Техніка та енергетика

Інноваційні технології для підвищення енергоефективності та безпеки військових об'єктів

Олег Семененко, Олексій Ноздрачов, Ірина Чернишова, Андрій Мельниченко, Дмитро Момот
Завантажити статтю
Анотація

Метою даного дослідження був аналіз потенціалу інноваційних рішень для оптимізації енергетичних процесів та посилення систем безпеки на військових об'єктах. В ході дослідження було проаналізовано наукові праці, звіти та публікації з питань енергетики та кібертехнологій, за допомогою порівняльного аналізу підходів до впровадження відновлюваних джерел енергії, інтелектуальних систем управління та автоматизованих технологій на військових об'єктах. Результати дослідження підтвердили, що відновлювані джерела енергії (сонячні панелі, вітрогенератори) зменшують залежність від викопних видів палива та підвищують автономність баз. Інтелектуальні системи управління енергією оптимізують витрати і підвищують ефективність використання ресурсів. Мікромережі забезпечують стабільне електропостачання навіть у разі відключень. Захист критичної інфраструктури з використанням багаторівневих систем кібербезпеки та штучного інтелекту значно знижує ризик атак. Було підкреслено, що мікромережі знижують ризик відключення електроенергії під час кризових ситуацій або кібератак, дозволяючи швидко переходити на резервні джерела енергії. Інноваційні ізоляційні матеріали та енергоефективне обладнання зменшують операційні витрати та покращують умови праці персоналу. Кіберзахист критичних енергетичних систем на військових об'єктах включає багаторівневі протоколи, моніторинг мережевої активності та технології шифрування для запобігання кібератакам. Використання штучного інтелекту для аналізу загроз дозволяє оперативно виявляти аномалії та реагувати на них. Доведено, що інноваційні технології є ключовими для забезпечення енергетичної незалежності, безпеки та ефективності військових об'єктів. Результати дослідження можуть бути використані для оптимізації енергоспоживання та підвищення рівня автономності військових баз, що забезпечить стабільність роботи об'єктів навіть у складних умовах або у випадках відсутності доступу до зовнішніх джерел енергії

Ключові слова

відновлювальні джерела енергії, мікромережі, кібербезпека, автономні системи накопичення енергії, захист критичної інфраструктури, штучний інтелект

ЦИТУВАТИ
Semenenko, O., Nozdrachov, O., Chernyshova, I., Melnychenko, A., & Momot, D. (2024). Innovative technologies to improve energy efficiency and security of military facilities. Machinery & Energetics, 15(4), 147-156. https://doi.org/10.31548/machinery/4.2024.147
Використані джерела

[1] Affum, E.A., Agyeman-Prempeh, K., Adumatta, C., Ntiamoah-Sarpong, K., & Dzisi, J. (2021). Smart home energy management system based on the Internet of Things (IoT). International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 12(2), 722-730. doi: 10.14569/ijacsa.2021.0120290.

[2] Azzuni, A., & Breyer, C. (2021). Global energy security index and its application on national level. Energies, 13(10), article number 2502. doi: 10.3390/en13102502.

[3] Belousova, K. (2022). A large floating SES was launched at the US military base. Retrieved from https://ecopolitic.com.ua/ua/news/na-vijskovij-bazi-ssha-zapustili-veliku-plavuchu-ses/.

[4] Boiko, S., Kasatkina, І., & Danilin, О. (2023). Aspects of reconfiguration of electrical supply systems when implementing distributed generation sources in the terms of distribution networks of enterprises. Journal of Kryvyi Rih National University, 21(1), 169-174. doi: 10.31721/2306-5451-2023-1-56-169-174.

[5] Clover, L., Moore-Callaway, S., Oksenvaag, E., Oliver, J., & Soler, E. (2024). Envisioning the U.S. army’s transition to electrification and carbon neutrality by 2035. Retrieved from https://media.defense.gov/2024/Aug/30/2003535966/-1/-1/0/FINAL%20REPORT_%20FOR%20HON%20JACOBSON%20V2%202.PDF.

[6] Defense Advanced Research Projects Agency. (2023). AIR: Artificial Intelligence Reinforcements. Retrieved from https://www.darpa.mil/research/programs/artificial-intelligence-reinforcements.

[7] European Defence Agency. (2024). Sustaining Europe’s armed forces. Retrieved from https://eda.europa.eu/webzine/issue11/in-the-field/sustaining-europe-s-armed-forces.

[8] Government of Canada. (2020). Defence Energy and Environment Strategy. Retrieved from https://www.canada.ca/en/department-national-defence/corporate/reports-publications/dees/2-energy.html.

[9] Government of the United Kingdom. (2024). Defence: Sustainability as a competitive advantage. Retrieved from https://www.gov.uk/government/publications/defence-sustainability-as-a-competitive-advantage/defence-sustainability-as-a-competitive-advantage.

[10] Hemmati, A., & Rahmani, A.M. (2022). The Internet of Autonomous Things applications: A taxonomy, technologies, and future directions. Internet of Things, 20, article number 100635. doi: 10.1016/j.iot.2022.100635.

[11] Huang, S.-W., Chung, Y.-F., & Wu, T.-H. (2021). Analyzing the relationship between energy security performance and decoupling of economic growth from CO2 emissions for OECD countries. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 152, article number 111633. doi: 10.1016/j.rser.2021.111633.

[12] Ige, A.B., Kupa, E., & Ilori, O. (2024). Analyzing defense strategies against cyber risks in the energy sector: Enhancing the security of renewable energy sources. International Journal of Science and Research Archive, 12(1), 2978-2995. doi: 10.30574/ijsra.2024.12.1.1186.

[13] International Renewable Energy Agency. (2024). Critical materials for renewable energy: Improving data governance. Retrieved from https://www.irena.org/Publications/2024/Oct/Critical-materials-for-renewable-energy-Improving-data-governance.

[14] Isiksal, A.Z. (2021). Testing the effect of sustainable energy and military expenses on environmental degradation: Evidence from the states with the highest military expenses. Environmental Science and Pollution Research, 28, 20487-20498. doi: 10.1007/s11356-020-11735-7.

[15] Kanwal, S., Mehran, M.T., Hassan, M., Anwar, M., Raza Naqvi, S., & Khoja, A. (2022). An integrated future approach for the energy security of Pakistan: Replacement of fossil fuels with syngas for better environment and socio-economic development. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 156, article number 111978. doi: 10.1016/j.rser.2021.111978.

[16] Katalenich, S.M., & Jacobson, M.Z. (2022). Toward battery electric and hydrogen fuel cell military vehicles for land, air, and sea. Energy, 254, article number 124355. doi: 10.1016/j.energy.2022.124355.

[17] Krelina, M. (2021). Quantum technology for military applications. EPJ Quantum Technol, 8, article number 24. doi: 10.1140/epjqt/s40507-021-00113-y.

[18] Malik, S., Qasim, M., Saeed, H., Chang, Y., & Taghizadeh-Hesary, F. (2022). Energy security in Pakistan: Perspectives and policy implications from a quantitative analysis. Energy Policy, 144, article number 111552. doi: 10.1016/j.enpol.2020.111552.

[19] Metelskyi, I., & Kravchuk, M. (2023). Features of cybercrime and its prevalence in Ukraine. Law, Policy and Security, 1(1), 18-25.

[20] Mittal, V., & Davidson, A. (2020). Combining wargaming with modeling and simulation to project future military technology requirements. IEEE Transactions on Engineering Management, 68(4), 1195-1207. doi: 10.1109/TEM.2020.3017459.

[21] NATO. (2024). Cyber defence. Retrieved from https://www.nato.int/cps/uk/natohq/topics_78170.htm?selectedLocale=en.

[22] Norrrahim, M.N., Kasim, M.N., Knight, V.F., Ujang, F.A., Janudin, N., Razak, M.A., Shah, N.A., Noor, S., Jamal, S., Ong, K.K., & Yunus, W. (2021). Nanocellulose: The next super versatile material for the military. Materials Advances, 2, 1485-1506. doi: 10.1039/D0MA01011A.

[23] Nuchturee, Ch., Li, T., & Xia, H. (2020). Energy efficiency of integrated electric propulsion for ships – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 134, article number 110145. doi: 10.1016/j.rser.2020.110145.

[24] Prozuments, A., Borodinecs, A., & Krizmane, M. (2019). A review study on specific requirements for refurbishment of military buildings in cold climates. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 660, article number 012016. doi: 10.1088/1757-899X/660/1/012016.

[25] Qawaqzeh, M.Z., Szafraniec, A., Halko, S., Miroshnyk, O., & Zharkov, A. (2020). Modelling of a household electricity supply system based on a wind power plant. Przeglad Elektrotechniczny, 96(11), 36-40. doi: 10.15199/48.2020.11.08.

[26] Sandri, S., Hussam, H., & Alshyab, N. (2020). Sustainability of the energy sector in Jordan: Challenges and opportunities. Sustainability, 12(24), article number 10465. doi: 10.3390/su122410465.

[27] Saritas, O., & Burmaoglu, S. (2016). Future of sustainable military operations under emerging energy and security considerations. Technological Forecasting and Social Change, 102, 331-343. doi: 10.1016/j.techfore.2015.08.010.

[28] Serdyuk, V., Pavlovskyi, S., & Rudyk, S. (2024). Structural changes in the energy supply of the housing fund of Ukraine. Modern Technologies, Materials and Structures in Construction, 21(1), 145-153. doi: 10.31649/2311-1429-2024-1-145-152.

[29] Shah, S.F., Iqbal, M., & Aziz, Z. (2022). The role of machine learning and the internet of things in smart buildings for energy efficiency. Applied Sciences, 12(15), article number 7882. doi: 10.3390/app12157882.

[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] Soni, A. (2019). Disruptive energy technologies and military capabilities. In M. Kosal (Ed.), Disruptive and Game Changing Technologies in Modern Warfare (pp. 115-134). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-28342-1_7.

[32] Szafraniec, A., Halko, S., Miroshnyk, O., Figura, R., Zharkov, A., & Vershkov, O. (2021). Magnetic field parameters mathematical modelling of windelectric heater. Przeglad Elektrotechniczny, 97(8), 36-41. doi: 10.15199/48.2021.08.07.

[33] Tsuji, Y. (2024). Renewable energy and defense power in Japan. William & Mary Environmental Law and Policy Review, 38(3), 739-756.

[34] Tutak, M., & Brodny, J. (2022). Analysis of the level of energy security in the three seas initiative countries. Applied Energy, 311, article number 118649. doi: 10.1016/j.apenergy.2022.118649.

[35] Vasylieva, T., Pavlyk, V., Bilan, Y., Mentel, G., & Rabe, M. (2021). Assessment of energy efficiency gaps: The case for Ukraine. Energies, 14(5), article number 1323. doi: 10.3390/en14051323.

[36] Wang, K.-H., Su, C.-W., Lobonţ, O.-R., & Umar, M. (2021). Whether crude oil dependence and CO2 emissions influence military expenditure in net oil importing countries? Energy Policy, 153, article number 112281. doi: 10.1016/j.enpol.2021.112281.

[37] Wen, J., Zhao, X., Wang, Q.-J., & Chang, C.-P. (2021). The impact of international sanctions on energy security. Energy & Environment, 32(3), 458-480. doi: 10.1177/0958305X20937686.

[38] Yaghoubi, M., Khandakar, A., & Miao, Y. (2022). Wireless body area network (WBAN): A survey on architecture, technologies, energy consumption, and security challenges. Journal of Sensor and Actuator Networks, 11(4), article number 67. doi: 10.3390/jsan11040067.

[39] Zhang, L., Bai, W., Xiao, H., & Ren, J. (2021). Measuring and improving regional energy security: A methodological framework based on both quantitative and qualitative analysis. Energy, 227, article number 120534. doi: 10.1016/j.energy.2021.120534.

[40] Żuk, P., & Żuk, P. (2022). National energy security or acceleration of transition? Energy policy after the war in Ukraine. Commentary, 6(4), 709-712. doi: 10.1016/j.joule.2022.03.009.