621.311.247

В статье рассмотрены технико-эксплуатационные характеристики создания автономных гибридных электростанций, объединяющих параболические солнечные коллекторы и котлы на растительном биотопливе, для энергоснабжения сельскохозяйственных объектов Республики Татарстан. Предложена принципиальная схема, в которой термомасляный контур гелиоустановки интегрирован с биотопливным котлом и многоступенчатой системой теплообмена для выработки перегретого пара. На основе нормативных методов расчёта определены расходы гранулированного топлива различного состава (лузга подсолнечника, солома, шелуха овса) при работе в гибридном режиме. Показано, что подключение солнечных коллекторов снижает годовой расход биотоплива на 21-33% в зависимости от его вида. Выявлено, что работа котла в гибридной схеме напрямую зависит от климатических условий региона, теплофизических и механических свойств топлива и теплоносителя. Для электростанции мощностью 500 кВт срок окупаемости составил 9 лет 8 месяцев, при этом в качестве топлива используются собственные отходы сельскохозяйственного предприятия.

The article examines the technical and operational characteristics of creating autonomous hybrid power plants that combine parabolic solar collectors and boilers using plant-based biofuel to supply energy to agricultural facilities in the Republic of Tatarstan. A basic schematic is proposed, in which the thermal oil circuit of the solar installation is integrated with a biofuel boiler and a multi?stage heat exchange system for generating superheated steam. Based on standard calculation methods, the consumption rates of granulated fuel of various compositions (sunflower husk, straw, oat husk) during operation in hybrid mode have been determined. It has been shown that connecting solar collectors reduces the annual consumption of biofuel by 21-33%, depending on its type. It has been revealed that the operation of a boiler in a hybrid scheme directly depends on the climatic conditions of the region, as well as on the thermophysical and mechanical properties of the fuel and coolant. For a power plant with a capacity of 500 kW, the payback period was 9 years and 8 months, with the farm's own waste being used as fuel.

старший преподаватель кафедры «Энергетическое машиностроение», ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет»

доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Энергетическое машиностроение» ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет»

Кусова Ж.Г., Гальперин А.А., Цебоев Р.З., Хузмиев И.К., Гассиева О.И. Локальное энергоснабжение горной зоны с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) // Научные труды Вольного экономического общества России. 2011. №153. С. 99-132. EDN VWYFED.

Perez-Navarro A., Alfonso D., Alvarez C., et al. Hybrid biomass-wind power plant for reliable energy generation. Renewable Energy. 2010. Vol. 35. No. 7. Pp. 1436-1443.

Nathan G.J., Jafarian M., Dally B.B., etal. Solar thermal hybrids for combustion power plant: Agrowing opportunity. Progress in Energy and Combustion Science. 2018. Vol. 64. Pp. 4-28.

Angelo Algieri, PietropaoloMorrone. Thermo-economic investigation of solar-biomass hybrid cogeneration systems based on small-scale transcritical organic Rankine cycles. Applied Thermal Engineering. Vol. 210. 2022. 118312.

Mingaleeva G.R., Afanaseva O.V., Nguen D.T., Pham D.N., Zunino P. The Integration of Hybrid Mini Thermal Power Plants into the Energy Complex of the Republic of Vietnam. Energies. 2020. Vol. 13. 5848. DOI 10.3390/en13215848.

Набиуллина М.Ф., Мингалеева Г.Р., Афанасьева О.В., Тимофеева С.С. Использование растительных отходов для обеспечения функционирования сельскохозяйственных энергокомплексов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26. №3. С. 120-131. DOI 10.30724/1998-9903-2024-26-3-120-131. EDN TMCAWW.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2026686845 Российская Федерация. Расчетный модуль для определения энергетических показателей гибридной электростанции: заявл. 07.08.2026: опубл. 02.09.2026 / М.Ф. Набиуллина, Г.Р. Мингалеева; заявитель ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ».

Benidir A., Khaldi F., Benmachiche A.H., Bouras F. Numerical thermal analysis of Schott 2008 PTR70 solar receiver under hassiRmel power plant operation conditions. Journal of Engineering Science and Technology. 2018. No.13. Pp. 122-140.

Servert J., San Miguel G., Lopez D. Hybrid solar - biomass plants for power generation. Technical and economic assessment. Global NEST Journal. 2011. V. 13. No. 3. Pp. 266-276.

Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи: учеб. пособие для вузов / под ред. М.А. Михеева. 2-е изд., стереотип. М.: Энергия. 1977. 344 с.

Андреенко Т.И., Киселева С.В., Рафикова Ю.Ю. Энергетический потенциал агробиомассы в Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2023. Т. 78. №6. С. 50-63. DOI 10.55959/MSU0579-9414.5.78.6.5. EDN ZCKNIN.

Савина М.В., Ндлову Э.Т., Мингалеева Г.Р. Оценка эффективности парового котла типа КЕ при сжигании низкосортного топлива // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. №1(45). Т. 12. С. 3-12.

Набиуллина М.Ф. Использование различных теплоносителей в солнечных коллекторах гибридных электростанций / М.Ф. Набиуллина // Энергетика и энергосбережение: теория и практика: СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ VII МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, Кемерово, 07-09 декабря 2022 года. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева. 2023. С. 154-1-154-5. EDN BEWZMA.

Моделирование технологических схем мини-ТЭС / О.В. Афанасьева, Г.Р. Мингалеева. Москва: Изд. дом МЭИ. 2014. 218 c.