Научный архив: статьи

В статье рассматривается подход стран Северной Африки к развитию возобновляемых источников энергии (ВИЭ), являющихся составной частью продвигаемой Западом повестки так называемой «зеленой энергетики». Показано, что существует ряд факторов, усиливающих необходимость развития ВИЭ в регионе, в том числе неустойчивое макроэкономическое положение, рост населения и урбанизация, климатические изменения, политика Евросоюза, направленная на географическую диверсификацию поставщиков энергии и переориентация западных стран на альтернативные источники энергии. Вместе с тем энергопереход несет в себе значительные риски, как для функционирования энергосистем, так и для экономики. Развитие «зеленой энергетики» требует крупных, зачастую недоступных африканским странам инвестиций, получения ими дорогостоящих технологий; при этом включение ВИЭ в энергосистемы делает последние менее стабильными из-за зависимости от погодных изменений. Кроме того, страны Северной Африки обладают собственными углеводородными ресурсами, отказ от использования которых просто нелогичен. По себестоимости «зеленая энергетика» дороже традиционной. В этой связи безусловное следование в фарватере западной энергетической политики и климатической повестки не может считаться оптимальным сценарием для стран региона. Исследование показало, что страны Северной Африки, объявив об излишне амбициозных целях по развитию ВИЭ, столкнулись с неспособностью выполнения планов. В этой связи задача развития «зеленой энергетики» не должна быть более значимой, чем задача поддержания функционирования энергетической отрасли в целом, и ВИЭ должны не замещать, а только дополнять традиционную энергетику.

В настоящее время использование основных средств промышленными предприятиями стало важным фактором для обеспечения их конкурентоспособности. Однако, имеются существенные сложности в эффективном использовании этих средств, которые оказывают негативное влияние на производственные процессы и результаты деятельности предприятий. Поэтому статья призвана проанализировать основные проблемы эффективного использования основных средств промышленными предприятиями в контексте цифровой экономики, а также предложить возможные пути их решения. Анализ проблем эффективного использования основных средств промышленных предприятий в контексте цифровой экономики является весьма актуальной научной темой по следующим причинам. Во-первых, переход к цифровой экономике предъявляет новые требования к основным средствам промышленных предприятий. Активное внедрение цифровых технологий, роботизация и автоматизация производственных процессов вызывают необходимость в обновлении и модернизации основных производственных фондов. От эффективности использования основных средств зависит конкурентоспособность, финансовые результаты и перспективы развития промышленных предприятий в условиях цифровой экономики. Во-вторых, многие промышленные предприятия в России характеризуются высоким уровнем износа и устаревания основных производственных фондов. Это негативно сказывается на качестве и объемах выпускаемой продукции, производительности труда, энергоэффективности и экологичности производства. Поэтому особую актуальность приобретает поиск путей обновления и эффективного использования основных средств предприятий. Процессы цифровизации экономики создают как новые возможности, так и вызовы для промышленных предприятий. Для эффективного функционирования в условиях цифровой экономики требуется адаптация бизнес-моделей, бизнес-процессов, организационных структур и корпоративной культуры предприятий. Это, в свою очередь, предъявляет дополнительные требования к основным производственным фондам, что создает научный интерес для проведения исследований в этой области.

Рассмотрены проблемы энергетической эффективности гальванического участка промышленного предприятия с мелкосерийным характером производства. Проведен анализ потребляемых гальваническим участком энергоресурсов. Определены коэффициенты загрузки гальванических ванн в целом по участку и для каждой операции нанесения металлопокрытий в отдельности. Выявлена связанная с неравномерностью загрузки оборудования причина низкой энергоэффективности теплоснабжения участка, обусловленная невозможностью регулирования потребления тепловой энергии при централизованном пароснабжении. Составлен энергетический баланс теплообеспечения технологического процесса гальванического нанесений металлопокрытий для двух режимов работы технологического оборудования: вывода на режим и поддержании режима. Определены необходимые энергозатраты для нагрева гальванических ванн до номинальных температур, регламентируемых технологией процесса нанесения металлопокрытий, и энергозатраты, необходимые для стабилизации температурного режима процесса электролиза с учетом номенклатуры обрабатываемых деталей, продолжительности рабочего цикла, требуемой толщины и физических характеристик гальванического покрытия. Рассмотрены варианты децентрализованного теплоснабжения гальванических ванн с учетом технологических температур, коэффициентов загрузки и последовательности проведения операций нанесения металлопокрытий. Определен рациональный способ организации неравномерной загрузки гальванических ванн и технологического энергопотребления при децентрализованном теплоснабжении производственного участка. Установлен допустимый уровень снижения КПД промышленных серийных теплоисточников при повышенной неравномерности загрузки технологического оборудования. Предложен способ утилизации невостребованного технологического тепла в системе горячего водоснабжения с целью стабилизации КПД источников теплоснабжения на уровне, близком к номинальному Определен экономический эффект от утилизации невостребованного технологического тепла на нужды горячего водоснабжения и отопления гальванического участка.

В связи с тем, что региональные энергосистемы являются сложными динамическими системами, функционирующими в условиях постоянных изменений внешней среды, возникает необходимость выработки сложных управленческих решений и проведения системного анализа эффективности, что невозможно без совершенствования математических моделей динамики капитальных, трудовых и топливных ресурсов, оказывающих наибольшее влияние на выпуск энергии энергосистемой.

В работе проведен анализ существующих методов математического описания динамики основных ресурсов и их недостатков. Рассмотрены ковариационно-стационарные модели временных рядов в форме разностных уравнений с детерминированным полиномиальным трендом. Приведены результаты математического моделирования динамики капитальных, трудовых и топливных ресурсов на основе статистических данных деятельности энергосистемы Самарской области, публикуемых в ежегодной отчетности региональных министерств и энергетических компаний, и проведен их анализ.
На основе сравнительного анализа математических моделей были выбраны наиболее эффективные модели динамики капитальных, трудовых и топливных ресурсов, обладающие наилучшими прогнозными качествами.

Также в работе описана одноконтурная имитационная модель системы управления энергосистемой на основе формирования инвестиций на обновление капитальных ресурсов, а также система поддержки принятия решений (СППР), позволяющая формировать математически обоснованные управленческие решения.

В статье рассмотрена проблема энергоэффективности в цепочке от производства удобрений до их логистики, применения, производства и утилизации отходов на основании накопленного за последние годы огромного массива данных о выбросах парниковых газов (ПГ), в первую очередь CO2 и метана. Показано, что выбросы углекислого газа происходят, прежде всего, при сжигании топлива, а также при использовании метана и CO2 в качестве прекурсоров для азотных удобрений. При этом выбросы ПГ можно рассматривать как меру энергоэффективности при оценке жизненного цикла минеральных удобрений. Соответствующие примеры приведены в тексте статьи.

Сегодня эффективная промышленная добыча полезных ископаемых в Российской Федерации напрямую зависит от надежной работы электроприводов горных машин и их вспомогательного оборудования. Ввиду непрекращающегося роста спроса на уголь и ценные металлы, жестких экологических требований для их получения ставятся задачи рационального потребления электроэнергии, повышения производительности добычи полезных ископаемых, анализа и разработки новых технико-технологических методик исполнения электроприводов горных машин.

Организация потребления тепловой энергии в жилых зданиях довольно затратна, поэтому тема рационального использования тепловой энергии и энергосбережения не теряет актуальности для всех регионов страны. На примере изучения динамики теплопотребления в энергоэффективных многоэтажных домах городов Томска и Будённовска показана необходимость скорейшего внедрения энергосберегающих мероприятий. В связи с возрастанием потребностей и ураганным ростом цен на тепловую энергию в сфере жилищно-коммунального хозяйства требуется усиление активной деятельности в области автоматического регулирования теплоснабжения, поскольку оно даёт наибольшую экономию энергии по сравнению с теплозащитой.

Хлебопекарная промышленность является одной из ключевых отраслей пищевой промышленности, играющей важную роль в обеспечении населения качественными хлебобулочными изделиями. Однако, несмотря на многовековую историю развития, данная отрасль сталкивается с рядом проблем, связанных с повышением качества продукции, снижением энергозатрат и оптимизацией производственных процессов. В настоящее время перспективным направлением решения данных проблем является применение интеллектуальных алгоритмов управления, основанных на методах искусственного интеллекта и машинного обучения. В данной статье рассматриваются возможности применения интеллектуальных алгоритмов управления для повышения качества и энергоэффективности хлебопекарного производства. Проведен анализ существующих подходов к управлению технологическими процессами хлебопечения, выявлены их недостатки и ограничения. Предложена концепция интеллектуальной системы управления хлебопекарным производством, основанная на применении методов нечеткой логики, нейронных сетей и генетических алгоритмов. Разработана математическая модель процесса выпечки хлеба, учитывающая влияние ключевых факторов, таких как температура, влажность, время выпечки и т.д. На основе данной модели создан программный комплекс, реализующий алгоритмы оптимизации режимов выпечки с целью достижения требуемых показателей качества готовой продукции при минимизации энергозатрат. Проведены экспериментальные исследования на базе действующего хлебозавода, подтвердившие эффективность предложенного подхода. Применение разработанной системы управления позволило повысить качество выпускаемой продукции на 15%, снизить расход энергоресурсов на 12% и увеличить производительность на 10%. Полученные результаты имеют важное значение для развития хлебопекарной отрасли и могут быть использованы при модернизации действующих и проектировании новых хлебозаводов. Дальнейшие исследования будут направлены на расширение функциональных возможностей разработанной системы, в частности, на реализацию адаптивных алгоритмов управления, учитывающих изменение характеристик сырья и условий внешней среды в реальном времени.

Цифровые двойники представляют собой перспективный инструмент для оптимизации производственных процессов, в том числе в хлебопекарной промышленности. Целью данного исследования является разработка и апробация методики создания цифровых двойников хлебопекарных линий для повышения эффективности их функционирования. В работе использован комплекс методов математического моделирования, компьютерного симулирования и машинного обучения. На основе детального анализа технологических процессов и оборудования хлебозавода «ТОНОЯН» построены динамические модели ключевых производственных участков. Проведена серия экспериментов по оптимизации параметров работы жиловочного и тестоприготовительного отделений. Внедрение цифровых двойников на предприятии позволило: 1) снизить расход муки на 2,5% при сохранении качества готовой продукции; 2) повысить производительность линий на 5,7% за счет минимизации простоев; 3) сократить удельное энергопотребление на 4,1%. Предложенный подход может быть масштабирован на хлебопекарные производства различного типа. Для достижения максимального эффекта требуется адаптация моделей к специфике конкретных предприятий и активное вовлечение персонала в процесс цифровой трансформации.

В статье представлены инновационные методы адаптивного скользящего режима управления вентильными двигателями, нацеленные на минимизацию энергопотребления и повышение производительности в хлебопекарной индустрии. В основе предложенных решений лежит динамическая корректировка параметров управления в зависимости от условий нагрузки и термодинамического состояния установок. Применение методов верифицировалось на репрезентативной выборке промышленного хлебопекарного оборудования (n=120) с фиксацией энергопотребления и ключевых показателей эффективности. Результаты демонстрируют снижение удельного расхода электроэнергии на 14,7% (p<0,01) при сохранении заданной производительности. Интегральный коэффициент эффективности использования установленной мощности повысился на 11,2% (р<0,05). Предложенные решения открывают перспективы масштабной оптимизации энергоэффективности в хлебопечении за счет интеллектуализации систем управления core-оборудованием. Дальнейшие исследования должны быть направлены на комплексное моделирование термодинамических процессов в печах с адаптивно- управляемыми вентильными двигателями.

В статье рассматриваются теоретические основы теории энергоэффективного генерирования высоконаправленных механических колебаний, основанной на преобразовании силы инерции. Проведен кинематический и динамический анализ сформулированного в работе основного принципа генерирования периодической силы, сосредоточенной преимущественно в одном направлении. В качестве примера приложения предложенного принципа в работе приведена конструкция устройства, порождающего высоконаправленную силу инерции. Проведен подробный статический и динамический анализ устройства и предложены перспективы его практического приложения.

В представленной работе на основании данных температурного мониторинга состояния ледопородного ограждения (ЛПО) скипового ствола строящегося калийного рудника параметризована теплофизическая модель замораживаемого массива пород. Она использована для оценки энергоэффективности работы системы замораживания. Показано, что в условиях достаточно большого интервала замораживания пород для верхних слоев наблюдаются существенные превышения фактической толщины ЛПО над требуемой толщиной, а также имеется высокая доля неэффективно используемой тепловой энергии, затраченной на замораживание пород.