Техніка та енергетика

Пошук інноваційних рішень для вдосконалення енергетичної системи України: світовий досвід

Людмила Михайлова, Ольга Завитій, Микола Горлачук, Дарія Вільчинська, Олег Кондратюк
Завантажити статтю
Анотація

Це дослідження аналізує світовий досвід впровадження інновацій в енергетичній сфері для виявлення ефективних рішень, які можуть бути застосовані для вдосконалення енергетичної системи України. Методи дослідження включали порівняльний аналіз міжнародного досвіду в енергетичному секторі, оцінку можливостей адаптації інноваційних технологій до українських умов, а також дослідження технічних і економічних аспектів інтеграції нових рішень. У дослідженні було проаналізовано досвід таких країн, як Німеччина, Данія, США, Фінляндія, Нідерланди, Швеція, Японія, Китай, Франція та Південна Корея, які досягли успіху у впровадженні інноваційних рішень в енергетичній сфері, зокрема в інтеграції відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), розвитку розумних мереж, децентралізації енергетики, технологій зберігання енергії та підвищення енергоефективності. Виявлено, що найефективніші підходи включають комплексне використання ВДЕ у поєднанні зі зберіганням енергії, що забезпечує стабільність енергопостачання навіть за умови нерівномірного виробництва електроенергії. Також підкреслено важливість розумних мереж для оптимізації розподілу енергії та зниження втрат. Децентралізація енергетики та розвиток енергетичних кооперативів сприяють підвищенню енергетичної безпеки та залученню громад. Дослідження також показало, що впровадження розумних систем управління енергією на рівні споживачів сприяє підвищенню гнучкості енергосистеми та ефективному реагуванню на коливання попиту. Крім того, виявлено, що успішна реалізація інноваційних проектів у енергетиці потребує підтримки держави через субсидії та регуляторні стимули. На основі світового досвіду зроблено висновок, що поєднання технічних рішень з ефективним управлінням та політичними ініціативами є ключовим для забезпечення сталого розвитку енергетичної системи України

Ключові слова

стабільність постачання, розумні мережі, децентралізація, моделі сталого розвитку, субсидії, політичні ініціативи

ЦИТУВАТИ
Mikhailova, L., Zavytii, O., Horlachuk, M., Vilchinska, D., & Kondratiuk, O. (2024). Search for innovative solutions to improve the energy system of Ukraine: World experience. Machinery & Energetics, 15(3), 103-116. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2024.103
Використані джерела

[1] Ahmad, T., & Zhang, D. (2021). Using the internet of things in smart energy systems and networks. Sustainable Cities and Society, 68, article number 102783. doi: 10.1016/j.scs.2021.102783.

[2] Amidu, M.A., Ali, M., Alkaabi, A.K., & Addad, Y. (2023). A critical assessment of nanoparticles enhanced phase change materials (NePCMs) for latent heat energy storage applications. Scientific Reports, 13(1), article number 7829. doi: 10.1038/s41598-023-34907-0.

[3] Belaïd, F., Ranjbar, Z., & Massié, C. (2021). Exploring the cost-effectiveness of energy efficiency implementation measures in the residential sector. Energy Policy, 150, article number 112122. doi: 10.1016/j.enpol.2020.112122.

[4] Berka, A., & Dreyfus, M. (2021). Decentralisation and inclusivity in the energy sector: Preconditions, impacts and avenues for further research. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 138, article number 110663. doi: 10.1016/j.rser.2020.110663.

[5] Blazy, R., Błachut, J., Ciepiela, A., Łabuz, R., & Papież, R. (2021). Thermal modernization cost and the potential ecological effect – Scenario analysis for thermal modernization in Southern Poland. Energies, 14(8), article number 2033. doi: 10.3390/en14082033.

[6] Butt, O.M., Zulqarnain, M., & Butt, T.M. (2021). Recent advancement in smart grid technology: Future prospects in the electrical power network. Ain Shams Engineering Journal, 12(1), 687-695. doi: 10.1016/j.asej.2020.05.004.

[7] Datta, U., Kalam, A., & Shi, J. (2021). A review of key functionalities of battery energy storage system in renewable energy integrated power systems. Energy Storage, 3(5), article number e224. doi: 10.1002/est2.224.

[8] Erdoğan, S., Çakar, N.D., Ulucak, R., Danish, & Kassouri, Y. (2021). The role of natural resources abundance and dependence in achieving environmental sustainability: Evidence from resource‐based economies. Sustainable Development, 29(1), 143-154. doi: 10.1002/sd.2137.

[9] Fan, B., Wu, T., Zhuang, Y., Peng, J., & Huang, K. (2021). The development of energy storage in China: Policy evolution and public attitude. Frontiers in Energy Research, 9, article number 797478. doi: 10.3389/fenrg.2021.797478.

[10] Farghali, M., Osman, A.I., Chen, Z., Abdelhaleem, A., Ihara, I., Mohamed, I.M., Yap, P.-S., & Rooney, D.W. (2023). Social, environmental, and economic consequences of integrating renewable energies in the electricity sector: A review. Environmental Chemistry Letters, 21(3), 1381-1418. doi: 10.1007/s10311-023-01587-1.

[11] Fouladvand, J., Ghorbani, A., Sarı, Y., Hoppe, T., Kunneke, R., & Herder, P. (2022). Energy security in community energy systems: An agent-based modelling approach. Journal of Cleaner Production, 366, article number 132765. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.132765.

[12] Fowlie, M., & Meeks, R. (2021). The economics of energy efficiency in developing countries. Review of Environmental Economics and Policy, 15(2), 238-260. doi: 10.1086/715606.

[13] Guertler, M.R., & Sick, N. (2021). Exploring the enabling effects of project management for SMEs in adopting open innovation – A framework for partner search and selection in open innovation projects. International Journal of Project Management, 39(2), 102-114. doi: 10.1016/j.ijproman.2020.06.007.

[14] Hannan, M.A., Al-Shetwi, A.Q., Begum, R.A., Ker, P.J., Rahman, S.A., Mansor, M., Mia, M.S., Muttaqi, K.M., & Dong, Z.Y. (2021). Impact assessment of battery energy storage systems towards achieving sustainable development goals. Journal of Energy Storage, 42, article number 103040. doi: 10.1016/j.est.2021.103040.

[15] Harguindéguy, J.B., & Wokuri, P. (2024). When politics determines policy success and failure. A comparison of offshore wind power in Denmark and Spain. Journal of Comparative Policy Analysis: Research and Practice, 26(5), 511-529. doi: 10.1080/13876988.2024.2372617.

[16] Ibrahim, R.L., Adebayo, T.S., Awosusi, A.A., Ajide, K.B., Adewuyi, A.O., & Bolarinwa, F.O. (2024). Investigating the asymmetric effects of renewable energy-carbon neutrality nexus: Can technological innovation, trade openness, and transport services deliver the target for Germany? Energy & Environment, 35(1), 185-206. doi: 10.1177/0958305X221127020.

[17] Judge, M.A., Khan, A., Manzoor, A., & Khattak, H.A. (2022). Overview of smart grid implementation: Frameworks, impact, performance and challenges. Journal of Energy Storage, 49, article number 104056. doi: 10.1016/j.est.2022.104056.

[18] Krug, M., Di Nucci, M.R., Caldera, M., & De Luca, E. (2022). Mainstreaming community energy: Is the renewable energy directive a driver for renewable energy communities in Germany and Italy? Sustainability, 14(12), article number 7181. doi: 10.3390/su14127181.

[19] Kumar, A., Sharma, S., Goyal, N., Singh, A., Cheng, X., & Singh, P. (2021). Secure and energy-efficient smart building architecture with emerging technology IoT. Computer Communications, 176, 207-217. doi: 10.1016/j.comcom.2021.06.003.

[20] Lamnatou, C., Chemisana, D., & Cristofari, C. (2022). Smart grids and smart technologies in relation to photovoltaics, storage systems, buildings and the environment. Renewable Energy, 185, 1376-1391. doi: 10.1016/j.renene.2021.11.019.

[21] Lazor, O., Zabolotnyy, A., & Zubar, I. (2024). The role of critical infrastructure in ensuring the state policy of food security in Ukraine. Current Issues in Modern Science, 22(4), 393-408. doi: 10.52058/2786-6300-2024-4(22)-393-408.

[22] Lundmark, R., Anderson, S., Hjort, A., Lönnqvist, T., Ryding, S.O., & Söderholm, P. (2021). Establishing local biogas transport systems: Policy incentives and actor networks in Swedish regions. Biomass and Bioenergy, 145, article number 105953. doi: 10.1016/j.biombioe.2020.105953.

[23] Meliani, M., Barkany, A.E., Abbassi, I.E., Darcherif, A.M., & Mahmoudi, M. (2021). Energy management in the smart grid: State-of-the-art and future trends. International Journal of Engineering Business Management, 13. doi: 10.1177/18479790211032920.

[24] Mykhailova, L., & Dumanskyi, O. (2024). Innovative technologies in green energy: Prospects and challenges. Science and Technology Today, 30(2), 899-909. doi: 10.52058/2786-6025-2024-2(30)-899-909.

[25] Panda, D.K., & Das, S. (2021). Smart grid architecture model for control, optimization and data analytics of future power networks with more renewable energy. Journal of Cleaner Production, 301, article number 126877. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.126877.

[26] Park, J., Woo, J., & Jin, T. (2023). Assessing electricity reduction program under the presence of the other energy saving programs using quasi-experimental design: A case study of South Korea. Energy Efficiency, 16(3), article number 9. doi: 10.1007/s12053-023-10094-9.

[27] Rabbi, M.F., Popp, J., Máté, D., & Kovács, S. (2022). Energy security and energy transition to achieve carbon neutrality. Energies, 15(21), article number 8126. doi: 10.3390/en15218126.

[28] Sahoo, S., & Timmann, P. (2023). Energy storage technologies for modern power systems: A detailed analysis of functionalities, potentials, and impacts. IEEE Access, 11, 49689-49729. doi: 10.1109/ACCESS.2023.3274504.

[29] Selvakumar, R.D., Wu, J., & Alkaabi, A.K. (2024). Electrohydrodynamic acceleration of charging process in a latent heat thermal energy storage module. Applied Thermal Engineering, 242, article number 122475. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.122475.

[30] Shahini, E., Fedorchuk, M., Hruban, V., Fedorchuk, V., & Sadovoy, O. (2024). Renewable energy opportunities in Ukraine in the context of blackouts. International Journal of Environmental Studies, 81(1), 125-133. doi: 10.1080/00207233.2024.2320021.

[31] Shao, Y., & Chen, Z. (2022). Can government subsidies promote the green technology innovation transformation? Evidence from Chinese listed companies. Economic Analysis and Policy, 74, 716-727. doi: 10.1016/j.eap.2022.03.020.

[32] Shram, О., & Kachan, Yu. (2023). Determination of appropriate energy storage devices in the power grids of industrial enterprises. Journal of Kryvyi Rih National University, 21(2), 52-59. doi: 10.31721/2306-5451-2023-1-57-52-59.

[33] Stepanov, D., Stepanova, N., Onykiienko, S., & Martynenko, V. (2023). Indicators of energy efficiency of public building. Modern Technologies, Materials and Structures in Construction, 20(1), 134-139. doi: 10.31649/2311-1429-2023-1-134-139.

[34] Stoliarov, O. (2024). Efficient electricity generation forecasting from solar power plants using technology: Integration, benefits and prospects. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 29(1), 73-85. doi: 10.62660/bcstu/1.2024.73.

[35] Sun, H., Edziah, B.K., Kporsu, A.K., Sarkodie, S.A., & Taghizadeh-Hesary, F. (2021). Energy efficiency: The role of technological innovation and knowledge spillover. Technological Forecasting and Social Change, 167, article number 120659. doi: 10.1016/j.techfore.2021.120659.

[36] Treshchov, M. (2024). Modernization of the energy sector as a priority direction of the post-war reconstruction of Ukraine. Scientific Bulletin: State Administration, 1(15), 28-45. doi: 10.33269/2618-0065-2024-1(15)-28-45.

[37] Tuomela, S., de Castro Tomé, M., Iivari, N., & Svento, R. (2021). Impacts of home energy management systems on electricity consumption. Applied Energy, 299, article number 117310. doi: 10.1016/j.apenergy.2021.117310.

[38] Warbroek, B., Holmatov, B., Vinke-de Kruijf, J., Arentsen, M., Shakeri, M., de Boer, C., Flacke, J., & Dorée, A. (2023). From sectoral to integrative action situations: An institutional perspective on the energy transition implementation in the Netherlands. Sustainability Science, 18(1), 97-114. doi: 10.1007/s11625-022-01272-2.

[39] Wu, Q., He, T., Zhang, Y., Zhang, J., Wang, Z., Liu, Y., Zhao, L., Wu, Y., & Ran, F. (2021). Cyclic stability of supercapacitors: Materials, energy storage mechanism, test methods, and device. Journal of Materials Chemistry A, 9(43), 24094-24147. doi: 10.1039/D1TA06815F.

[40] Zhang, C., Wang, Z., Su, W., & Dalia, S. (2024). Differentiated power rationing or seasonal power price? Optimal power allocation solution for Chinese industrial enterprises based on the CSW-DEA model. Applied Energy, 353, article number 122150. doi: 10.1016/j.apenergy.2023.122150.

[41] Zhang, Z., Ding, T., Zhou, Q., Sun, Y., Qu, M., Zeng, Z., Ju, Y., Li, L., Wang, K., & Chi, F. (2021). A review of technologies and applications on versatile energy storage systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 148, article number 111263. doi: 10.1016/j.rser.2021.111263.