RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES
The article presents the results of an experimental study on the operation of a magnetic wastewater treatment system powered by various types of renewable energy sources. During the experiments, characteristic generation profiles of renewable energy sources were reproduced, which made it pos-sible t...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/640 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1870287600876519424 |
|---|---|
| author | Hulevskyi, V. Postol , Y. Бєлік , Мілан Rubanenko , О. Lysenko , O. |
| author_facet | Hulevskyi, V. Postol , Y. Бєлік , Мілан Rubanenko , О. Lysenko , O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": " V. Hulevskyi",
"institution": "Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, м. Запоріжжя, Україна"
},
{
"author": "Y. Postol ",
"institution": "Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, м. Запоріжжя, Україна"
},
{
"author": "Мілан Бєлік ",
"institution": "Університет західної Богемії, Плзень, Чешська Республіка"
},
{
"author": "О. Rubanenko ",
"institution": "Університет західної Богемії, Плзень, Чешська Республіка; Інститут відновлюваної енергетики НАН України, м. Київ, Україна; Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна"
},
{
"author": "O. Lysenko ",
"institution": "IVL Шведський інститут досліджень довкілля, Стокгольм, Швеція"
}
] |
| author_sort | Hulevskyi, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-09T12:14:07Z |
| description | The article presents the results of an experimental study on the operation of a magnetic wastewater treatment system powered by various types of renewable energy sources. During the experiments, characteristic generation profiles of renewable energy sources were reproduced, which made it pos-sible to evaluate the system’s response to fluctuations in available power and to determine the sensitivity of technological parameters to unstable energy supply. 
The obtained results demonstrated that the efficiency of magnetic treatment significantly depends on the type and stability of the power source. It was found that power variations inherent to different renewable energy sources affect the intensity of the treatment processes and the system’s energy performance. 
The conducted research confirms the feasibility of using renewable energy sources to power magnetic wastewater treatment systems, particularly in autonomous or hybrid energy complexes. The findings can be used to optimize operating modes, develop adaptive control algorithms, and assess the prospects for scaling the technology. 
  |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.2(85).332-343 |
| first_indexed | 2026-07-10T01:00:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
332
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
УДК 620.9:628.3 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).332-343
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД
ЗА УМОВ ЖИВЛЕННЯ ВІД РІЗНИХ ТИПІВ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ
Отримано 29 бер. 2026 р.; рекомендовано до публікації 26 чер. 2026 р.
Доступно онлайн 30 чер. 2026 р.
Гулевський В. Б.1, Постол Ю. О.2, Бєлік Мілан3,
Рубаненко О. О.4, Лисенко О. В.5
Автор для кореспонденції: Гулевський Вадим,
e-mail: vadym.hulevskyi@tsatu.edu.ua
Анотація. У статті представлено результати експери-
ментального дослідження роботи магнітної системи
очищення стічних вод за умов живлення від різних типів
відновлюваних джерел енергії. У ході експериментів відт-
ворено характерні профілі генерації ВДЕ, що дало змогу
оцінити реакцію магнітної системи на коливання досту-
пної потужності та визначити чутливість технологіч-
них параметрів до нестабільного енергопостачання.
Отримані результати засвідчили, що ефективність маг-
нітної очистки суттєво залежить від типу та стабіль-
ності джерела живлення. Виявлено, що зміни потужно-
сті, притаманні різним видам ВДЕ, впливають на
інтенсивність процесів очищення та енергетичні показ-
ники системи.
Проведені дослідження підтверджують доцільність вико-
ристання відновлюваних джерел енергії для живлення ма-
гнітних систем очищення стічних вод, особливо в умовах
автономних або гібридних енергетичних комплексів.
Отримані дані можуть бути використані для оптимізації
режимів роботи, розроблення адаптивних алгоритмів ке-
рування та оцінки перспектив масштабування техноло-
гії.
Ключові слова: магнітна система очищення; стічні води; відновлювані джерела енергії; сонячна ене-
ргетика; вітрова енергетика; мала гідроенергетика; змінна потужність; енергетична ефектив-
ність; ефективність очищення; автономні енергетичні системи.
Вступ. Зростання потреби в чистій воді та одночасне по-
силення вимог до енергоефективності технологічних
процесів актуалізують необхідність впровадження таких
систем очищення, які здатні забезпечувати високу ефе-
ктивність за умов обмеженості або нестабільності енер-
горесурсів. У цьому контексті особливого значення на-
бувають технології, що можуть працювати на основі
відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), забезпечуючи ав-
тономність та мінімізацію енергетичних витрат.
Електромагнітне очищення розглядається як перспек-
тивний напрям, що поєднує низьке енергоспоживання з
можливістю інтенсифікації природних фізико‑хімічних
процесів. Дія електромагнітного поля сприяє зміні стру-
ктури водних кластерів, підвищенню рухливості іонів та
покращенню умов для коагуляції й осадження забруд-
нювачів, зокрема важких металів та органічних речо-
вин. Завдяки цьому магнітні методи демонструють
високу ефективність у вилученні завислих частинок, ме-
талів та частини органічних сполук, що робить їх прида-
тними як для промислових, так і для комунальних сис-
тем водоочищення [1–5].
Поєднання магнітних технологій з ВДЕ відкриває мож-
ливість створення автономних або енергоадаптивних
систем очищення води, здатних стабільно функціону-
вати в умовах нестабільного чи обмеженого електропо-
стачання. Низькі та гнучкі енергетичні потреби магніт-
них систем дають змогк ефективно інтегрувати їх із
сонячними панелями, вітровими турбінами або малопо-
тужними гідрогенераторами. Таке поєднання забезпе-
чує не лише зниження експлуатаційних витрат і скоро-
чення вуглецевого сліду, але й можливість розгортання
очисних модулів у віддалених районах, на малих підп-
риємствах або в місцях з нерегулярною подачею елект-
роенергії.
1 канд. техн. наук, доцент
https://orcid.org/0000-0003-1434-9724
2 канд. техн. наук, доцент
https://orcid.org/0000-0002-0749-3771
3 PhD
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
4 д-р. техн. наук, професор.
https://orcid.org/0000-0002-2660-182X
5 PhD
https://orcid.org/0000-0001-7085-7796
1, 2 Таврійський державний
агротехнологічний університет імені
Дмитра Моторного, м. Запоріжжя,
Україна
3, 4 Університет західної Богемії, Плзень,
Чешська Республіка
4 Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, м. Київ, Україна
4 Вінницький національний технічний
університет, м. Вінниця, Україна
5 IVL Шведський інститут досліджень
довкілля, Стокгольм, Швеція
https://orcid.org/0000-0003-1434-9724
https://orcid.org/0000-0002-0749-3771
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
https://orcid.org/0000-0002-2660-182X
https://orcid.org/0000-0001-7085-7796
333
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
З огляду на це використання ВДЕ в поєднанні з магніт-
ними технологіями створює передумови для форму-
вання енергоефективних, екологічно безпечних та тех-
нологічно гнучких систем водопідготовки, здатних
забезпечувати стабільну роботу навіть за умов значних
коливань доступної потужності.
Серед різних типів відновлюваних джерел енергії най-
перспективнішими для живлення магнітних систем очи-
щення води є сонячна, вітрова та мала гідроенергетика
(табл. 1). Кожне з цих джерел має власні технічні та екс-
плуатаційні особливості, які визначають можливість їх
ефективної інтеграції з магнітними технологіями, що ви-
різняються низькими та гнучкими енергетичними пот-
ребами [6–10].
Сонячна енергетика є одним з найпоширеніших і найз-
ручніших варіантів для автономного живлення систем
водоочищення. Фотоелектричні панелі забезпечують
стабільну генерацію в денний час, а їхня модульність
дає змогу легко масштабувати потужність відповідно до
потреб конкретної установки [11]. Для магнітних систем,
які споживають порівняно невеликі обсяги електроене-
ргії, сонячні панелі можуть слугувати основним джере-
лом живлення, особливо в регіонах з високою інсоля-
цією. Використання акумуляторних накопичувачів дає
змогу компенсувати добові коливання генерації та за-
безпечити безперервність роботи навіть у нічний час
або за хмарної погоди. Крім того, сонячні системи пот-
ребують мінімального обслуговування, що робить їх
придатним для віддалених або важкодоступних терито-
рій.
Вітрова енергетика є ефективним доповненням або аль-
тернативою сонячним системам, особливо в регіонах з
високою середньорічною швидкістю вітру. Вітрові тур-
біни здатні генерувати електроенергію незалежно від
часу доби, що підвищує загальну стабільність енергопо-
стачання. Для магнітних систем очищення води, які мо-
жуть працювати в адаптивних режимах, вітрова генера-
ція є цілком сумісною, оскільки дає змогу забезпечити
роботу обладнання навіть за умов нерівномірного над-
ходження енергії. Поєднання вітрових турбін із соняч-
ними панелями створює синергетичний ефект, оскільки
періоди низької сонячної активності часто компенсу-
ються підвищеною вітровою активністю.
Мала гідроенергетика є найбільш стабільним і прогно-
зованим джерелом енергії серед ВДЕ, оскільки забезпе-
чує рівномірну генерацію протягом доби [12, 13]. Навіть
малопотужні гідрогенератори здатні забезпечити доста-
тню кількість електроенергії для роботи магнітних сис-
тем, що робить їх особливо цінними для сільських рай-
онів, гірських територій або об’єктів, розташованих
поблизу природних чи штучних водотоків. Перевагою
малої гідроенергетики є її висока надійність та мініма-
льна залежність від погодних умов, що дає змогу вико-
ристовувати її як базове джерело живлення, доповню-
ючи сонячними чи вітровими установками для покриття
пікових навантажень.
Таблиця 1. Характеристики відновлюваних джерел енергії для живлення магнітних систем очищення води
Тип ВДЕ Переваги для системи Обмеження
Сумісність із маг-
нітною системою
Технічні особливості
Сонячна
енергетика
Висока доступність; про-
ста масштабованість; ни-
зькі експлуатаційні ви-
трати
Залежність від ін-
соляції; добові ко-
ливання
Підходить для еле-
ктромагнітів і насо-
сів у денні години;
добре працює з
АКБ
MPPT-контролери; ро-
бота з напругою
12/24/48 В; можливість
імпульсних режимів
Вітрова ене-
ргетика
Генерація незалежно від
часу доби; доповнює со-
нячну
Нестабільність віт-
рових потоків; по-
треба у відкритих
майданчиках
Забезпечує роботу
вночі; підходить
для циклічних ре-
жимів насосів
Інверторні перетворю-
вачі; контроль швидкості
обертання; буферизація
через акумулятори
Мала гідро-
енергетика
Найстабільніша генера-
ція; робота 24/7; висока
прогнозованість
Потребує доступу
до водотоку; се-
зонні зміни рівня
води
Може бути базо-
вим джерелом жи-
влення для всієї си-
стеми
Постійна напруга / струм;
мінімальні коливання;
можливість роботи без
акумуляторів
Енергетичний профіль магнітних систем визначається
трьома основними компонентами – електромагнітами,
насосним обладнанням та системами керування, кожен
з яких має власні особливості споживання та характерну
динаміку навантаження. Аналіз енергетичних характе-
ристик цих елементів є ключовою передумовою для
створення автономних або енергоадаптивних комплек-
сів очищення води, здатних ефективно працювати в
умовах змінної та нестабільної генерації відновлюваних
джерел енергії.
Електромагніти забезпечують формування магнітного
поля, необхідного для вилучення феромагнітних части-
нок або магнітних сорбентів, і зазвичай працюють у ста-
більному режимі, що робить їх енергоспоживання пе-
редбачуваним. Рівень потужності визначається
індукцією поля, конструкцією сердечника та тривалістю
робочого циклу. Використання сучасних матеріалів, ви-
сокоефективних магнітопроводів та оптимізованих схем
намотування дає змогу мінімізувати втрати та забезпе-
чити стабільну роботу навіть за умови обмеженої досту-
пності електроенергії, характерної для ВДЕ.
334
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
У контексті живлення від відновлюваних джерел елект-
ромагніти мають низку переваг, що робить їх особливо
сумісними з нестабільною генерацією.
По‑перше, вони можуть працювати в імпульсному ре-
жимі, синхронізуючи споживання з піками виробітку со-
нячних панелей або вітрових турбін.
По‑друге, індукцію магнітного поля можна знижувати
без критичної втрати ефективності вилучення частинок,
що забезпечує енергоадаптивність системи та можли-
вість підлаштування під доступну потужність у реаль-
ному часі.
По‑третє, за умови низької генерації ВДЕ електромаг-
ніти можуть переходити в циклічний режим роботи (на-
приклад, 5 хв «увімкнено» / 5 хв «вимкнено»), що дає
змогу підтримувати працездатність системи без суттє-
вого зниження якості очищення. Отже, конструктивні та
енергетичні особливості електромагнітів роблять їх до-
бре пристосованими до роботи в умовах змінної потуж-
ності, що є характерним для сонячних, вітрових та малих
гідроенергетичних установок. Це забезпечує можли-
вість створення ефективних, гнучких та енергонезалеж-
них систем магнітного очищення води.
Насосне обладнання, яке забезпечує циркуляцію води
через електромагнітний модуль, є одним з найенерго-
ємніших компонентів системи очищення, а його енерге-
тичні потреби значною мірою залежать від витрати
води, гідравлічного опору трубопроводів, необхідного
тиску та режимів подачі. На відміну від електромагнітів,
насоси працюють у динамічних умовах, де наванта-
ження може суттєво змінюватися залежно від продукти-
вності системи та характеристик потоку. У систем, що
живляться від відновлюваних джерел енергії, насоси
мають низку особливостей, які визначають їх ефектив-
ність та адаптивність. Завдяки можливості гнучкого ре-
гулювання продуктивності вони здатні працювати в ре-
жимах часткового навантаження, підлаштовуючись під
змінну потужність сонячних або вітрових установок. За
умови низької генерації ВДЕ система може переходити
на циклічну подачу води, наприклад 3 хв роботи та 7 хв
паузи, зберігаючи при цьому загальну ефективність
очищення. У періоди високої сонячної чи вітрової акти-
вності насоси можуть працювати з підвищеною продук-
тивністю, синхронізуючи свою роботу з піками генерації
та забезпечуючи інтенсивніше очищення. Використання
акумуляторних накопичувачів дає змогу згладжувати
коливання навантаження та підтримувати роботу насо-
сів у критичні моменти, коли генерація мінімальна. Крім
того, сучасні інверторні технології забезпечують можли-
вість запуску насосів навіть за низької напруги, що є ва-
жливою перевагою для автономних систем на основі
ВДЕ.
Системи керування забезпечують узгоджену роботу
електромагнітів і насосів у магнітних установках очи-
щення води та підтримують стабільність технологічного
процесу. В умовах живлення від відновлюваних джерел
енергії їхня роль особливо важлива, оскільки саме вони
відповідають за адаптацію обладнання до змінної та не-
рівномірної генерації.
Узагальнення особливостей роботи електромагнітів, на-
сосного обладнання та систем керування в умовах жив-
лення від відновлюваних джерел енергії створює підґ-
рунтя для практичної оцінки ефективності інтегрованої
системи магнітного очищення стічних вод.
Мета роботи полягає в експериментальному дослі-
дженні ефективності магнітної системи очищення стіч-
них вод за умови живлення від різних типів відновлюва-
них джерел енергії, а також у визначенні впливу змінної
доступної потужності на якість очищення, енергетичні
показники та оптимальні режими роботи системи.
Виклад основного матеріалу. Для визначення ефектив-
ності системи магнітного очищення стічних вод було про-
ведено експериментальне дослідження, спрямоване на
оцінку її роботи за різних енергетичних режимів.
До складу експериментальної установки (рис. 1) вхор-
дять електромагнітний модуль, насос з частотним регу-
люванням, блок керування, система трубопроводів, єм-
ності для вихідних та очищених стічних вод, а також
лабораторні прилади для визначення показників якості
води.
Рис. 1. Схема експериментальної установки
335
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
У дослідженні використовували модельні стічні води з
такими початковими характеристиками: хімічне спожи-
вання кисню – 420 мг/л, концентрація зважених речо-
вин – 7.2. Об’єм однієї серії очищення становив 50 л.
Магнітна обробка здійснювалася за допомогою елект-
ромагніта, конструктивно виконаного на основі лабора-
торного електромагніта ЕМ‑2М. Трубопровідна ділянка
з потоком води розміщувалася між полюсами електро-
магніта, що забезпечувало рівномірний вплив магніт-
ного поля на рідину в проточному режимі. Електромаг-
ніт формував індукцію в діапазоні 0.05–0.35 Тл, а її
контроль здійснювався датчиком магнітної індукції
ТПМ‑1М з точністю ±0.01 Тл. Така конфігурація давала
змогу досліджувати вплив магнітного поля на процеси
коагуляції, агломерації зважених частинок та видалення
заліза в умовах реального руху рідини трубопроводом.
Насосний модуль складався з поверхневого відцентро-
вого насоса «Дніпро» НБЦ‑0.5, який працював через ча-
стотний перетворювач INSTART потужністю 0.4 кВт. Пе-
ретворювач отримував живлення, змодельоване
відповідно до профілів відновлюваних джерел енергії,
через блок керування та формував регульовану вихідну
напругу 60–220 В і частоту 15–55 Гц, що забезпечувало
адаптацію роботи насоса до доступної потужності. У ре-
жимах низької генерації вихідна напруга становила 60–
110 В, у середньому – 120–170 В, а за умов максималь-
ної генерації – 180–220 В. Це давало змогу підтримувати
продуктивність насоса в межах 0.45–1.55 м³/год зале-
жно від доступної енергії.
Блок керування забезпечував подачу та регулювання
електричної енергії, контроль параметрів роботи елект-
ромагніта й насосного агрегату, а також фіксацію основ-
них електричних характеристик під час експерименту.
Дані знімалися в реальному часі та використовувалися
для подальшої обробки й аналізу.
Умови й тривалість досліджень визначалися необхідні-
стю відтворення реальних режимів роботи автономної
системи очищення води.
Оскільки установка є лабораторною, дослідження про-
водилися в контрольованих умовах, без прив’язки до
реальних погодних факторів. Замість цього застосову-
вали типові енергетичні профілі, сформовані на основі
довідкових характеристик малопотужних сонячних
панелей, вітрогенераторів та малих ГЕС [6, 7, 14, 15].
Температура навколишнього середовища підтримува-
лася на рівні 20–22 °C.
Енергетичні режими формувалися на основі трьох типо-
вих профілів ВДЕ: сонячного (40–170 Вт), вітрового (30–
160 Вт) та профілю малої ГЕС (100–105 Вт). Сонячний
профіль мав виражений добовий пік, вітровий характе-
ризувався значними коливаннями, а гідроенергетичний
забезпечував стабільну подачу потужності, що давало
змогу відтворити реальні умови роботи автономних си-
стем очищення води.
На основі доступної потужності було сформовано три
режими роботи системи. У режимі низької генерації
(45–60 Вт) магнітна індукція становила 0.08–0.12 Тл, ча-
стота насоса – 18–22 Гц, а продуктивність – 0.45–
0.55 м³/год. У режимі середньої генерації (95–110 Вт) ін-
дукція досягала 0.18–0.22 Тл, частота насоса – 32–36 Гц,
продуктивність – 0.85–1.00 м³/год. У режимі високої ге-
нерації (150–170 Вт) індукція становила 0.28–0.32 Тл, ча-
стота насоса – 48–52 Гц, а продуктивність – 1.35–
1.55 м³/год. Оскільки сонячна та вітрова генерація хара-
ктеризуються значними коливаннями, а мала гідроене-
ргетика забезпечує стабільну подачу потужності, виб-
рані режими відображають здатність системи
адаптувати магнітну індукцію, частоту роботи насоса та
продуктивність до змінної або стабільної енергетичної
доступності. Такий підхід дає змогу оцінити реальну
ефективність магнітної системи очищення води в умо-
вах, що відповідають типовим профілям роботи віднов-
люваних джерел енергії.
Для кожного з трьох енергетичних режимів виконували
серію з п’яти повторних дослідів тривалістю 30 хв ко-
жен, протягом яких здійснювали реєстрацію параметрів
та відбір проб стічної води. Загальна тривалість дослі-
джень становила 450 хв, що забезпечувало можливість
порівняння ефективності роботи системи в різних енер-
гетичних умовах, характерних для ВДЕ.
Табл. 2 узагальнює три режими роботи системи, що від-
повідають різним рівням доступної потужності від від-
новлюваних джерел енергії. Кожен режим характеризу-
ється певним діапазоном електричних параметрів,
продуктивністю насосного агрегату й типовими умо-
вами, за яких така потужність є доступною в реальних
автономних енергетичних системах.
Таблиця 2. Режими роботи системи за умов живлення від ВДЕ
Параметр
Режим 1
(низька генерація ВДЕ)
Режим 2
(середня генерація ВДЕ)
Режим 3
(висока генерація ВДЕ)
Потужність, Вт 45–60 95–110 150–170
Магнітна індукція, Тл 0.08–0.12 0.18–0.22 0.28–0.32
Частота насоса, Гц 18–22 32–36 48–52
Продуктивність, м³/год 0.45–0.55 0.85–1.00 1.35–1.55
Типові умови ВДЕ Ранок / вечір, хмар-
ність, слабкий вітер
Середній сонячний день,
помірний вітер
Полуденний пік сонця, силь-
ний вітер або стабільна мала
ГЕС
336
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
Стовпчастий графік (рис. 2) ілюструє порівняння ефекти-
вності очищення стічних вод за різних профілів жив-
лення від відновлюваних джерел енергії. Аналіз отри-
маних даних показав, що рівень та стабільність генерації
мають визначальний вплив на кінцеві показники очи-
щення. Нестабільний характер вітрового профілю приз-
водив до зниження ефективності окремих етапів обро-
бки, що пов’язано з коливаннями напруги й частоти
роботи насосного агрегату. Натомість стабільне жив-
лення від малої ГЕС забезпечувало рівномірну та перед-
бачувану роботу системи, що позитивно позначалося на
загальній ефективності процесу.
Сонячний режим, попри характерні добові коливання
інтенсивності генерації, продемонстрував найвищі
показники очищення за окремими параметрами. Зок-
рема, максимальних значень досягнуто саме за умов со-
нячного живлення: ступінь зниження показника COD
становив 58 %, а видалення загального Fe – 72 %. Це сві-
дчить про те, що навіть за наявності динамічних змін по-
тужності сонячна генерація може забезпечувати висо-
кий рівень ефективності магнітної обробки стічних вод.
Додатково встановлено, що питомі витрати електроене-
ргії також відрізнялися залежно від типу ВДЕ: для соня-
чного живлення вони становили 1.08 кВт·год/м³, для ві-
трового – 0.92 кВт·год/м³, а для малої ГЕС –
1.03 кВт·год/м³. Це свідчить про різну енергетичну вар-
тість забезпечення роботи системи за кожного профілю
генерації.
Рис. 2. Ефективність очищення
Для комплексної оцінки було введено інтегральний по-
казник енергоефективності (IEE), який враховує одноча-
сно якість очищення й питомі витрати енергії. Показник
визначали за формулою:
, (1)IEE
SEC
=
де η – узагальнена ефективність очищення (у частках),
SEC – питомі витрати енергії, кВт·год/м³.
Узагальнену ефективність очищення визначали як сере-
днє значення зниження COD, зважених речовин,
загального Fe та мутності. Отримані результати (табл. 3)
демонструють, що найбільший інтегральний показник
енергоефективності спостерігається в режимі роботи си-
стеми, який відповідає сонячному живленню. За умо-
вами низької генерації ВДЕ система споживає найме-
ншу кількість енергії на одиницю об’єму води, водночас
забезпечуючи достатньо високий рівень очищення. Віт-
рове живлення характеризується помірною енергоефе-
ктивністю, тоді як режим, що відповідає живленню від
малої ГЕС, хоча й забезпечує високу продуктивність, має
найнижчий показник IEE через найбільші питомі ви-
трати енергії.
Таблиця 3. Інтегральний показник енергоефективності для різних джерел ВДЕ
Джерело ВДЕ Узагальнена ефективність очищення, η SEC, кВт·год/м³ IEE = η/SEC
Сонячна 0.66 0.53 1.25
Вітрова 0.58 1.03 0.56
Мала ГЕС 0.63 1.60 0.39
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
COD Зважені
речовини
Fe загальний Мутність
Сонячна Вітрова Мала ГЕС
337
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
Висновки. Результати дослідження підтверджують до-
цільність застосування магнітної системи очищення сті-
чних вод у поєднанні з відновлюваними джерелами
енергії. Система продемонструвала здатність стабільно
функціонувати за різних профілів генерації, однак її про-
дуктивність істотно залежить від рівня та характеру по-
дачі потужності.
Найвищу ефективність очищення зафіксовано за умов
сонячного живлення: ступінь зниження показника COD
становив 58 %, а видалення загального Fe – 72 %. Це сві-
дчить про високу адаптивність магнітної технології до
прогнозованих режимів генерації та її здатність ефекти-
вно працювати навіть за наявності добових коливань
потужності. Стабільне живлення від малої ГЕС також за-
безпечувало рівномірну роботу системи, тоді як неста-
більний вітровий профіль призводив до зниження ре-
зультативності окремих етапів очищення.
Питомі витрати електроенергії (0.92–1.08 кВт·год/м³)
підтверджують енергетичну доцільність запропонова-
ної системи за умови раціонального вибору джерела
живлення та оптимізації режимів роботи.
Отже, інтегрована магнітна система очищення є перспе-
ктивною технологією для використання в автономних
або гібридних енергетичних комплексах. Її ефективність
значною мірою визначається стабільністю та структурою
енергопостачання, що підкреслює важливість правиль-
ного підбору та моделювання профілів генерації від ВДЕ.
ПОСИЛАННЯ
1. Milan Belik, Vadym Hulevskyi, Yulia Postol, Olena
Rubanenko. Ways to improve the efficiency of cleaning
cutting fluids. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY,
2024.R. 100 NR 4. С. 83–86.
http://elar.tsatu.edu.ua/handle/123456789/17484
2. Moussa, M., Zarai, B. & Hachicha, M. Magnetic water
treatment: theory and effects on treated water—a
systematic review. Euro-Mediterr J Environ Integr 10,
2323–2342 (2025). https://doi.org/10.1007/s41207-
024-00722-w
3. Hulevskyi, V., & Postol, Yu. (2022). Prospects for
improving the treatment of wastewater and technical
fluids. Ecological Safety and Balanced Use of Resources,
13(2), 143–148. https://doi.org/10.31471/2415-3184-
2022-2(26)-143-148
4. Sadhwani Alonso, J. J., Vaswani Reboso, J.,
& Santiago, D. E. (2025). Treatment of Wastewater
Using a Magnetically Recoverable Ag-Based
Photocatalyst. Water, 17(2), 232.
https://doi.org/10.3390/w17020232
5. Čėsna, Jonas, et al. "Substantiation of the Radius of
Curvature of the Chisel Plow Point of the Working
Bodies of Tillage Implements." Agricultural
Engineering, vol. 26, no. 1, Polish Society of
Agricultural Engineering, 2022, pp. 231–241.
https://doi.org/10.2478/agriceng-2022-0018
6. Коровушкін, В. О., Босак, А. В. (2025). ПІДВИЩЕННЯ
НАДІЙНОСТІ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ВІД НЕТРАДИ-
ЦІЙНИХ ТА ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ. Від-
новлювана енергетика, (2(81), 88–96.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).88-96
7. Качан, Ю. Г., Шрам, О. А. (2024). ЩОДО МОЖЛИВО-
СТІ СТВОРЕННЯ ЕФЕКТИВНИХ СОНЯЧНИХ ЕЛЕКТРОС-
ТАНЦІЙ НА ТЕРИТОРІЇ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИ-
ЄМСТВ. Відновлювана енергетика, (1(76), 22–31.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).22-31
8. Dyadenchuk, Alena, et al. "Impact of Different
Parameters on the Efficiency of GaN/Porous-
GaAs/GaAs Solar Cell." System Safety: Human -
Technical Facility – Environment, vol. 8, no. 1, Quality
and Production Managers Association, 2026, pp. 128–
138. https://doi.org/10.2478/czoto-2026-0012.
9. Кузнєцов, М. П., Лисенко, О. В., Хомутов, С. В.
(2024). СЕЗОННЕ АКУМУЛЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ В ГІБРИД-
НІЙ ЕНЕРГОСИСТЕМІ. Відновлювана енергетика,
(1(76), 6–21. https://doi.org/10.36296/1819-
8058.2024.1(76).6-21
10. Кузнєцов, М. П., Лисенко, О. В., Мельник, О. А.
(2022). ЗАДАЧА ОПТИМІЗАЦІЇ ГІБРИДНОЇ ЕНЕРГОСИ-
СТЕМИ ЗА РІВНЕМ ДИСПЕРСІЇ ГЕНЕРОВАНОЇ ПОТУЖ-
НОСТІ. Відновлювана енергетика, (1(68), 17–26.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.1(68).17-26
11. Матях, С. В., Рєзцов, В., Суржик, Т. В. (2022). КОМ-
ПЛЕКСНІ РІШЕННЯ В СОНЯЧНІЙ ЕНЕРГЕТИЦІ. Віднов-
лювана енергетика, (3(70), 68–74.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.3(70).68-74
12. Mitrovic, D., Chacón, M. C., García, A. M., Morillo, J. G.,
Diaz, J. A. R., Ramos, H. M., Adeyeye, K., Carravetta, A.,
& McNabola, A. (2021). Multi-Country Scale
Assessment of Available Energy Recovery Potential
Using Micro-Hydropower in Drinking, Pressurised
Irrigation and Wastewater Networks, Covering Part of
the EU. Water, 13(7), 899.
https://doi.org/10.3390/w13070899
13. Laghari, J. A., Mokhlis, Hazlie, Bakar, A.H.A.,
Mohammad, H. A comprehensive overview of new
designs in the hydraulic, electrical equipments and
controllers of mini hydro power plants making it cost
effective technology, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, Volume 20, 2013, pp. 279–293, ISSN
1364 0321,
https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.002.
14. Kellogg, W.D., Nehrir, M.H., Venkataramanan, G. and
Gerez, V. (1998) Generation Unit Sizing and Cost
Analysis for Stand-Alone wind, photovoltaic, and
hybrid wind PV systems. IEEE Transactions on Energy
Conversion, 13, 70–75.
http://dx.doi.org/10.1109/60.658206
15. Carta, J. A., Ramírez, P., & Velázquez, S. (2009). A
review of wind speed probability distributions used in
wind energy analysis. Renewable and Sustainable
Energy Reviews, 13(5), 933–955.
16. https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.05.005
http://elar.tsatu.edu.ua/handle/123456789/17484
https://doi.org/10.1007/s41207-024-00722-w
https://doi.org/10.1007/s41207-024-00722-w
https://doi.org/10.31471/2415-3184-2022-2(26)-143-148
https://doi.org/10.31471/2415-3184-2022-2(26)-143-148
https://doi.org/10.3390/w17020232
https://doi.org/10.2478/agriceng-2022-0018
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).88-96
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).22-31
https://doi.org/10.2478/czoto-2026-0012
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.1(68).17-26
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.3(70).68-74
https://doi.org/10.3390/w13070899
https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.002
http://dx.doi.org/10.1109/60.658206
https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.05.005
338
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
UDC 620.9:628.3 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).332-343
RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED
BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES
Received Mar. 29, 2026; accepted Jun. 26, 2026
Available online June. 30, 2026
Hulevskyi V.1, Postol Y.2, Belik Milan3,
Rubanenko О.4, Lysenko O5
Author for correspondence: Hulevskyi Vadym,
e-mail: vadym.hulevskyi@tsatu.edu.ua
Abstract. The article presents the results of an experimental
study on the operation of a magnetic wastewater treatment sys-
tem powered by various types of renewable energy sources. Dur-
ing the experiments, characteristic generation profiles of renew-
able energy sources were reproduced, which made it pos-sible to
evaluate the system’s response to fluctuations in available power
and to determine the sensitivity of technological parameters to
unstable energy supply.
The obtained results demonstrated that the efficiency of mag-
netic treatment significantly depends on the type and stability of
the power source. It was found that power variations inherent to
different renewable energy sources affect the intensity of the
treatment processes and the system’s energy performance.
The conducted research confirms the feasibility of using renewa-
ble energy sources to power magnetic wastewater treatment
systems, particularly in autonomous or hybrid energy complexes.
The findings can be used to optimize operating modes, develop
adaptive control algorithms, and assess the prospects for scaling the technology.
Keywords: magnetic treatment system; wastewater; renewable energy sources; solar energy; wind energy;
small hydropower; variable power; energy efficiency; treatment efficiency; autonomous energy systems.
Introduction. The growing demand for clean water, com-
bined with increasingly stringent requirements for the en-
ergy efficiency of technological processes, highlights the
need for treatment systems capable of maintaining high
performance under conditions of limited or unstable en-
ergy resources. In this context, technologies powered by re-
newable energy sources (RES) are of particular importance,
as they enable autonomous operation and minimize energy
consumption.
Electromagnetic treatment is considered a promising ap-
proach that combines low energy demand with the ability
to intensify natural physicochemical processes. The action
of an electromagnetic field promotes changes in the struc-
ture of water clusters, increases ion mobility, and improves
conditions for coagulation and sedimentation of contami-
nants, including heavy metals and organic substances. As a
result, magnetic methods demonstrate high efficiency in
removing suspended solids, metals, and certain organic
compounds, making them suitable for both industrial and
municipal wastewater treatment systems [1-5].
Integrating magnetic technologies with renewable energy
sources opens the possibility of developing autonomous or
energy‑adaptive water treatment systems capable of sta-
ble operation under conditions of fluctuating or limited
electricity supply. The low and flexible energy requirements
of magnetic systems allow their effective integration with
solar panels, wind turbines, or small‑scale hydrogenera-
tors. Such combinations not only reduce operational costs
and lower the carbon footprint but also enable the deploy-
ment of treatment modules in remote areas, at small en-
terprises, or in locations with irregular electricity supply.
Thus, the use of renewable energy sources in combination
with magnetic technologies creates the prerequisites for
developing energy‑efficient, environmentally safe, and
technologically flexible water treatment systems capable of
maintaining stable operation even under significant fluctu-
ations in available power.
Among the various types of renewable energy sources, the
most promising for powering magnetic water treatment sys-
tems are solar, wind, and small‑scale hydropower (Table 1).
Each of these sources has its own technical and operational
characteristics that determine the feasibility of their effec-
tive integration with magnetic technologies, which are dis-
tinguished by low and flexible energy requirements [6-10].
1 PhD
https://orcid.org/0000-0003-1434-9724
2 PhD
https://orcid.org/0000-0002-0749-3771
3 PhD
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
4 Dr. of Science (Tech.), professor
https://orcid.org/0000-0002-6219-4221
5 PhD
https://orcid.org/0000-0001-7085-7796
1, 2 Dmytro Motornyi Tavria State
Agrotechnological University, Zaporizhzhia,
Ukraine
3, 4 University of West Bohemia, Pilsen,
Czech Republic
4 Institute of Renewable Energy, NAS of
Ukraine, Kyiv, Ukraine
4 National Technical University, Vinnytsia,
Ukraine
5 IVL Svenska Miljöinstitutet AB, Stockholm,
Sweden
https://orcid.org/0000-0003-1434-9724
https://orcid.org/0000-0002-0749-3771
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
https://orcid.org/0000-0002-6219-4221
https://orcid.org/0000-0001-7085-7796
339
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
Solar energy is one of the most widespread and convenient
options for autonomous power supply of water treatment
systems. Photovoltaic panels provide stable daytime gener-
ation, and their modularity allows easy scaling of power
output according to the needs of a specific installation [11].
For magnetic systems, which consume relatively small
amounts of electricity, solar panels can serve as the primary
power source, especially in regions with high insolation.
The use of battery storage makes it possible to compensate
for daily fluctuations in generation and ensure continuous
operation even at night or during cloudy weather. In addi-
tion, solar systems require minimal maintenance, making
them suitable for remote or hard‑to‑reach areas.
Wind energy is an effective complement or alternative to
solar systems, especially in regions with high average an-
nual wind speeds. Wind turbines are capable of generating
electricity regardless of the time of day, which increases the
overall stability of the power supply. For magnetic water
treatment systems that can operate in adaptive modes,
wind generation is fully compatible, as it allows the equip-
ment to function even under conditions of uneven energy
input. The combination of wind turbines with solar panels
creates a synergistic effect, since periods of low solar activ-
ity are often compensated by increased wind activity.
Small‑scale hydropower is the most stable and predictable
energy source among renewable options, as it provides
consistent generation throughout the day [12-13]. Even
low‑power hydrogenerators can supply sufficient electric-
ity for the operation of magnetic systems, making them
particularly valuable for rural areas, mountainous regions,
or facilities located near natural or artificial watercourses.
The advantage of small hydropower lies in its high reliability
and minimal dependence on weather conditions, which al-
lows it to be used as a base power source, supplemented
by solar or wind installations to cover peak loads.
Table 1. Characteristics of Renewable Energy Sources for Powering Magnetic Water Treatment Systems
Type of RES
Advantages for the
System
Limitations
Compatibility with
Magnetic System
Technical Features
Solar energy High availability;
easy scalability; low
operating costs
Dependence on in-
solation; daily fluc-
tuations
Suitable for electro-
magnets and pumps
during daytime;
works well with bat-
tery storage
MPPT controllers; opera-
tion at 12/24/48 V; possi-
bility of pulsed modes
Wind energy Generation inde-
pendent of time of
day; complements
solar energy
Instability of wind
flows; requires
open areas
Ensures operation
at night; suitable for
cyclic pump modes
Inverter converters; rota-
tional speed control;
buffering via batteries
Small hydropower Most stable genera-
tion; 24/7 opera-
tion; high predicta-
bility
Requires access to a
watercourse; sea-
sonal water level
variations
Can serve as a base
power source for
the entire system
Constant voltage/cur-
rent; minimal fluctua-
tions; possibility of oper-
ation without batteries
The energy profile of magnetic systems is determined by
three main components — electromagnets, pumping
equipment, and control systems — each of which has its
own consumption characteristics and specific load dynam-
ics. Analyzing the energy characteristics of these elements
is a key prerequisite for developing autonomous or en-
ergy‑adaptive water treatment complexes capable of oper-
ating efficiently under conditions of variable and unstable
generation from renewable energy sources.
Electromagnets generate the magnetic field required for
the removal of ferromagnetic particles or magnetic
sorbents and typically operate in a stable mode, which
makes their energy consumption predictable. The power
level is determined by the field induction, core design, and
duration of the operating cycle. The use of modern materi-
als, high‑efficiency magnetic cores, and optimized winding
configurations makes it possible to minimize losses and en-
sure stable operation even under limited energy availabil-
ity, which is characteristic of renewable energy sources.
In the context of renewable‑powered operation, electro-
magnets have several advantages that make them particu-
larly compatible with unstable generation.
First, they can operate in pulsed mode, synchronizing their
consumption with peak output from solar panels or wind
turbines.
Second, the magnetic field induction can be reduced with-
out a critical loss of particle removal efficiency, providing
energy adaptivity and enabling the system to adjust to the
available power in real time.
Third, under conditions of low renewable energy genera-
tion, electromagnets can switch to a cyclic operating mode
(for example, 5 minutes “on” / 5 minutes “off”), which al-
lows the system to remain functional without a significant
reduction in treatment quality. Thus, the structural and en-
ergy characteristics of electromagnets make them
well‑suited for operation under variable power conditions
typical of solar, wind, and small hydropower installations.
This enables the development of efficient, flexible, and en-
ergy‑independent magnetic water treatment systems.
The pumping equipment, which ensures water circulation
through the magnetic module, is one of the most energy‑in-
tensive components of the treatment system, and its energy
demand largely depends on water flow rate, hydraulic
340
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
resistance of pipelines, required pressure, and supply
modes. Unlike electromagnets, pumps operate under dy-
namic conditions, where the load can vary significantly de-
pending on system throughput and flow characteristics. In
systems powered by renewable energy sources, pumps have
several features that determine their efficiency and adapta-
bility.
Thanks to their ability to flexibly regulate output, pumps can
operate under partial‑load conditions, adapting to the varia-
ble power supplied by solar or wind installations. Under low
renewable energy generation, the system can switch to cy-
clic water supply—for example, 3 minutes of operation fol-
lowed by a 7‑minute pause—while maintaining overall treat-
ment efficiency. During periods of high solar or wind activity,
pumps can operate at increased capacity, synchronizing their
performance with generation peaks and providing more in-
tensive treatment. The use of battery storage makes it pos-
sible to smooth out load fluctuations and maintain pump op-
eration during critical periods when generation is minimal. In
addition, modern inverter technologies enable pump
start‑up even at low voltage, which is a significant advantage
for autonomous RES‑based systems.
The control systems ensure coordinated operation of elec-
tromagnets and pumps in magnetic water treatment units
and maintain the stability of the technological process. Un-
der renewable‑powered conditions, their role becomes
particularly important, as they are responsible for adapting
the equipment to variable and uneven energy generation.
Summarizing the operational characteristics of electromag-
nets, pumping equipment, and control systems under re-
newable energy supply provides the basis for a practical as-
sessment of the efficiency of an integrated magnetic
wastewater treatment system.
Problem Statement. The aim of this work is to experimen-
tally investigate the efficiency of a magnetic wastewater
treatment system powered by different types of renewa-
ble energy sources, as well as to determine the impact of
variable available power on treatment quality, energy
performance, and the optimal operating modes of the sys-
tem.
Presentation of the Main Material. To evaluate the perfor-
mance of the magnetic wastewater treatment system, an
experimental study was conducted to assess its operation
under different energy supply conditions. The experimental
setup (Fig. 1) includes an electromagnetic module, a varia-
ble-frequency pump, a control unit, a system of pipelines,
tanks for raw and treated wastewater, as well as laboratory
instruments for determining water quality parameters.
Model wastewater was used in the study, with the follow-
ing initial characteristics: chemical oxygen demand — 420
mg/L, suspended solids concentration — 180 mg/L, total
iron content — 12 mg/L, and pH — 7.2. The volume of a
single treatment cycle was 50 L.
Magnetic treatment was carried out using an electromag-
net based on the laboratory electromagnet EM‑2M. The
pipeline section with the water flow was positioned be-
tween the poles of the electromagnet, ensuring a uniform
magnetic field exposure to the liquid in a continuous‑flow
mode. The electromagnet generated a magnetic induction
in the range of 0.05–0.35 T, monitored by a TPM‑1M mag-
netic induction sensor with an accuracy of ±0.01 T. This con-
figuration made it possible to investigate the influence of
the magnetic field on coagulation processes, agglomera-
tion of suspended particles, and iron removal under condi-
tions of real fluid movement through the pipeline.
Fig. 1. Diagram of the experimental setup
341
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
The pump module consisted of a surface centrifugal pump
“Dnipro” NBC‑0.5, which operated through an INSTART fre-
quency converter with a power rating of 0.4 kW. The con-
verter received power simulated according to renewable
energy generation profiles via the control unit and pro-
duced a regulated output voltage of 60–220 V and a fre-
quency of 15–55 Hz, ensuring the adaptation of the pump
operation to the available power. Under low generation
conditions, the output voltage ranged from 60 to 110 V; un-
der medium generation — from 120 to 170 V; and under
maximum generation — from 180 to 220 V. This allowed
the pump capacity to be maintained within 0.45–1.55 m³/h
depending on the available energy.
The control unit provided power supply and regulation,
monitored the operating parameters of the electromagnet
and the pumping module, and recorded the main electrical
characteristics during the experiment. The data were col-
lected in real time and used for subsequent processing and
analysis.
The operating conditions and duration of the experiments
were determined by the need to reproduce realistic oper-
ating modes of an autonomous water treatment system.
Since the setup is laboratory‑based, the experiments were
carried out under controlled conditions, without reference
to actual weather factors. Instead, typical energy profiles
were used, formed on the basis of reference characteristics
of low‑power solar panels, wind turbines, and small hydro-
power plants [6, 7, 14, 15]. The ambient temperature was
maintained at 20–22 °C.
The energy regimes were formed on the basis of three typ-
ical renewable energy profiles: solar (40–170 W), wind (30–
160 W), and small hydropower (100–105 W). The solar pro-
file exhibited a pronounced daily peak, the wind profile was
characterized by significant fluctuations, and the hydro-
power profile provided a stable power supply, allowing the
operating conditions of autonomous water treatment sys-
tems to be realistically reproduced.
Based on the available power, three operating modes of
the system were defined. In the low‑generation mode (45–
60 W), the magnetic induction ranged from 0.08 to 0.12 T,
the pump frequency from 18 to 22 Hz, and the flow rate
from 0.45 to 0.55 m³/h. In the medium‑generation mode
(95–110 W), the induction reached 0.18–0.22 T, the pump
frequency 32–36 Hz, and the flow rate 0.85–1.00 m³/h. In
the high‑generation mode (150–170 W), the induction was
0.28–0.32 T, the pump frequency 48–52 Hz, and the flow
rate 1.35–1.55 m³/h.
Since solar and wind generation are characterized by con-
siderable variability, while small hydropower provides a
stable power supply, the selected modes reflect the sys-
tem’s ability to adapt magnetic induction, pump frequency,
and flow rate to both fluctuating and stable energy availa-
bility. This approach makes it possible to evaluate the
real‑world performance of the magnetic water treatment
system under conditions corresponding to typical renewa-
ble energy generation profiles.
For each of the three energy regimes, a series of five re-
peated experiments was performed, each lasting 30
minutes, during which system parameters were recorded
and wastewater samples were collected. The total duration
of the study was 450 minutes, which made it possible to
compare the system’s performance under different energy
conditions characteristic of renewable energy sources.
Table 2 summarizes the three operating modes of the system
corresponding to different levels of available power from re-
newable energy sources. Each mode is characterized by a
specific range of electrical parameters, the pump unit’s flow
rate, and the typical conditions under which such power lev-
els are available in real autonomous energy systems.
Table 2. Operating Modes of the System Under RES Power Supply
Parameter
Mode 1
(low RES generation)
Mode 2
(medium RES generation)
Mode 3
(high RES generation)
Power, W 45–60 95–110 150–170
Magnetic induction, T 0.08–0.12 0.18–0.22 0.28–0.32
Pump frequency, Hz 18–22 32–36 48–52
Throughput, m³/h 0.45–0.55 0.85–1.00 1.35–1.55
Typical RES conditions Morning/evening, cloudy
weather, low wind
Average sunny day, mod-
erate wind
Midday solar peak, strong wind,
or stable small hydropower
The bar chart (Fig. 2) illustrates a comparison of
wastewater treatment efficiency under different renewa-
ble energy supply profiles. Analysis of the obtained data
showed that the level and stability of power generation
have a decisive influence on the final treatment perfor-
mance. The unstable nature of the wind‑energy profile led
to reduced efficiency of certain treatment stages, which is
associated with fluctuations in voltage and pump operating
frequency. In contrast, the stable power supply from the
small hydropower profile ensured uniform and predictable
system operation, positively affecting the overall treatment
efficiency.
Despite the characteristic daily fluctuations in generation
intensity, the solar mode demonstrated the highest treat-
ment performance for several parameters. In particular,
the maximum values were achieved under solar power sup-
ply: the reduction in COD reached 58%, and the removal of
Fe reached 72%. This indicates that even under dynamic
power variations, solar generation can provide a high level
of efficiency for magnetic wastewater treatment.
342
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
Fig. 2. Treatment efficiency
It was additionally established that the specific energy con-
sumption also varied depending on the type of renewable
energy source: for solar power supply, it was 1.08 kWh/m³,
for wind power — 0.92 kWh/m³, and for small hydropower
— 1.03 kWh/m³. This indicates differences in the energy
cost of operating the system under each generation profile.
To provide a comprehensive assessment, an integral en-
ergy efficiency index (IEE) was introduced, which simulta-
neously accounts for treatment quality and specific energy
consumption. The index was determined according to the
following formula:
, (1)IEE
SEC
=
(1)
where η - is the generalized treatment efficiency (fractional
value), SEC - is the specific energy consumption, kWh/m³.
The generalized treatment efficiency was determined as
the average reduction of COD, suspended solids, total iron,
and turbidity. The obtained results (Table 3) show that the
highest integral energy efficiency index is observed in the
operating mode corresponding to solar power supply. Un-
der low‑generation conditions of renewable energy
sources, the system consumes the least amount of energy
per unit volume of water while still providing a sufficiently
high level of treatment. Wind power supply is characterized
by moderate energy efficiency, whereas the mode corre-
sponding to small hydropower, despite ensuring high
throughput, has the lowest IEE value due to the highest
specific energy consumption.
Table 3. Integral Energy Efficiency Index for Different RES Sources
RES source Generalized treatment efficiency, η SEC, kWh/m³ IEE = η / SEC
Solar 0.66 0.53 1.25
Wind 0.58 1.03 0.56
Small hydropower 0.63 1.60 0.39
Conclusions. The results of the study confirm the feasibility
of using a magnetic wastewater treatment system in com-
bination with renewable energy sources. The system
demonstrated the ability to operate stably under different
generation profiles; however, its performance is signifi-
cantly influenced by the level and nature of the available
power supply.
The highest treatment efficiency was recorded under solar
power conditions: the reduction in COD reached 58%, and
the removal of total iron reached 72%. This indicates the
high adaptability of the magnetic technology to predictable
generation patterns and its ability to operate effectively
even under daily power fluctuations. Stable power supply
from small hydropower also ensured uniform system oper-
ation, whereas the unstable wind‑energy profile led to re-
duced efficiency in certain treatment stages.
The specific energy consumption (0.92–1.08 kWh/m³) con-
firms the energy feasibility of the proposed system, pro-
vided that the power source is selected appropriately and
the operating modes are optimized.
Thus, the integrated magnetic treatment system is a prom-
ising technology for use in autonomous or hybrid energy
complexes. Its effectiveness is largely determined by the
stability and structure of the energy supply, which high-
lights the importance of proper selection and modeling of
renewable energy generation profiles.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
COD Suspended solids Total Fe Turbidity
Solar Wind Small Hydropower
343
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Гідро-воднева енергетика
REFERENCES
1. Milan Belik, Vadym Hulevskyi, Yulia Postol, Olena
Rubanenko. Ways to improve the efficiency of cleaning
cutting fluids. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY,
2024.R. 100 NR 4. С. 83–86.
http://elar.tsatu.edu.ua/handle/123456789/17484
2. Moussa, M., Zarai, B. & Hachicha, M. Magnetic water
treatment: theory and effects on treated water—a
systematic review. Euro-Mediterr J Environ Integr 10,
2323–2342 (2025). https://doi.org/10.1007/s41207-
024-00722-w
3. Hulevskyi, V., & Postol, Yu. (2022). Prospects for
improving the treatment of wastewater and technical
fluids. Ecological Safety and Balanced Use of
Resources, 13(2), 143-148.
https://doi.org/10.31471/2415-3184-2022-2(26)-143-
148
4. Sadhwani Alonso, J. J., Vaswani Reboso, J.,
& Santiago, D. E. (2025). Treatment of Wastewater
Using a Magnetically Recoverable Ag-Based
Photocatalyst. Water, 17(2), 232.
https://doi.org/10.3390/w17020232
5. Čėsna, Jonas, et al. "Substantiation of the Radius of
Curvature of the Chisel Plow Point of the Working
Bodies of Tillage Implements." Agricultural
Engineering, vol. 26, no. 1, Polish Society of
Agricultural Engineering, 2022, pp. 231-241.
https://doi.org/10.2478/agriceng-2022-0018
6. Korovushkin, V., & Bosak, A. (2025). IMPROVING THE
RELIABILITY OF ELECTRICITY SUPPLY FROM NON-
TRADITIONAL AND RENEWABLE ENERGY
SOURCES. Vidnovluvana Energetika, (2(81), 88-96.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).88-96
7. Kachan, Y., & Shram, O. (2024). ON THE POSSIBILITY OF
CREATING EFFICIENT SOLAR POWER PLANTS ON THE
TERRITORY OF IN-DUSTRIAL
ENTERPRISES. Vidnovluvana Energetika, (1(76), 22-31.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).22-31
8. Dyadenchuk, Alena, et al. "Impact of Different
Parameters on the Efficiency of GaN/Porous-
GaAs/GaAs Solar Cell." System Safety: Human -
Technical Facility - Environment, vol. 8, no. 1, Quality
and Production Managers Association, 2026, pp. 128-
138. https://doi.org/10.2478/czoto-2026-0012.
9. Kuznietsov, M., Lysenko, О., & Khomutov, S. (2024).
SEASONAL STORAGE OF ENERGY IN A HYBRID ENERGY
SYSTEM. Vidnovluvana Energetika, (1(76), 6-21.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21
10. Kuznietsov, M., Lysenko, O., & Melnyk, O. (2022). THE
PROBLEM OF OPTIMIZATION OF HYBRID ENERGY
SYSTEM ACCORDING TO THE LEVEL OF DISPERSION OF
GENERATED POWER. Vidnovluvana Energetika, (1(68),
17-26. https://doi.org/10.36296/1819-
8058.2022.1(68).17-26
11. Matyakh, S., Rieztsov, V., & Surzhyk, Т. (2022).
COMPLEX SOLUTIONS IN SOLAR ENERGY. Vidnovluvana
Energetika, (3(70), 68-74.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.3(70).68-74
12. Mitrovic, D., Chacón, M. C., García, A. M., Morillo, J. G.,
Diaz, J. A. R., Ramos, H. M., Adeyeye, K., Carravetta, A.,
& McNabola, A. (2021). Multi-Country Scale
Assessment of Available Energy Recovery Potential
Using Micro-Hydropower in Drinking, Pressurised
Irrigation and Wastewater Networks, Covering Part of
the EU. Water, 13(7), 899.
https://doi.org/10.3390/w13070899
13. J.A. Laghari, H. Mokhlis, A.H.A. Bakar, H. Mohammad,
A comprehensive overview of new designs in the
hydraulic, electrical equipments and controllers of mini
hydro power plants making it cost effective
technology, Renewable and Sustainable Energy
Reviews, Volume 20, 2013, pp. 279–293, ISSN 1364
0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.002.
14. Kellogg, W.D., Nehrir, M.H., Venkataramanan, G. and
Gerez, V. (1998) Generation Unit Sizing and Cost
Analysis for Stand-Alone wind, photovoltaic, and
hybrid wind PV systems. IEEE Transactions on Energy
Conversion, 13, 70-75.
http://dx.doi.org/10.1109/60.658206
15. Carta, J. A., Ramírez, P., & Velázquez, S. (2009). A
review of wind speed probability distributions used in
wind energy analysis. Renewable and Sustainable
Energy Reviews, 13(5), 933–955.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.05.005
http://elar.tsatu.edu.ua/handle/123456789/17484
https://doi.org/10.1007/s41207-024-00722-w
https://doi.org/10.1007/s41207-024-00722-w
https://doi.org/10.31471/2415-3184-2022-2(26)-143-148
https://doi.org/10.31471/2415-3184-2022-2(26)-143-148
https://doi.org/10.3390/w17020232
https://doi.org/10.2478/agriceng-2022-0018
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).88-96
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).22-31
https://doi.org/10.2478/czoto-2026-0012
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.1(76).6-21
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.1(68).17-26
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.1(68).17-26
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.3(70).68-74
https://doi.org/10.3390/w13070899
https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.002
http://dx.doi.org/10.1109/60.658206
https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.05.005
|
| id | veorgua-article-640 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-10T01:00:49Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/42/80924602717731ab13f1c58af867da42.pdf |
| spelling | veorgua-article-6402026-07-09T12:14:07Z RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД ЗА УМОВ ЖИВЛЕННЯ ВІД РІЗНИХ ТИПІВ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ Hulevskyi, V. Postol , Y. Бєлік , Мілан Rubanenko , О. Lysenko , O. magnetic treatment system; wastewater; renewable energy sources; solar energy; wind energy; small hydropower; variable power; energy efficiency; treatment efficiency; autonomous energy systems. магнітна система очищення; стічні води; відновлювані джерела енергії; сонячна енергетика; вітрова енергетика; мала гідроенергетика; змінна потужність; енергетична ефективність; ефективність очищення; автономні енергетичні системи. The article presents the results of an experimental study on the operation of a magnetic wastewater treatment system powered by various types of renewable energy sources. During the experiments, characteristic generation profiles of renewable energy sources were reproduced, which made it pos-sible to evaluate the system’s response to fluctuations in available power and to determine the sensitivity of technological parameters to unstable energy supply.  The obtained results demonstrated that the efficiency of magnetic treatment significantly depends on the type and stability of the power source. It was found that power variations inherent to different renewable energy sources affect the intensity of the treatment processes and the system’s energy performance.  The conducted research confirms the feasibility of using renewable energy sources to power magnetic wastewater treatment systems, particularly in autonomous or hybrid energy complexes. The findings can be used to optimize operating modes, develop adaptive control algorithms, and assess the prospects for scaling the technology.    У статті представлено результати експериментального дослідження роботи магнітної системи очищення стічних вод за умов живлення від різних типів відновлюваних джерел енергії. У ході експериментів відтворено характерні профілі генерації ВДЕ, що дало змогу оцінити реакцію магнітної системи на коливання доступної потужності та визначити чутливість технологічних параметрів до нестабільного енергопостачання.  Отримані результати засвідчили, що ефективність магнітної очистки суттєво залежить від типу та стабільності джерела живлення. Виявлено, що зміни потужності, притаманні різним видам ВДЕ, впливають на інтенсивність процесів очищення та енергетичні показники системи.  Проведені дослідження підтверджують доцільність використання відновлюваних джерел енергії для живлення магнітних систем очищення стічних вод, особливо в умовах автономних або гібридних енергетичних комплексів. Отримані дані можуть бути використані для оптимізації режимів роботи, розроблення адаптивних алгоритмів керування та оцінки перспектив масштабування технології.    Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/640 10.36296/1819-8058.2026.2(85).332-343 Vidnovluvana energetika ; No. 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 332-343 Возобновляемая энергетика; № 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 332-343 Відновлювана енергетика; № 2(85) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 332-343 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.2(85) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/640/549 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | magnetic treatment system wastewater renewable energy sources solar energy wind energy small hydropower variable power energy efficiency treatment efficiency autonomous energy systems. Hulevskyi, V. Postol , Y. Бєлік , Мілан Rubanenko , О. Lysenko , O. RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title | RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_alt | ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД ЗА УМОВ ЖИВЛЕННЯ ВІД РІЗНИХ ТИПІВ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ |
| title_full | RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_fullStr | RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_full_unstemmed | RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_short | RESEARCH ON THE OPERATION OF A MAGNETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM POWERED BY VARIOUS TYPES OF RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_sort | research on the operation of a magnetic wastewater treatment system powered by various types of renewable energy sources |
| topic | magnetic treatment system wastewater renewable energy sources solar energy wind energy small hydropower variable power energy efficiency treatment efficiency autonomous energy systems. |
| topic_facet | magnetic treatment system wastewater renewable energy sources solar energy wind energy small hydropower variable power energy efficiency treatment efficiency autonomous energy systems. магнітна система очищення стічні води відновлювані джерела енергії сонячна енергетика вітрова енергетика мала гідроенергетика змінна потужність енергетична ефективність ефективність очищення автономні енергетичні системи. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/640 |
| work_keys_str_mv | AT hulevskyiv researchontheoperationofamagneticwastewatertreatmentsystempoweredbyvarioustypesofrenewableenergysources AT postoly researchontheoperationofamagneticwastewatertreatmentsystempoweredbyvarioustypesofrenewableenergysources AT bêlíkmílan researchontheoperationofamagneticwastewatertreatmentsystempoweredbyvarioustypesofrenewableenergysources AT rubanenkoo researchontheoperationofamagneticwastewatertreatmentsystempoweredbyvarioustypesofrenewableenergysources AT lysenkoo researchontheoperationofamagneticwastewatertreatmentsystempoweredbyvarioustypesofrenewableenergysources AT hulevskyiv doslídžennârobotimagnítnoísistemiočiŝennâstíčnihvodzaumovživlennâvídríznihtipívvídnovlûvanihdžerelenergíí AT postoly doslídžennârobotimagnítnoísistemiočiŝennâstíčnihvodzaumovživlennâvídríznihtipívvídnovlûvanihdžerelenergíí AT bêlíkmílan doslídžennârobotimagnítnoísistemiočiŝennâstíčnihvodzaumovživlennâvídríznihtipívvídnovlûvanihdžerelenergíí AT rubanenkoo doslídžennârobotimagnítnoísistemiočiŝennâstíčnihvodzaumovživlennâvídríznihtipívvídnovlûvanihdžerelenergíí AT lysenkoo doslídžennârobotimagnítnoísistemiočiŝennâstíčnihvodzaumovživlennâvídríznihtipívvídnovlûvanihdžerelenergíí |