Тахавиев Тимур Маратович – аспирант
г. Казань
Timur M. Takhaviev
Kazan
Дмитриев Андрей Владимирович – д-р. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств»
г. Казань
Andrey V. Dmitriev
Kazan
Применение топливных элементов на природном газе может значительно увеличить устойчивость и эффективность энергоснабжения частных домов, обеспечить важные экологические преимущества и снизить затраты на энергоресурсы. Однако широкое использование топливных элементов на природном газе в жилых домах ограничено рядом факторов, среди которых наиболее значимым является высокая стоимость топливного элемента. В исследовании проведен анализ потребления энергоресурсов для двух систем энергообеспечения, стандартной системы на основе двухконтурного газового котла и системы с применением твердооксидного топливного элемента на природном газе.
Цель. Определить экономическую целесообразность применения твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) на природном газе в частных жилых домах.
Методы. Сбор данных о потреблении энергоресурсов анализируемого здания проводился с помощью показаний счетчиков. На основании этих данных создавались годовые графики потребления электроэнергии и природного газа. Схема системы энергообеспечения частного дома с использованием ТОТЭ, а также уравнение математической модели потребления природного газа системой с ТОТЭ строились на основе законов сохранения энергии и массы, а также с применением статистических методов анализа существующих исследований в области применения топливных элементов.
Результаты. В ходе проведения исследования был составлен график динамики цен на энергоресурсы по месяцам для двух сравниваемых систем.
Заключение. Внедрение систем энергоснабжения на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих на природном газе, в жилых домах может быть многообещающим решением. Сравнение системы на основе двухконтурного газового котла без ТОТЭ и системы с ТОТЭ на природном газе показало, что ежемесячная экономия колеблется от 24 % до 47 %, при среднем годовом значении в 34,5 %. Для семьи из трех человек, проживающей в двухэтажном кирпичном доме в Казани, Республика Татарстан, это означает ежегодную экономию в размере 25 080 рублей.
The use of natural gas fuel cells can significantly increase the sustainability and efficiency of energy supply to private homes, provide important environmental benefits and reduce energy costs. However, the widespread use of natural gas fuel cells in residential buildings is limited by a number of factors, among which the most significant is the high cost of a fuel cell. The study analyzes energy consumption for two energy supply systems, a standard system based on a double-circuit gas boiler and a system using a solid oxide fuel cell powered by natural gas. purpose. To determine the economic feasibility of using solid oxide fuel cells (TTE) on natural gas in private residential buildings.
Methods. Data on energy consumption of the analyzed building was collected using meter readings. Based on these data, annual schedules of electricity and natural gas consumption were created. The scheme of the energy supply system of a private house using TTE, as well as the equation of the mathematical model of natural gas consumption by the system with TTE, were based on the laws of conservation of energy and mass, as well as using statistical methods for analyzing existing research in the field of fuel cell applications. results. During the study, a graph of the dynamics of energy prices by month was compiled for the two compared systems. conclusion. The introduction of energy supply systems based on solid oxide fuel cells (TTE) powered by natural gas in residential buildings may be a promising solution. A comparison of a system based on a double-circuit gas boiler without a TTE and a system with a TTE on natural gas showed that monthly savings range from 24% to 47%, with an average annual value of 34.5%. For a family of three living in a two-storey brick house in Kazan, Republic of Tatarstan, this means an annual savings of 25,080 rubles.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.