Development of Smart Grid technology for maintaining the functioning of a biogas cogeneration system

Abstract

Розроблено інтегровану Smart Grid систему узгодження виробництва та споживання електричної енергії та теплоти з використанням теплонасосного енергопостачання біогазової установки, низькопотенційним джерелом енергії для якого є зброджене сусло. Прогнозування зміни коефіцієнта потужності когенераційної системи, температури місцевої води відбувається з вимірюванням напруги на вході в інвертор, на виході із інвертора та частоти напруги. В контурі охолодження двигуна вимірюється температура охолоджувальної води на вході в теплообмінник, на виході із теплообмінника та температура зворотної води. Запропоновано оцінювати зміну співвідношення напруги на вході в інвертор та на виході із інвертора. Прийняття випереджуючих рішень на зміну потужності теплового насоса та кількості пластин теплообмінника контуру охолодження двигуна дозволяє підтримувати напругу на вході в інвертор та температуру місцевої води, що нагрівається. Виконано комплексне математичне та логічне моделювання когенераційної системи, що базується на математичному обґрунтуванні архітектури когенераційної системи та математичному обґрунтуванні підтримки функціонування когенераційної системи. Визначено постійні часу та коефіцієнти математичних моделей динаміки щодо оцінки зміни коефіцієнта потужності когенераційної системи, температури місцевої води. Здобуто функціональну оцінку зміни коефіцієнта потужності когенераційної системи в діапазоні 85-95 %, температури місцевої води в діапазоні 30-55 °С при компенсації реактивної потужності до 40 %. Визначення підсумкової функціональної інформації надає можливість приймати випереджуючі рішення на зміну потужності теплового насоса та зміну кількості пластин теплообмінника контуру охолодження двигуна щодо підтримки функціонування когенераційної системи Ключові слова: когенераційна система, коефіцієнт потужності, біогазова установка, тепловий насос, перетворювач частоти UDC 621.

Complex mathematical modeling of heat pump power supply based on wind-solar network electrical system

“…Using the methodological, mathematical and logical substantiation of the architecture of technological systems [16], the architecture and mathematical substantiation of the architecture (1) of the technological system of heat pump power supply of the grid wind-solar electric system are proposed.…”

“…Using the methodological, mathematical and logical substantiation of supporting the functioning of energy systems [16], a mathematical substantiation of supporting the functioning of heat pump power supply (2) as part of a network wind-solar electric system using hybrid solar collectors is proposed.…”

“…This approach can't be used to make proactive decisions to support the operation of heat pump systems. Thus, work [16] presents an integrated Smart Grid system based on predicting changes in the power factor of a cogeneration system using heat pump power supply to a biogas plant, a low-potential energy source for which fermented wort. It is proposed to measure the voltage at the input to the inverter, at the output from the inverter and to estimate their ratio when measuring the voltage frequency.…”

Biogas desulfurization with regenerable polymeric adsorbent for renewable electric energy production

“…Biogas is an excellent fuel for producing electricity in generators that can be stored and used in a smart grid configuration (Figure 1). 4 …”

“…Biogas is an excellent fuel for producing electricity in generators that can be stored and used in a smart grid configuration (Figure 1). 4 The main obstacle for using biogas is the presence of hydrogen sulfide (H 2 S), which causes corrosion in generator pistons and is a source pollution due to the formation of sulfur oxides (SO x ) after its combustion. 5 Many techniques were developed to remove H 2 S from a biogas stream, such as absorption, membrane separation, pressure swing adsorption, biological filters, and cryogenic processes.…”