energy-in-
ukraine-current-state-of-affairs/
3. M. Urakin, O. Fedinskyi. Analysis of Existing Factors
Affecting Ukraine's Energy System and Its Readiness for
the Winter Period of 2023/2024. Open4Business, 2023.
URL: https://open4business.com.ua/analiz-nayavnyh-
faktoriv-shho-vplyvayut-na-energetychnu-systemu-
ukrayiny-ta-yiyi-gotovnist-do-zymovogo-periodu-2023-
2024-roku/
4. Atlas of the Renewable Energy Potential of Ukraine, Kyiv
2020. URL: https://www.ive.org.ua/wp-
content/uploads/atlas.pdf
5. World Small Hydropower Development Report 2022.
URL: https://www.unido.org/WSHPDR2022
6. Climatological Research and Prospects for Its Develop-
ment. URL:
https://www.meteo.gov.ua/ua/Klimatolohichni-
doslidzhennya
7. Central Geophysical Observatory Named After Borys
Sreznevskyi. URL: http://cgo
-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/hidrolohichna
8. Paulus, Antons, Arhun, Shchasiana, Hnatov, Andrii,
Dziubenko, Oleksandr, Ponikarovska, Svitiana. (2018).
Determination of the Best Load Parameters for
Productive Operation of PV Panels of Series FS-100M
and FS-110P for Sustainable Energy Efficient Road
Pavement. Pages 1–6.
https://doi.org/10.1109/RTUCON.2018.8659829
9. Gnatov, A., Argun, S., Rudenko, N. (2017, May). Smart
Road as a Complex System of Electric Power
Generation. 2017 IEEE First Ukraine Conference on
Electrical and Computer Engineering (UKRCON), pp.
457–461.
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/81005
31
https://zakon.rada.gov.ua/go/555-15
https://dlf.ua/en/renewable-energy-in-ukraine-current-state-of-affairs/
https://dlf.ua/en/renewable-energy-in-ukraine-current-state-of-affairs/
https://open4business.com.ua/analiz-nayavnyh-faktoriv-shho-vplyvayut-na-energetychnu-systemu-ukrayiny-ta-yiyi-gotovnist-do-zymovogo-periodu-2023-2024-roku/
https://open4business.com.ua/analiz-nayavnyh-faktoriv-shho-vplyvayut-na-energetychnu-systemu-ukrayiny-ta-yiyi-gotovnist-do-zymovogo-periodu-2023-2024-roku/
https://open4business.com.ua/analiz-nayavnyh-faktoriv-shho-vplyvayut-na-energetychnu-systemu-ukrayiny-ta-yiyi-gotovnist-do-zymovogo-periodu-2023-2024-roku/
https://open4business.com.ua/analiz-nayavnyh-faktoriv-shho-vplyvayut-na-energetychnu-systemu-ukrayiny-ta-yiyi-gotovnist-do-zymovogo-periodu-2023-2024-roku/
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/atlas.pdf
https://www.unido.org/WSHPDR2022
https://www.meteo.gov.ua/ua/Klimatolohichni-doslidzhennya
https://www.meteo.gov.ua/ua/Klimatolohichni-doslidzhennya
http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/hidrolohichna
http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/hidrolohichna
https://doi.org/10.1109/RTUCON.2018.8659829
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8100531
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8100531
248
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Вітроенергетика
10. Renewable Energy Sources / Edited by S.O. Kudria. –
Kyiv: Institute of Renewable Energy of NASU, 2020. –
392 pages. URL: https://www.ive.org.ua/wp-content/
uploads/Monografia_final_21.12.2020.pdf
11. Ricci A., Kalkman I.M., Blocken B., Repetto M.P.,
Burlando M., Freda A. Local-Scale Forcing Effects on
Wind Flows in an Urban Environment. PHYSMOD 2015
– International Workshop on Physical Modeling of Flow
and Dispersion Phenomena, Empa Dübendorf and ETH
Zürich, Switzerland, 7th–9th September 2015, pp. 7–9.
https://doi.org/10.1016/j.jweia.2017.08.001
12. Proper Power Supply. URL:
https://prel.prom.ua/p617617755-vitrogenerator-
flamingo-aero.html
13. Krawczyk D., Rodero A., Zukowski M., Teleszewski T.,
Bullejos M. (2019). Buildings 2020+. Energy Sources.
URL:
https://www.researchgate.net/publication/333699609
_Bulidings_2020_Energy_sources
14. Hnatov, A., Patlins, A., Arhun, S., Kunicina, N., Hnatova, H.,
Ulianets, O., Romanov, A. (2020). Development of a
Unified Energy-Efficient System for Urban Transport.
2020 6th IEEE International Energy Conference
(ENERGYCon), pp. 248–253.
https://ieeexplore.ieee.org/document/9236606
15. Power Project Data Sets. Access mode:
https://power.larc.nasa.gov
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/Monografia_final_21.12.2020.pdf
https://www.ive.org.ua/wp-content/uploads/Monografia_final_21.12.2020.pdf
https://doi.org/10.1016/j.jweia.2017.08.001
https://prel.prom.ua/p617617755-vitrogenerator-flamingo-aero.html
https://prel.prom.ua/p617617755-vitrogenerator-flamingo-aero.html
https://www.researchgate.net/publication/333699609_Bulidings_2020_Energy_sources
https://www.researchgate.net/publication/333699609_Bulidings_2020_Energy_sources
https://ieeexplore.ieee.org/document/9236606
https://power.larc.nasa.gov/
|
| id | veorgua-article-586 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:18:01Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/e7/5d93be5fd7204c7443997a4977ad96e7.pdf |
| spelling | veorgua-article-5862026-07-18T06:32:23Z ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION АНАЛІЗ КЛІМАТИЧНИХ ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ВЕЛИЧИНУ ТЕХНІЧНО ДОСЯЖНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ЗАСТОСУВАННЯ МАЛИХ ВІТРОВИХ ТА СОНЯЧНИХ УСТАНОВОК Novichonok, S. Rohozin, I. Hnatov, A. Klets, D. Sokol, A. Kravchuk, O. Nechaus , A. Sokhin , P. renewable energy sources, wind turbine, solar panel, wind energy cadastre, wind regime, diurnal wind variation, technically achievable potential, solar radiation. відновлювані джерела енергії, вітрова енергоустановка, сонячна батарея, вітроене- ргетичний кадастр, хід вітру, добовий хід вітру, технічно досяжний потенціал, сонячна радіація. The article provides a review of publications related to the historical and contemporary experience of using alternative energy sources in Ukraine, with an emphasis on their application under conditions of limited or absent centralized energy supply. It is shown that in emergencies caused by military actions, terrorist threats, or natural disasters, the traditional power system may suffer severe damage or a complete shutdown. Under such circumstances, alternative energy sources—particularly solar and wind energy—may become the only available means of electricity supply for individual households, critical infrastructure, or social facilities.The study substantiates the feasibility of using small-capacity wind and solar installations for autonomous power supply in rural or sparsely populated areas. It is noted that the efficiency of such sources is highly sensitive to geographic location, terrain, climatic conditions, and diurnal and seasonal variations of natural energy flows. Existing reference data are generally focused on large-scale energy projects and are insufficient for accurate assessments of technical potential for local applications.The paper presents an example of analysing climatic factors that influence the technically achievable potential for using small wind and solar installations in a specific area of the Kharkiv region, taking into account local meteorological observations and the daily and seasonal variations of natural energy resources. The proposed approach to analysis and the results can be used to assess the technically achievable potential for deploying small wind and solar installations in similar regions. У статті проведено огляд публікацій, щодо історичного та сучасного досвіду застосування альтернативних джерел енергії на території України, з акцентом на їхнє використання в умовах обмеженого або відсутнього централізованого енергопостачання. Показано, що в умовах надзвичайних ситуацій, спричинених військовими діями, терористичними загрозами або природними катастрофами, традиційна енергосистема може зазнати значних пошкоджень або повного відключення. У таких обставинах альтернативні джерела енергії, зокрема сонячна та вітрова енергетика, можуть стати єдиним доступним джерелом електропостачання для окремих домогосподарств, критичної інфраструктури або соціальних об’єктів.Обґрунтовано доцільність використання малопотужних вітрових і сонячних установок для автономного електропостачання в сільській або малозабудованій місцевості. Зазначено, що ефективність таких джерел є високочутливою до географічного розташування, рельєфу, кліматичних умов та добових і сезонних коливань природних ресурсів. Наявна довідкова інформація здебільшого орієнтована на великі енергетичні об’єкти й не дозволяє здійснити достовірну оцінку потенціалу для локальних застосувань.У роботі представлено приклад аналізу кліматичних факторів які впливають на величину технічно досяжного потенціалу застосування малих вітрових та сонячних установок на конкретній території Харківської області з урахуванням локальних метеорологічних спостережень, добового й сезонного ходу природних енергоресурсів. Запропонований підхід до аналізу та результати можуть бути використані для оцінки технічно досяжного потенціалу застосування малих вітрових та сонячних установок в подібних регіонах. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/586 10.36296/1819-8058.2025.4(83).227-248 Vidnovluvana energetika ; No. 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 227-248 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 227-248 Відновлювана енергетика; № 4(83) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 227-248 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.4(83) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/586/497 Copyright (c) 2025 S. Novichonok, I. Rohozin, A. Hnatov, D. Klets, A. Sokol, O. Kravchuk, A. Nechaus , P. Sokhin https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | renewable energy sources wind turbine solar panel wind energy cadastre wind regime diurnal wind variation technically achievable potential solar radiation. Novichonok, S. Rohozin, I. Hnatov, A. Klets, D. Sokol, A. Kravchuk, O. Nechaus , A. Sokhin , P. ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION |
| title | ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION |
| title_alt | АНАЛІЗ КЛІМАТИЧНИХ ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ВЕЛИЧИНУ ТЕХНІЧНО ДОСЯЖНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ЗАСТОСУВАННЯ МАЛИХ ВІТРОВИХ ТА СОНЯЧНИХ УСТАНОВОК |
| title_full | ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION |
| title_fullStr | ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION |
| title_full_unstemmed | ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION |
| title_short | ANALYSIS OF CLIMATIC FACTORS AFFECTING THE TECHNICALLY ACHIEVABLE POTENTIAL FOR THE APPLICATION OF SMALL WIND AND SOLAR POWER PLANTS IN THE LOCAL AREA OF A REGION |
| title_sort | analysis of climatic factors affecting the technically achievable potential for the application of small wind and solar power plants in the local area of a region |
| topic | renewable energy sources wind turbine solar panel wind energy cadastre wind regime diurnal wind variation technically achievable potential solar radiation. |
| topic_facet | renewable energy sources wind turbine solar panel wind energy cadastre wind regime diurnal wind variation technically achievable potential solar radiation. відновлювані джерела енергії вітрова енергоустановка сонячна батарея вітроене- ргетичний кадастр хід вітру добовий хід вітру технічно досяжний потенціал сонячна радіація. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/586 |
| work_keys_str_mv | AT novichonoks analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT rohozini analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT hnatova analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT kletsd analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT sokola analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT kravchuko analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT nechausa analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT sokhinp analysisofclimaticfactorsaffectingthetechnicallyachievablepotentialfortheapplicationofsmallwindandsolarpowerplantsinthelocalareaofaregion AT novichonoks analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT rohozini analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT hnatova analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT kletsd analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT sokola analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT kravchuko analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT nechausa analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok AT sokhinp analízklímatičnihfaktorívŝovplivaûtʹnaveličinutehníčnodosâžnogopotencíaluzastosuvannâmalihvítrovihtasonâčnihustanovok |