Техніка та енергетика

Відновлювані джерела енергії Киргизстану та енергопостачання сільських споживачів

Назгуль Темірбаєва, Максат Садиков, Жанарбек Осмонов, Ісман Осмонов, Урмат Карасартов
Завантажити статтю
Анотація

Це дослідження оцінює потенціал відновлюваних джерел енергії в Киргизстані та досліджує їх застосування для забезпечення енергопостачання сільських споживачів. Для цього дослідження використовувалися апроксимація параболічної функції зміни сонячної радіації, статистичне опрацювання даних про середньобагаторічні витрати води малих річок, а також розрахунок обсягу гною, що виділяється, і його переробка на біогаз і біодобрива для оцінки їхнього потенціалу в сільському господарстві та впливу на екологію. У Киргизстані, розташованому між 40 і 68° північної широти, рівномірно розподілені сонячна радіація, малі річки та біомаса, що мають значні поновлювані ресурси. Розподіл сонячної радіації на території відповідає нормальному закону із середньомісячним математичним очікуванням 175.79 кВт*год/(м²*місяць) і середньоквадратичним відхиленням 92.44 кВт*год/(м²*місяць). У середньому, кожен квадратний метр геліоенергетичної установки здатний виробляти 0.451 кВт*год енергії. Інтервали середньої витрати води між малими річками Киргизстану відповідають показовому закону розподілу з математичним очікуванням 3.112 м³/с і середньоквадратичним відхиленням 2.46 м³/с. Під час природного зниження витрати води до 0.652 м³/с, низьконапірна мікрогідроелектростанція (з напором води від 1 до 2 м) може генерувати енергію потужністю до 8.95 кВт. Загальне споживання біогазу середньостатистичним фермерським господарством у Киргизстані та його витрата для підігріву сировини в біореакторі в холодні періоди року коливається від 16.34 до 18.93 кг на годину. Цей попит на біогаз задовольняється за рахунок виробництва власної сировини (гною тварин) за допомогою компактних біогазових установок з реакторами об’ємом до 20 м³. Ці факти свідчать про те, що використання вищезазначених поновлюваних джерел енергії в Киргизстані може забезпечити автономне енергопостачання віддалених сільських споживачів і сприяти розв’язанню наявних екологічних проблем, а також енергозбереженню

Ключові слова

джерела сонячної енергії, сонячні колектори, водотоки, мікрогідроелектростанції, біологічні ресурси

ЦИТУВАТИ
Temirbaeva, N., Sadykov, M., Osmonov, Zh., Osmonov, Y., & Karasartov, U. (2024). Renewable energy sources in Kyrgyzstan and energy supply to rural consumers. Machinery & Energetics, 15(3), 22-32. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2024.22
Використані джерела

[1] Ahmed, A., Ge, T., Peng, J., Yan, W.C., Tee, B.T., & You, S. (2022). Assessment of the renewable energy generation towards net-zero energy buildings: A review. Energy and Buildings, 256, article number 111755. doi: 10.1016/j.enbuild.2021.111755.

[2] Ang, T.Z., Salem, M., Kamarol, M., Das, H.S., Nazari, M.A., & Prabaharan, N. (2022). A comprehensive study of renewable energy sources: Classifications, challenges and suggestions. Energy Strategy Reviews, 43, article number 100939. doi: 10.1016/j.esr.2022.100939.

[3] Asrami, R.F., Sohani, A., Saedpanah, E., & Sayyaadi, H. (2021). Towards achieving the best solution to utilize photovoltaic solar panels for residential buildings in urban areas. Sustainable Cities and Society, 71, article number 102968. doi: 10.1016/j.scs.2021.102968.

[4] Bacherikov, Y.Y., Okhrimenko, O., Liubchenko, O., Ponomarenko, V., Tarasov, G., Sadigov, A., Ahmadov, F., Naghiyev, J., Kidalov, V., Lyubchyk, S., & Lyubchyk, A. (2024). Implementation of cyclical processes in the moisture electricity generation for continuous operation. Energy Technology, 12(4), article number 2301245. doi: 10.1002/ente.202301245.

[5] Bumharter, C., Bolonio, D., Amez, I., Martínez, M.J.G., & Ortega, M.F. (2023). New opportunities for the European Biogas industry: A review on current installation development, production potentials and yield improvements for manure and agricultural waste mixtures. Journal of Cleaner Production, 388, article number 135867. doi: 10.1016/j.jclepro.2023.135867.

[6] Elkadeem, M.R., Younes, A., Mazzeo, D., Jurasz, J., Campana, P.E., Sharshir, S.W., & Alaam, M.A. (2022). Geospatial-assisted multi-criterion analysis of solar and wind power geographical-technical-economic potential assessment. Applied Energy, 322, article number 119532. doi: 10.1016/j.apenergy.2022.119532.

[7] Erdiwansyah, Mahidin, Husin, H., Nasaruddin, Zaki, M., & Muhibbuddin. (2021). A critical review of the integration of renewable energy sources with various technologies. Protection and Control of Modern Power Systems, 6, article number 3. doi: 10.1186/s41601-021-00181-3.

[8] Florio, P., Peronato, G., Perera, A., Di Blasi, A., Poon, K.H., & Kämpf, J.H. (2021). Designing and assessing solar energy neighborhoods from visual impact. Sustainable Cities and Society, 71, article number 102959. doi: 10.1016/j.scs.2021.102959.

[9] Grob, L., Papadea, K., Braun, P., & Windhab, E.J. (2021). Influence of local convective heat flux on solidification, contraction and wall detachment behavior of molded chocolate during air cooling. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 68, article number 102629. doi: 10.1016/j.ifset.2021.102629.

[10] Ha, Y.H., & Kumar, S.S. (2021). Investigating decentralized renewable energy systems under different governance approaches in Nepal and Indonesia: How does governance fail? Energy Research & Social Science, 80, article number 102214. doi: 10.1016/j.erss.2021.102214.

[11] Ismayilov, G.G., Fataliyev, V.M., & Iskenderov, E.K. (2019). Investigating the impact of dissolved natural gas on the flow characteristics of multicomponent fluid in pipelines. Open Physics, 17(1), 206-213. doi: 10.1515/phys-2019-0021.

[12] Jaiswal, K.K., Chowdhury, C.R., Yadav, D., Verma, R., Dutta, S., Jaiswal, K.S., Sangmesh, N., & SelvaKumar, K.K. (2022). Renewable and sustainable clean energy development and impact on social, economic, and environmental health. Energy Nexus, 7, article number 100118. doi: 10.1016/j.nexus.2022.100118.

[13] Kaewpraek, C., Ali, L., Rahman, M.A., Shakeri, M., Chowdhury, M.S., Jamal, M.S., Mia, M.S., Pasupuleti, J., Dong, L.K., & Techato, K. (2021). The effect of plants on the energy output of green roof photovoltaic systems in tropical climates. Sustainability, 13(8), article number 4505. doi: 10.3390/su13084505.

[14] Kamal, M.M., Ashraf, I., & Fernandez, E. (2022). Planning and optimization of microgrid for rural electrification with integration of renewable energy resources. Journal of Energy Storage, 52, article number 104782. doi: 10.1016/j.est.2022.104782.

[15] Karatayev, M., Clarke, M., Salnikov, V., Bekseitova, R., & Nizamova, M. (2022). Monitoring climate change, drought conditions and wheat production in Eurasia: The case study of Kazakhstan. Heliyon, 8(1), article number e08660. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e08660.

[16] Kishore, T.S., Patro, E.R., Harish, V.S.K.V., & Haghighi, A.T. (2021). A comprehensive study on the recent progress and trends in development of small hydropower projects. Energies, 14(10), article number 2882. doi: 10.3390/en14102882.

[17] Li, G., Li, M., Taylor, R., Hao, Y., Besagni, G., & Markides, C. (2022). Solar energy utilisation: Current status and roll-out potential. Applied Thermal Engineering, 209, article number 118285. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118285.

[18] Li, L., & Zhang, S. (2021). Techno-economic and environmental assessment of multiple distributed energy systems coordination under centralized and decentralized framework. Sustainable Cities and Society, 72, article number 103076. doi: 10.1016/j.scs.2021.103076.

[19] Majeed, Y., Khan, M.U., Waseem, M., Zahid, U., Mahmood, F., Majeed, F., Sultan, M., & Raza, A. (2023). Renewable energy as an alternative source for energy management in agriculture. Energy Reports, 10, 344-359. doi: 10.1016/j.egyr.2023.06.032.

[20] Matiichuk, L. (2022). Structure and functioning system of the fuel and energy complex of Ukraine. Innovation and Sustainability, 2(4), 109-118. doi: 10.31649/ins.2022.4.109.118.

[21] Mehta, K., Ehrenwirth, M., Missall, S., Degembaeva, N., Akmatov, K., & Zörner, W. (2021). Energy profiling of a high-altitude Kyrgyz community: Challenges and motivations to preserve floodplain ecosystems based on household survey. Sustainability, 13(23), article number 13086. doi: 10.3390/su132313086.

[22] Meier, J.N., Lehmann, P., Süssmuth, B., & Wedekind, S. (2023). Wind power deployment and the impact of spatial planning policies. Environmental & Resource Economics, 87(2), 491-550. doi: 10.1007/s10640-023-00820-3.

[23] Ministry of Energy and Industry of the Kyrgyz Republic. (2022). Final report: Master plan for complex development of the energy sector of the Kyrgyz Republic. Retrieved from https://minenergo.gov.kg/media/uploads/2022/12/07/mp-kr-finalreport-rev5_v2_en_website_hQEeGIO.pdf.

[24] Ministry of Water Resources, Agriculture and Processing Industry of the Kyrgyz Republic. (2021). Foreign trade turnover of the Kyrgyz Republic in January-December 2020 totaled 21,428.4 million KGS. Retrieved from https://agro.gov.kg/ru/1666/.

[25] Nasir, B.A. (2021). Generating electricity from micro-hydro power stations to feed the isolated areas of the national network. Journal of Energy Research and Reviews, 8(4), 17-20. doi: 10.9734/jenrr/2021/v8i430217.

[26] Pasetto, M., Baek, J., Chen, J.S., Wei, H., Sherburn, J.A., & Roth, M.J. (2021). A Lagrangian/semi-Lagrangian coupling approach for accelerated meshfree modelling of extreme deformation problems. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 381, article number 113827. doi: 10.1016/j.cma.2021.113827.

[27] Riva, F., Magrizos, S., Rubel, M.R.B., & Rizomyliotis, I. (2022). Green consumerism, green perceived value, and restaurant revisit intention: Millennials’ sustainable consumption with moderating effect of green perceived quality. Business Strategy and the Environment, 31(7), 2807-2819. doi: 10.1002/bse.3048.

[28] Shahbaz, M., Topcu, B.A., Sarıgül, S.S., & Vo, X.V. (2021). The effect of financial development on renewable energy demand: The case of developing countries. Renewable Energy, 178, 1370-1380. doi: 10.1016/j.renene.2021.06.121.

[29] Shakulikova, G.T., & Akhmetov, S.M. (2021). The role of the “green economy” in the sustainable development of the ecological and economic system of Kazakhstan. Oil and Gas, 6(126), 13-37. doi: 10.37878/2708-0080/2021-6.01.

[30] 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.

[31] Streimikiene, D., Baležentis, T., Volkov, A., Morkūnas, M., Žičkienė, A., & Streimikis, J. (2021). Barriers and drivers of renewable energy penetration in rural areas. Energies, 14(20), article number 6452. doi: 10.3390/en14206452.

[32] Uçkan, İ., & Yousif, A.A. (2020). Investigation of the effect of various solar collector types on a solar absorption cooling system. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 43(7), 875-892. doi: 10.1080/15567036.2020.1766599.

[33] World Bank. (2024). World Bank provides additional support for improving rural water services in the Kyrgyz Republic. Retrieved from https://www.worldbank.org/en/news/press-release/2024/01/31/kyrgyz-republic-second-additional-financing-for-the-sustainable-rural-water-supply-and-sanitation-development-project.

[34] Yang, Q., Wang, H., Wang, T., Zhang, S., Wu, X., & Wang, H. (2021). Blockchain-based decentralized energy management platform for residential distributed energy resources in a virtual power plant. Applied Energy, 294, article number 117026. doi: 10.1016/j.apenergy.2021.117026.

[35] Yaremova, M., Tarasovych, L., Kilnitska, O., Buluy, O., & Kravchuk, N. (2024). Global trends in the development of a sustainable bioeconomy for rural growth in Ukraine. Scientific Horizons, 27(3), 117-129. doi: 10.48077/scihor3.2024.117.

[36] Zakeri, B., Gissey, G.C., Dodds, P.E., & Subkhankulova, D. (2021). Centralized vs. distributed energy storage – Benefits for residential users. Energy, 236, article number 121443. doi: 10.1016/j.energy.2021.121443.

[37] Zhao, J., Patwary, A. K., Qayyum, A., Alharthi, M., Bashir, F., Mohsin, M., Hanif, I., & Abbas, Q. (2022). The determinants of renewable energy sources for the fueling of green and sustainable economy. Energy, 238, article number 122029. doi: 10.1016/j.energy.2021.122029.

[38] Zhu, Q.L., Wu, B., Pisutpaisal, N., Wang, Y.W., Ma, K.D., Dai, L.C., Qin, H., Tan, F.R., Maeda, T., Xu, Y.S., Hu, G.Q., & He, M.X. (2021). Bioenergy from dairy manure: Technologies, challenges and opportunities. Science of the Total Environment, 790, article number 148199. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.148199.