AGRIS - 

2022

Trunov, S.S. | Khimenko, A.V. | Rastimeshin, S.A. | Kuz'michev, A.V.

С целью преобразования солнечной энергии в электрическую используются фотоэлементы, которые превращают солнечную электромагнитную энергию в электрическую. Для практического применения при генерировании электроэнергии солнечные элементы объединяются в фотопанель. Цель исследования – разработать функционально-технологическую схему гелиотермоэлектрического электрогенератора для электроснабжения удаленных объектов сельского хозяйства с помощью возобновляемой энергии солнца. Применили патентный поиск по сайтам Евразийской патентной организации, Всемирной организации интеллектуальной собственности, Роспатента, Google Patents. Рассмотрели термоэлектрическую генераторную сборку на основе термоэлектрических модулей Пельтье и солнечного концентратора для получения электроэнергии. Разработали и представили функционально-технологическую схему гелиотермоэлектрического электрогенератора для электроснабжения сельского хозяйства с помощью возобновляемой энергии солнца. Обосновали использование термоэлектрических модулей взамен фотоэлектрических панелей. Выбрали на основании зависимости генерируемой мощности от температуры горячего и холодного контура термоэлектрического модуля тип термоэлектрического модуля генераторного типа. Определили, что гибридная система с солнечным концентратором и термоэлектрическим генератором может рассматриваться как альтернатива традиционной электрической тепловой дизель-генераторной системе электроснабжения, поскольку термоэлектрические модули в последнее время получают все большее признание специалистов различных областей техники. Удельная мощность термоэлектрических модулей в количестве 42 шт., площадь которых равна 0,23 м2, составляет 1173 Вт, что превышает удельную мощность, генерируемую монокристаллической фотоэлектрической панелью площадью 1,62 м2, составляющую 166 Вт на квадратный метр, что делает термоэлектрические модули конкурентными фотоэлектрическим панелям. | In order to convert solar energy into electrical energy, solar cells that convert solar electromagnetic energy into electrical energy are used. For practical use in generating electricity, solar cells are combined into a photo panel. The purpose of the study is to develop a functional and technological scheme of a solar thermal electric generator for power supply to remote agricultural facilities using renewable solar energy. A patent search was used on sites of the Eurasian Patent Organization, World Intellectual Property Organization property, Rospatent, Google Patents. A thermoelectric generator assembly based on Peltier thermoelectric modules and a solar concentrator for generating electricity was considered. There has been developed and presented a functional and technological scheme of a heliothermoelectric power generator for the power supply of agriculture using renewable solar energy. The use of thermoelectric modules instead of photovoltaic panels was substantiated. The thermoelectric module generator type was chosen based on the dependence of the generated power on temperature of hot and cold circuit thermoelectric module. It has been determined that a hybrid system with a solar concentrator and a thermoelectric generator can be considered as an alternative to a traditional electric thermal diesel generator power supply system, since thermoelectric modules have recently been increasingly recognized by specialists in various fields of technology. The specific power of thermoelectric modules in the amount of 42 pcs, the sum area of which is 0.23 m2, is 1,173 watts, which exceeds the specific power generated by a single-crystal photovoltaic panel with an area of 1.62 m2, which is 166 watts per square meter. Such performance makes thermoelectric modules competitive with photovoltaic panels.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Majorov, V.A. | Saginov, L.D., Federal Research Agro-engineering Center VIM, Moscow

As known, the efficiency of solar energy conversion can be enhanced by the synergetic integration of electrical and thermal energy in one device. The research purpose is to develop and produce photovoltaic-thermal solar installation for converting solar energy into thermal and electrical energy. The installation consists of a set of identical thermoelectric modules with concentrators, a coolant flow system (for example, water) and a sun tracking device. The local cogeneration system is designed to supply electricity and warm water to farms and homes. The increase in the efficiency of solar energy conversion is provided by the use of concentrated radiation and a beam-receiving device with a channel of a special form for the coolant flow, an increase in energy production and a tracking system. The unit consists of a certain number of basic modules, which is set by the required output energy parameters. It was determined that with the efficiency of the photovoltaic cell about 18-20 percent and the optical efficiency about 0.8, the presence of a tracking system in the conditions of 20 percent cloud cover, the annual electricity generation relative to stationary PVT modules increases by 1.5 times. Commodity unit cost could reach 0,34 USD/watt if the area of the installation will be of 20 cubic meters, and it will operate under conditions of solar illumination E=0,7EC (cloud cover 30%) and the optical efficiency of 0.7. New development has improved the efficiency of solar energy conversion through the synergistic integration of electric and thermal energy in one device, the concentration of solar radiation on the receiving devices, the use of channels of heat transfer of triangular shape. The modular design of the unit provides ease and comfort of use. | Как известно, эффективность преобразования солнечной энергии можно повысить за счет синергетической интеграции электрической и тепловой энергии в одном устройстве. Цель исследования - разработать и изготовить теплофотоэлектрические солнечные установки для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую. Установка состоит из набора идентичных теплофотоэлектрических модулей с концентраторами, системы протока теплоносителя (например, воды) и устройства слежения за Солнцем. Локальная когенерационная система предназначена для снабжения электроэнергией и теплой водой фермерских хозяйств и домов. Увеличение эффективности преобразования солнечной энергии обеспечивается за счет использования концентрированного излучения и лучеприемного устройства с каналом специальной формы для протока теплоносителя, увеличение выработки энергии и системы слежения. Установка состоит из определенного количества базовых модулей, которое задается требуемыми выходными энергетическими параметрами. Определили, что при КПД фотопреобразователя около 18-20% и оптическом КПД около 0,8, а также при наличии системы слежения в условиях 20% облачности годовая выработка электроэнергии относительно стационарных теплофотоэлектрических модулей увеличивается в 1,5 раза. При площади установки 20 м2 в условиях солнечной освещенности Е=0,7Ес (30% облачности) и оптическом КПД равном 0,7 товарная удельная стоимость достигает 0,34 долл. США/Вт. Новая разработка обеспечила повышение эффективности преобразования солнечной энергии за счет синергической интеграции электрической и тепловой энергии в одном устройстве, концентрирования солнечного излучения на лучеприемных устройствах, применения каналов протока теплоносителя треугольной формы. Модульная компоновка установки обеспечивает упрощение и комфортабельность ее использования.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2016

Chirkov, V.G. | Kozhevnikov, Yu.A. | Shchekochikhin, Yu.M., All-Russia Research and Development Inst. of Electrification of Agriculture, Moscow

Целью работы был поиск решения проблем, связанных с применением топлив ископаемого происхождения, являющихся источником парниковых газов и наиболее существенным техногенным фактором, влияющим на изменение климата. Рассмотрен технологический цикл жидкотопливной тепловой установки, в котором повышение экологической безопасности и улучшение экономических показателей достигается за счет использования водосодержащего композитного минерально-органического биотоплива (КМОБТ), приготовленного в виде ультрадисперсной суспензии микроводоросли (МВ) в топочном мазуте. Комбинированное сжигание водосодержащих органических компонентов и углеводородов повышает эффективность окисления последних благодаря каталитическим свойствам сверхкритической воды, возникающей в результате мгновенного локального перегрева капель воды в камере сгорания. В результате снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами, а также заметна экономия ископаемого углеводородного топлива. Предложена технологическая схема полного цикла производства тепловой энергии, включающего стадии культивирования МВ и приготовления КМОБТ методом совместной кавитационной обработки мазута и концентрированной взвеси МВ в воде с получением ультрадисперсной гомогенной суспензии. Проведена оценка площади открытого водоема по производству биомассы МВ р. Chlorella для обеспечения годового цикла работы тепловой установки на основе типового парового котла (ДЕ-6,5-14ГМ) производительностью 3,65 Гкал/ч при содержании концентрата суспензии МВ в композитном биотопливе от 5 до 25%. Получено, что необходимы водоемы площадью от 0,36 до 1,78 га. Стоимость комплекта оборудования для приготовления КМОБТ составляет примерно 3600 руб., а потенциальная годовая экономия углеводородного топлива – 5200 руб. Капитальные затраты на модернизацию котельной могут окупиться менее, чем за 1 год. Разработанный технологический цикл рекомендуется для внедрения на предприятиях АПК и в коммунальном хозяйстве сельских поселений. | This work was carried out with the aim to find effective solutions of problems connected to the use of fossil fuels that provide the source of greenhouse gases and therefore the strongest anthropogenic factor contributing to the climate change. Technological cycle for liquid-fuel heat-supply plant has been discussed in which a higher level of environmental safety and economic efficiency can be achieved owing to the use of composite mineral-organic biofuel (CMOBF) prepared in the form of microalgae (MA) suspension in burner-oil. Combined combustion of water-containing organic substances along with hydrocarbons enhances the efficiency of their oxidation owing to catalyst properties of supercritical water occurring as a result of instantaneous local overheating of water drops in combustion chambers of thermal plants. Thus the hazardous emissions in the atmosphere with flue gases can be reduced and significant savings of fossil fuels can be achieved. Technological diagram of complete heat energy production cycle comprising the stages of MA cultivation and CMOBF preparation using the cavitation treatment of mixtures composed of burner-oil and concentrated MA water pulp to produce ultrafine homogeneous suspensions. The surface area of Chlorella MA cultivation pond required to fuel the annual heat generation cycle of a plant on the base of standard 3.65 Gcal/h steam boiler (DE-6.5-14GM) for various MA suspension concentrations in CMOBF in the range 5-25% has been estimated. It was found that reservoirs with the area of 0.36-1.78 hectares were required. The cost of the CMOBF equipment set preparation is about 3600 rub, and potential annual hydrocarbon material saving rate - 5200 rub. General expenditure for upgrade of the boiler-house can pay off for less than a year. The designed technological heat production cycle can be recommended for implementation at various enterprises of agro-industrial complex and public heat supply systems in rural areas.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2014

Fominykh, A.V. | Ovchinnikov, D.N. | Fomina, S.V., The T.S. Maltsev Kurgan State Agricultural Academy, Kurgan Region

Предложена технология производства полножирной экструдированной сои с использованием шахтного охладителя, что позволяет производить продукт с меньшими энергозатратами, а также облегчает очистку и обеззараживание оборудования. Для исследований процесса охлаждения экструдата создана экспериментальная установка, которая позволяет регулировать толщину слоя исследуемого продукта от 0,2 до 0,5 м, менять скорость охлаждающего воздуха от 0 до 0,5 м/с, изменять начальную температуру продукта от 60 до 100 град. С. Предлагаемая технология с рекуперацией тепловой энергии позволяет повысить температуру бобов на 10-20 град. С, тем самым, обеспечивая снижение затрат электроэнергии на 10-20% и повышение производительности линии в целом. Производственные испытания разработанной линии подтвердили, что использование предлагаемой технологии позволяет эффективно осуществлять охлаждение экструдированной сои до температуры, не превышающей температуру окружающей среды на 10 град. С, за 23 мин. и при скорости воздуха 0,45 м/с. Получаемый при этом продукт отвечает самым высоким требованиям производителей и потребителей кормов. | The production technology of full-fat extruded soy with use of mine cooler that allows making a product with smaller energy consumption is offered, and also facilitates equipment cleaning and disinfecting. The experimental installation created for researches, directed on improvement of cooling process of extruded product is described. Installation allows regulating thickness of studied product layer from 0.2 to 0.5 m, to change the speed of cooling air from 0 to 0.5 m/s, to change the initial temperature of product from 60 to 100 deg. C. The offered technology with recovery of thermal energy allows increasing temperature of beans by 10-20 deg. C, thereby, providing decrease in expenses of the electric power by 10-20% and increase of productivity of the line as a whole. Production tests of the industrial and experimental line witch makes full-fat extruded soy at the enterprise confirmed that use of offered technology allows to carry out effectively cooling of extruded soy to a temperature not exceeding the ambient temperature by 10 deg. C for 23 min and at the rate of air of 0.45 m/s. The thus received product meets the highest requirements of producers and forages consumers.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2010

Chernoivanov, V.I. | Mazalov, Yu.A. | Zakharov, A.A. | Konov, A.F., All-Russia Research and Development and Technology Inst. of Machine and Tractor Fleet Operation and Repair, Moscow

The appropriateness of widely using heat pumps for heating and hot water supply of agribusiness enterprises is substantiated. The base of the proposed solution is development, industrial production and wide implementation of heat pumps with an increased heating coefficient. The main advantages of heat pumps of the proposed design are listed and the principle of its operation is described. The method to achieve the maximum heating coefficient is based on carrying out thermodynamic cycle with a coolant having a critical temperature equal to or close to the temperature of the heat source (ambient air, ground water, reservoir heat, technogenic sources, etc.). Compression is conducted to the parameters at which the compressibility coefficient of the coolant will have a value equal to 1. The heating coefficient increases to 14-16. The operational cycles of the conventional and proposed heat pumps are graphically presented and compared. The point wherein the working medium comprises maximum potential energy and minimum kinetic energy is indicated. The compression of the working medium from this point allows maximum using the forces of molecular attraction of the working medium allowing thereby to reduce the work spent for compression. The following competitive advantages of the new design have been found: increasing the heating coefficient to produce energy by minimum input, considerable decreasing the cost of making by simplifying the design, a possibility of creating new types of products in the course of implementing the projects using heat pumps. A conclusion is made about necessity of developing and industrial producing the proposed heat pumps with an increases heating coefficient.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation