РЕКУПЕРАЦІЯ НИЗЬКОПОТЕНЦІЙНОГО ТЕПЛА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПІДПРИЄМСТВ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.35

Ключові слова:

енергоефективність, теплові втрати, промислові підприємства, автономні системи, рекуперація низькопотенційного тепла

Анотація

Актуальність дослідження зумовлена необхідністю пошуку нових шляхів підвищення енергоефективності промислових підприємств в умовах зростання цін на енергоносії та посилення вимог до енергетичної безпеки. Значна частка теплових ресурсів у виробничих процесах втрачається у формі низькопотенційного тепла, яке може бути перетворене на корисну енергію за умови застосування сучасних технологій рекуперації. Використання таких потоків автор розглядає як стратегічний інструмент формування автономного енергопостачання, що водночас сприяє скороченню залежності від зовнішніх джерел та зменшенню екологічних навантажень. Метою статті є наукове обґрунтування концептуальних і прикладних засад використання низькопотенційного тепла промислових процесів для створення систем автономного енергозабезпечення, а також визначення найбільш ефективних напрямів його застосування в умовах сучасних викликів енергетичної стійкості. Методологія дослідження ґрунтується на системному підході, що передбачає аналіз фізико-технічних характеристик джерел низькопотенційного тепла, оцінку потенціалу їхньої рекуперації, вивчення принципів інтеграції у виробничу інфраструктуру, а також порівняння економічної доцільності для підприємств різних галузей. Використано методи класифікаційного та порівняльного аналізу, енергетичного моніторингу та узагальнення результатів сучасної виробничої практики. Результати дослідження полягають у встановленні закономірностей утворення низькопотенційних теплових потоків і доведенні їхнього значного енергетичного потенціалу. Виявлено, що ефективна інтеграція систем рекуперації можлива лише за умови поєднання технічної сумісності, гнучкості теплових потоків, модульності та автоматизації управління. Проаналізовано економічні переваги впровадження, що полягають у скороченні витрат на енергоресурси, підвищенні стабільності виробничих циклів і зростанні конкурентоспроможності підприємств. Висновки підтверджують, що системне використання низькопотенційного тепла здатне забезпечити підприємствам високий рівень енергетичної автономності, зменшити залежність від зовнішніх джерел енергії та одночасно оптимізувати виробничі витрати. Виявлено ключові бар’єри впровадження значні капітальні витрати, складність технологічної інтеграції, брак підготовлених кадрів і недосконалість нормативної бази. Перспективи подальших досліджень пов’язані з удосконаленням цифрових систем керування тепловими потоками на основі штучного інтелекту, розвитком технологій акумулювання енергії, створенням єдиних стандартів оцінки ефективності рекупераційних рішень та розробленням механізмів державного стимулювання їхнього впровадження у промисловості.

Посилання

Pavlovskyi M. The Improvement of Fuel Efficiency and Environmental Characteristics of Diesel Engine by Using Biodiesel Fuels. In: Boichenko S., Zaporozhets A., Yakovlieva A., Shkilniuk I. (eds) Modern Technologies in Energy and Transport. Studies in Systems, Decision and Control, vol 510. Springer, Cham. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-44351-0_4

Korostin O. O. Approaches to reducing the carbon footprint in training large ML models. Taurida Scientific Herald. Series: Technical Sciences. 2025. № 1. P. 40–51. DOI: https://doi.org/10.32782/tnv-tech.2025.1.5

Chmielarz P. Problematyka mediacji w sprawach społecznych i gospodarczych. Studia Politologica. 2022. Vol. 28, № 370. P. 45–60. URL: https://studiapolitologica.uken.krakow.pl/article/view/10777 (date of access: 10.09.2025).

Chmielarz P. Analiza bezpieczeństwa energetycznego Rzeczypospolitej Polskiej w zakresie dostaw gazu ziemnego w latach 2015–2021 w powiązaniu z działaniami politycznymi oraz prawnymi. Rocznik Integracji Europejskiej. 2023. № 17. P. 197–206. DOI: https://doi.org/10.14746/rie.2023.17.12

Liu D., Zhao F. Y., Tang G. F. Active low-grade energy recovery potential for building energy conservation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14, № 9. P. 2736–2747. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.06.005

Ji D., Liu G., Romagnoli A., Rajoo S., Besagni G., Markides C. N. Low-grade thermal energy utilization: Technologies and applications. Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 244. Article 122618. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.122618

Chen W., Huang Z., Chua K. J. Sustainable energy recovery from thermal processes: a review. Energy, Sustainability and Society. 2022. Vol. 12, № 46. DOI: https://doi.org/10.1186/s13705-022-00372-2

Garofalo E., Bevione M., Cecchini L., Mattiussi F., Chiolerio A. Waste heat to power: Technologies, current applications, and future potential. Energy Technology. 2020. Vol. 8, № 11. Article 2000413. DOI: https://doi.org/10.1002/ente.202000413

Rossi M., Jin L., Monforti Ferrario A., Di Somma M., Buonanno A., Papadimitriou C., Comodi G. Energy hub and micro-energy hub architecture in integrated local energy communities: enabling technologies and energy planning tools. Energies. 2024. Vol. 17, № 19. Article 4813. DOI: https://doi.org/10.3390/en17194813

Ding C., Zhang X., Liang G., Feng J. Optimizing Exergy Efficiency in Integrated Energy System: A Planning Study Based on Industrial Waste Heat Recovery. IEEE Access. 2024. Vol. 12. P. 148074–148089. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3468291

Noor Akashah M. H., Mohammad Rozali N. E., Mahadzir S., Liew P. Y. Utilization of cold energy from LNG regasification process: a review of current trends. Processes. 2023. Vol. 11, № 2. Article 517. DOI: https://doi.org/10.3390/pr11020517

Yu J., Xia Y., Chen L., Yan W., Liu B., Jin S. Full recovery of brines at normal temperature with process-heatsupplied coupled air-carried evaporating separation (ACES) cycle. npj Clean Water. 2024. Vol. 7, № 1. Article 133. DOI: https://doi.org/10.1038/s41545-024-00430-6

Bhuiyan M. R. A., Mamur H., Üstüner M. A., Dilmaç Ö. F. Current and future trend opportunities of thermoelectric generator applications in waste heat recovery. Gazi University Journal of Science. 2022. Vol. 35, № 3. P. 896–915. DOI: 10.35378/gujs.934901

Gong F., Li H., Huang J., Jing Y., Hu Z., Xia D., Xiao R. Low-grade energy harvesting from dispersed exhaust steam for power generation using a soft biomimetic actuator. Nano Energy. 2022. Vol. 91. Article 106677. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106677

Chu W., Vicidomini M., Calise F., Duić N., Østergaard P. A., Wang Q., da Graça Carvalho M. Recent advances in technologies, methods, and economic analysis for sustainable development of energy, water, and environment systems. Energies. 2022. Vol. 15, № 19. Article 7129. DOI: https://doi.org/10.3390/en15197129

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-11-28