ДОСЛІДЖЕННЯ РОЛІ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ПАЛИВ В ЕНЕРГЕТИЧНОМУ БАЛАНСІ УКРАЇНИ ТА КРАЇН ЄВРОПЕЙСЬКОГО СОЮЗУ ЗА ЧАСІВ ЗБРОЙНОЇ АГРЕСІЇ ТА У ПОВОЄННІЙ ВІДБУДОВІ ЕКОНОМІКИ ТА ІНФРАСТРУКТУРИ КРАЇНИ

Ключові слова: традиційні моторні палива, альтернативні моторні палива, біодизель, бензоетанол, водень, технології захисту навколишнього середовища, екологічна безпека, енергоустановки, поршневі двигуни внутрішнього згоряння, пожежна та аварійно-рятувальна техніка, збройна агресія, повоєнна відбудова

Анотація

У статті, яка відображає результати власного дослідження колективу авторів, метою якого було встановлення кількісних та якісних аспектів ролі альтернативних палив в енергетичному балансі України та країн Європейського Союзу за часів збройної агресії та у повоєнній відбудові економіки та інфраструктури країни, послідовно вирішено наступні задачі: аналіз споживання енергетичних ресурсів у світі й в Україні та використання альтернативних видів палива на транспорті; аналіз номенклатури та властивостей палив ненафтового походження. Об’єктом дослідження є роль альтернативних палив в енергетичному балансі України та країн Європейського Союзу. Предметом дослідження є кількісні та якісні аспекти об’єкту дослідження за часів збройної агресії та у повоєнній відбудові економіки та інфраструктури країни. Наукова новизна результатів дослідження полягає в тому, що набуло подальшого розвитку уявлення про застосовуваність різного виду альтернативних моторних палив для живлення енергоустановок з поршневим ДВЗ, зокрема одиниць пожежної техніки та аварійно-рятувальних транспортних засобів підрозділів ДСНС України, у частині вирішення ними задач як за часів збройної агресії, так і у період повоєнної відбудови економіки та інфраструктури країни. Практичне значення результатів дослідження, полягає у тому, що результати порівняльного аналізу номенклатури, властивостей та перспектив застосування різного виду альтернативних моторних палив для живлення енергоустановок з поршневим ДВЗ придатні для використання при побудові стратегічних засад функціонування одиниць пожежної техніки та аварійно-рятувальних транспортних засобів підрозділів ДСНС України за часів збройної агресії і у період повоєнної відбудови економіки та інфраструктури країни.

Посилання

1. Development and generalization of the method for calculating thermodynamic properties and phase equilibrium in hydrocarbon mixtures as fuels for reciprocating ICE with the purpose of their ecologization / O. M. Kondratenko et al. Technogenic and ecological safety. 2023. № 14(2/2023). Pp. 3-15. DOI: 10.52363/2522-1892.2023.2.1.

2. Determination of Thermophysical Properties of Alternative Motor Fuels as an Environmental Aspect of Internal Combustion Engines / K. Umerenkova, V. Borysenko, O. Kondratenko, A. Lievtierov. Engineering Innovations. 2023. Vol. 7. Pp. 51-59. DOI: 10.4028/p-4VM7ff.

3. Удосконалення математичного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень. Частина 1 / О. М. Кондратенко та ін. Двигуни внутрішнього згоряння. 2023. № 1. Pр. 25-32. DOI: 10.20998/0419-8719.2023.1.04.

4. Удосконалення математичного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень. Частина 2 / О. М. Кондратенко та ін. Двигуни внутрішнього згоряння. 2023. № 2. Pр. 54-63. DOI: 10.20998/0419-8719.2022. 2.07.

5. Умеренкова К. Р., Борисенко В. Г. Перспективи використання альтернативних палив і методика визначення їх теплофізичних характеристик: монографія. Х.: НУЦЗ України, 2022. 92 с.

6. Criteria based assessment of the level of ecological safety of exploitation of electric generating power plant that consumes biofuels / O. Kondratenko et al. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS–2018): Book of Papers. 10–14 September, 2018. Kharkiv, Ukraine. Pp. 57-1–57-6. DOI: 10.1109/IEPS.2018.8559570.

7. Criteria based assessment of efficiency of conversion of reciprocating ICE of hybrid vehicle on consumption of biofuels / O. Kondratenko et al. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2020. 05–10 October 2020. – Conference Proceedings. Kharkiv, Ukraine, 2020. Pp. 177-182. DOI: 10.1109/KhPIWeek 51551. 2020.9250118.

8. Kondratenko O. M., Krasnov V. A., Semykin V. M. The place of DPF with a liquid working body in the classification of atmospheric air protection technologies from the complex negative influence of power plants with reciprocation ICE. Technogenic and ecological safety. 2023. № 14(2/2023). Pp. 67-91. DOI: 10.52363/2522-1892.2023.2.8.

9. Development and Use of the Index of Particulate Matter Filter Efficiency in Environmental Protection Technology for Diesel-Generator with Consumption of Biofuels / O. Kondratenko, V. Andronov, V. Koloskov, O. Strokov. 2021 IEEE KhPI Week on Advanced Technology: Conference Proceedings (13–17 September 2021, NTU «KhPI», Kharkiv). 2021. Pp. 239-244. DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021. 9570034.

10. Research of Technical and Economic Properties of Material of Porous Fuel Briquettes from the Solid Combustible Waste Impregnated with Liquid Combustible Waste / O. Kondratenko, V. Koloskov, S. Kovalenko, Y. Derkach. Materials Science Forum. 2021. Vol. 1038. Pp. 303-314. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.1038.303.

11. Research of Properties and Rational Composition of Ecosafe Building Materials with Ash-and-Slag Waste from Masute Fuel And Coal Combustion / O. Kondratenko, V. Koloskov, H. Koloskova, V. Babakin. Key Engineering Materials. 2023. Vol. 935. Pp. 85-97. DOI: 10.4028/p-RwzP9p.

12. Muthukumar K., Kasiraman G. Utilization of fuel energy from single-use Low-density polyethylene plastic waste on CI engine with hydrogen enrichment – An experimental study. Energy. 2024. Vol. 289. Art. 129926. DOI: 10.1016/j.energy.2023.129926.

13. Gültekin N., Gülcan H. E., Ciniviz M. Investigation of the effects of hydrogen energy ratio and valve lift amount on performance and emissions in a hydrogen-diesel dual-fuel compression ignition engine. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 49. Part B. Pp. 352-366. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.07.294.

14. Selvanathan A., Vijayaragavan M. Effect on minor addition of aromatic (benzyl alcohol) and diethyl ether in Calophyllum inophyllum blended diesel fuel in a CI engine operates by hydrogen energy as a secondary fuel. Energy. 2023. Vol. 285. Art. 129529. DOI: 10.1016/j.energy.2023.129529.

15. Slaughterhouse wastes as potential energy for the replacement for fossil fuel in diesel engine with the influence of hydrogen and nanoparticles ZrO2 and MWCNT / K. Indira et al. Fuel. 2024. Vol. 361. Art. 130614. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.130614.

16. Environmental and energy valuation of waste-derived Cymbopogon Martinii Methyl Ester combined with multi-walled carbon (MWCNTs) additives in hydrogen-enriched dual fuel engine / S. Ramalingam et al. International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48. Issue 99. Pp. 39641-39657. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.08.006.

17. Shere A., Subramanian K. A. Effects of hydrogen and EGR on energy efficiency improvement with ultra low emissions in a common rail direct injection compression ignition engine fueled with dimethyl ether (DME) under HCCI mode. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 52. Part B. Pp. 1447-1474. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.08.009.

18. Energy and exergy analyses of hydrogen-fueled spark ignition engine with various air excess ratios and ignition timings / S. Lee et al. Fuel. 2023. Vol. 349. Art. 128588. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.128588.

19. Concept of twining injector system for spark-ignition engine fueled with syngas-biogas-hydrogen operating in solar-biomass hybrid energy system / V. G. Bui et al. International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48. Issue 18. Pp. 6871-6890. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.11.076.

20. Wylie E., Panesar A., Morgan R. Feasibility of hydrogen fuelled split cycle engine using multizone modelling. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 60. Pp. 917–926. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.02.112.

21. Ameresh H., Sastry G. R. K., Panda J. K. A novel experimental performance and emission study on CRDI engine using hydrogenated and green biodiesels: A turbo powered engine with hydrogen dual fuel and ANN prediction approach. Fuel. 2024. Vol. 363. Art. 130963. DOI: 10.1016/j.fuel.2024.130963.

22. Şanlı B., Uludamar E. Effect of hydrogen addition in a diesel engine fuelled with diesel and canola biodiesel fuel: Energetic-exergetic, sustainability analyses. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 49. Part B. Pp. 1148–1159. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.10.128.

23. Jayabal R. Effect of hydrogen/sapota seed biodiesel as an alternative fuel in a diesel engine using dual-fuel mode. Process Safety and Environmental Protection. 2024. Vol. 183. Pp. 890-900. DOI: 10.1016/j.psep.2024.01.046.

24. Sarıdemir S., Polat F., Ağbulut U. Improvement of worsened diesel and waste biodiesel fuelled-engine characteristics with hydrogen enrichment: A deep discussion on combustion, performance, and emission analyses. Process Safety and Environmental Protection. 2024. Vol. 184. Pp. 637-649. DOI: 10.1016/j.psep.2024.02.018.

25. Combustion and emission characteristics of ammonia-hydrogen fueled SI engine with high compression ratio / T. Zhu et al. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 62. Pp. 579-590. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.03.035.

26. Nibin M., Varuvel E. G., Vikneswaran F. J. M. Evaluation of wheat germ oil biofuel in diesel engine with hydrogen, bioethanol dual fuel and fuel ionization strategies. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 59. Pp. 889–902. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.02.067.

27. System development for production and onsite use of hydrogen in wet-ethanol fueled HCCI engine for cogeneration of power and cooling / A. Khaliq, H. A. Refaey, M. A. Alharthi, B. A. Almohammadi. Case Studies in Thermal Engineering. 2024. Vol. 55. Art. 104153. DOI: 10.1016/j.csite.2024.104153.

28. Karbasi J., Jazayeri S. A., Ebrahimi M. Evaluation of significant greenhouse gas emissions reduction using hydrogen fuel in a LFG/Diesel RCCI engine. Journal of Engineering Research. 2024. Art. 01012. DOI: 10.1016/j.jer.2024.01.012.

29. Stanley J. M., Varuvel E. G., Martin L. J. M. Quantitative assessment of small-bore gasoline direct injection engine for homogenous stoichiometric lean condition with hydrogen addition in dual fuel mode. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 57. Pp. 1446-1456. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.12.033.

30. Role of hydrogen on aviation sector: A review on hydrogen storage, fuel flexibility, flame stability, and emissions reduction on gas turbines engines / S. Manigandan et al. Fuel. 2023. Vol. 352. Art. 129064. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.129064.

31. Hydrogen-fuelled internal combustion engines - Bibliometric analysis on research trends, hotspots, and challenges / Sh. Abubakar et al. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 61. Pp. 623–638. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.02.280.

32. Oral F. Effect of using gasoline and gasoline-ethanol fuel mixture on performance and emissions in a hydrogen generator supported SI engine. Case Studies in Thermal Engineering. 2024. Vol. 55. Art. 104192. DOI: 10.1016/j.csite.2024.104192.

33. Qadiri U. Numerical one-dimensional investigations on a multi-cylinder spark ignition engine using hydrogen/ethanol, hydrogen/methanol and gasoline in dual fuel mode. Environmental Science: Atmospheres. 2024. Vol. 4. Issue 2. Pp. 233–242. DOI: 10.1039/d3ea00139c.

34. Anand T., Debbarma S. Experimental investigation of fuel injection timing effects on a CRDI diesel engine running on hydrogen-enriched waste plastic oil. International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 57. Pp. 1051-1069. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.01.052.

35. Study on the effect of variable valve timing and spark timing on the performance of the hydrogen-fueled engine with passive pre-chamber ignition under partial load conditions / Y. Qiang et al. Energy Conversion and Management. 2024. Vol. 302. Art. 118104. DOI: 10.1016/j.enconman.2024.118104.

36. A review on production and implementation of hydrogen as a green fuel in internal combustion engines / Y. H. Teoh et al. Fuel. 2023. Vol. 333. Part 2. Art. 126525. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.126525.

37. Про внесення змін до деяких законів України щодо сприяння виробництву та використанню біологічних видів палива. Закон України № 1391-VI від 21.05.2009 р. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1391-17 (дата звернення 10.03.2024).

38. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена в бортовом кавитаторе системы поддержания стабильности автомобильных топлив / А. Н. Авраменко, А. М. Левтеров, В. П. Мараховский, В. Н. Бганцев. Промышленная теплотехника. 2016. Т. 38. № 3. С. 42-48.

39. Левтеров А. М., Бганцев В. Н., Гладкова Н. Ю. Розрахункове визначення впливу складу біогазу на характеристики транспортного двигуна. Двигуни внутрішнього згоряння. 2019. Т. 22. № 2. С. 70-75.

40. Wood J., Long G. Term World Oil Supply. U.S Energy Information Administration (EIA). 2000, July. Pр. 1–20.

41. Statistical review of world energy / ed. by British Petroleum. London, 2009. 48 р.

42. Про схвалення Енергетичної стратегії України на період до 2030 року. Розпорядження Кабінету міністрів України № 145-р від 15.03.2006 р. URL: http://zakon4.rada.gov.ua/laws/show/145-2006-%D1%80 (дата звернення 10.03.2024).

43. Про схвалення Концепції Державної цільової науково-технічної програми розвитку виробництва та використання біологічних видів палива. Розпорядження Кабінету міністрів України № 276-р від 12.02.2009 р. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/276-2009-%D1%80#Text (дата звернення 10.03.2024).

44. Stacy C., Diegel W. S. Davis Transportation Energy Data Book: Edition 25. Sprigfield: Nation. Techn. Inform. Serv, 2006. 332 p.

45. Канило П. М., Сарапина М. В. Будущее автотранспорта – альтернативные топлива и канцерогенная безопасность. Автомобільний транспорт. 2013. № 31. С. 40-49.

46. Armstrong P. ITM Oxygen. Progress report. Gasification Technologies. 2003. October. Pр. 12-15.

47. Бганцев В.Н., Мараховский В. П., Хожаинов С. П. Результаты испытаний дизеля на смесях дизельного топлива и биодобавки из побочных продуктов масложирового и спиртового производств. Двигуни внутрішнього згоряння. 2009. № 1. С. 119-123.

48. Клименко В. Н., Мазур А. И., Сабашук П. П. Когенерационные системы с тепловыми двигателями: справочное пособие: в 3 ч. К.: ИПЦ АЛКОН НАН Украины. 2008. 560 с.

49. Yantovski E. ZEMPES (Zero Emission Membrane Piston Engine System). 2nd Annual Conf. On Carbon dioxide Sequestration. Alexandria, VA. USA. 2008, May 5–8. Pp. 92–98.

50. Gilbert S. The Use of Diesel Engine Underground in British Coal Mines. The Mining Engineer (GB). 1974. June. P. 403.

51. Avramenko A. N., Lievtierov A. M., Bgantsev V. N. Prospects of using hydrogen microaddition to improve diesel engine ecological indicators. Journal of Mechanical Engineering. 2019. Vol. 22. № 2. Pp. 70-75.

52. Бганцев В. Н. Особливості функціонування елементів паливної системи дизеля при використанні сумішевого біодизельного палива. Автомобільний транспорт. 2016. Вип. 39. С. 149-155.

53. An Analysis of Thermodynamic Characteristics of Metal-Hydride Systems for Hydrogen Storage, Using a Modified Scheme of Perturbation Theory / V. V. Solovei, A. N. Avramenko, K. R. Umerenkova. Journal of Mechanical Engineering. 2019. Vol. 22. № 3. Pр. 44-49.

54. Metal hydride technology of hydrogen activation / V. V. Solovei, A. N. Avramenko, A. M. Lievtierov, K. R. Umerenkova. Journal of Mechanical Engineering. 2018. Vol. 21. № 1. Pp. 48-53.

55. Левтеров А. М., Бганцев В. Н. Моторне дослідження впливу мікродомішок водню на показники токсичності малолітражного дизеля. Двигуни внутрішнього згоряння. 2019. № 1. С. 46-49.

56. Hinds H. R. Hydrogen energy news and views. International Journal of Hydrogen Energy. 1982. Vol. 7. Pp. 205-209.

57. Taube M., Taube P. Liquid organic carrier of hydrogen as a fuel for automobiles. Proc. 3rd World Hydrogen Energy Conf. Tokyo, Japan. June 1980. Vol. 2. Pp. 23–26.

58. Канило П. М., Костенко, К. В. Перспективы становления водородной энергетики и транспорта. Автомобільний транспорт. 2008. № 23. С. 107-113.