Технічні рішення енергонезалежного домогосподарства с. Гнідин, Київської області

Abstract

Сучасні тенденції розвитку енергетики у світі зумовлені необхідністю переходу до стійких, безпечних та автономних джерел енергії. Зростаючі тарифи на електроенергію, ризики перебоїв у централізованому енергопостачанні, вплив воєнних дій на енергетичну інфраструктуру, а також глобальні виклики кліматичної безпеки вимагають пошуку нових ефективних рішень для забезпечення енергетичної незалежності не лише на рівні держави, а й на рівні окремого домогосподарства. Особливо актуальним є питання енергетичної автономії приватних житлових будинків у сільській місцевості, де централізовані системи електро- та теплопостачання не завжди є надійними або доступними. Станом на 2023 року Україна тимчасово втратила 44% атомної генерації, 75% потужності ТЕС та 33% блочних ТЕЦ. З початку війни 7.704 млн українців виїхали за кордон, мільйони громадян переїхали до Західної України. Кількість працюючого населення значно скорочується, через що знизилась купівельна спроможність населення на 12-15%, а разом із тим зменшилось значення ВВП та зросла інфляція. У цьому контексті, впровадження інноваційних технічних рішень, зокрема фотоелектричних станцій (ФЕС), систем накопичення енергії, інтелектуальних систем управління енергоспоживанням, відкриває нові можливості для створення повністю енергонезалежних домогосподарств. Особливої ваги ці питання набувають в умовах української реальності – енергетичної нестабільності, геополітичної напруги та кліматичних змін. Актуальність обраної теми зумовлена необхідністю формування дієвих технічних рішень, які дозволяють домогосподарствам знизити енергозалежність, скоротити експлуатаційні витрати, підвищити рівень комфорту, безпеки та екологічності проживання. Запропонований у роботі підхід до проектування енергонезалежного будинку є відповіддю на потреби часу та логічним кроком на шляху до сталого розвитку як окремої громади (зокрема села Гнідин Київської області), так і країни в цілому. Метою магістерської кваліфікаційної роботи є розроблення, обґрунтування та техніко-економічна оцінка ефективних технічних рішень щодо створення енергонезалежного домогосподарства у с. Гнідин Київської області з урахуванням кліматичних, економічних та енергетичних особливостей регіону. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: − вивчити поняття, критерії та переваги енергонезалежного домогосподарства; −проаналізувати міжнародний та національний досвід реалізації енергонезалежних рішень; −дослідити нормативно-правову базу щодо впровадження автономних енергосистем в Україні; −охарактеризувати кліматичні, енергетичні та економічні умови с. Гнідин; −оцінити енергоспоживання типової садиби; −обґрунтувати вибір фотоелектричної станції (ФЕС) та систем накопичення енергії; −розробити проєкт комбінованої електроенергетичної системи; −провести розрахунок ефективності роботи енергетичної системи; −визначити екологічні та соціальні переваги впровадження проекту; −оцінити ризики, пов’язані з експлуатацією альтернативних джерел енергії, та розробити заходи з охорони праці та безпеки життєдіяльності. Об’єктом дослідження є енергообладнання та електротехнічні комплекси приватного домогосподарства в умовах сільської місцевості. Предмет дослідження – технічні рішення та принципи побудови автономної системи енергозабезпечення домогосподарства, орієнтованої на повну енергетичну незалежність. Методи дослідження : у роботі використано такі методи дослідження: аналітичний – для вивчення теоретичних основ, аналізу літературних джерел та нормативно-правової документації; системний – для побудови моделі енергонезалежного домогосподарства як єдиного комплексу; експертно-оцінювальний – для вибору технічних рішень з урахуванням техніко-економічних та кліматичних параметрів; інженерно-розрахунковий – для визначення енергетичних параметрів, потужності систем та розрахунку їхньої ефективності; економічний – для оцінки вартості впровадження, терміну окупності та економічної доцільності проекту. Наукова новизна полягає в комплексному підході до проєктування енергонезалежного домогосподарства на прикладі конкретного об'єкта – житлової садиби в с. Гнідин. Уперше запропоновано поєднання фотоелектричної установки, акумуляторних батарей, теплових буферів та інтелектуальних систем енергоменеджменту з урахуванням місцевих особливостей. Практична значущість результатів дослідження полягає в можливості їх застосування для реального впровадження автономних систем енергозабезпечення в сільській місцевості України. Розроблені рішення можуть бути використані як рекомендації для проєктних організацій, власників приватних домогосподарств, а також місцевих громад у сфері енергоефективності.