Система енергопостачання фермерського господарства з використанням біогазової і когенераційної установки

Abstract

Метою бакалаврської кваліфікаційної роботи є розробка та комплексне обґрунтування системи автономного енергопостачання фермерського господарства тепловою та електричною енергією шляхом інтеграції біогазової технології та когенераційного комплексу. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: 1. Проаналізувати сучасний стан розвитку біогазових та когенераційних технологій, визначити потенціал сировинної бази обраного фермерського господарства. 2. Визначити добові та річні графіки споживання електричної та теплової енергії об'єктом проектування. 3. Розрахувати вихід біогазу, визначити оптимальний температурний режим анаеробного бродіння та геометричні параметри біореактора (метантенка). 4. Обґрунтувати вибір когенераційної установки відповідної потужності, розрахувати її теплову схему та баланс енергії. 5. Розробити заходи з автоматизації керування основними технологічними процесами установки та забезпечення надійної і безпечної роботи системи енергопостачання. 6. Оцінити екологічний ефект від впровадження розробленої системи та провести розрахунок техніко-економічних показників проєкту для підтвердження його доцільності. Об'єкт дослідження — процеси трансформації хімічної енергії органічних відходів фермерського господарства в електричну та теплову енергію за допомогою біогазового комплексу та когенераційної установки. Предмет дослідження — термодинамічні, конструктивні, режимні та техніко-економічні характеристики елементів системи автономного енергопостачання на базі БГУ та КГУ. Методи дослідження. При виконанні роботи використано фундаментальні закони технічної термодинаміки та тепломасообміну, класичні методики розрахунку хімічного складу та теплотворної здатності палива, інженерні методи проектування теплообмінного обладнання та газопоршневих систем, а також методи техніко-економічного аналізу інвестиційних проєктів. Наукова новизна отриманих результатів полягає в оптимізації схеми утилізації вторинного тепла когенераційної установки для підтримки стабільного мезофільного/термофільного режиму зброджування за умов перемінних зовнішніх кліматичних факторів, що дозволяє мінімізувати витрати енергії на власні потреби системи. Практичне значення отриманих результатів. Розроблений проєкт системи енергопостачання є готовим технічним рішенням, яке може бути безпосередньо впроваджене на тваринницьких комплексах аналогічної потужності в Україні з метою підвищення їхньої енергетичної автономності та покращення екологічного стану довкілля.