Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea

Purpose. Research of thermodynamic and geomechanical processes occurring in a gas hydrate body under the influence of an activating agent (sea water from surface layers) in the conditions of the Black Sea by mathematical modeling using finite element method. Methods. The modeling of thermodynamic and geomechanical processes is performed with the use of ANSYS v17.0 software and in accordance with the climatic, hydrogeological and physic-mechanical properties of the numerical model elements in the Black Sea gas hydrate deposit under consideration, which are similar to natural ones. The thermodynamic processes were studied in the section “Steady-State Thermal”, and the geomechanical (stress-strain state) in “Static Structural”. Findings. The spatial model is developed, which allows to simulate thermodynamic and geomechanical processes in a gas hydrate body under the influence of a thermal agent. As a result of modeling, it was determined that under these conditions the temperature in the gas hydrate body varies with the distance from the production well similarly in both directions according to the polynomial dependence. What is more, at a distance from the well of 18.7 m the temperature is stable and equals +22°С, and in the range of 18.7 – 24.9 m – decreases by 3.1 times and reaches a value of +7°С. It was found out that deformations in a gas hydrate body under the influence of an activating agent, which is fed under pressure above the initial, are directed from the lateral boundaries to the center of the gas hydrate body in the direction of productive dissociation zones. This, in its turn, results in the displacement of the gas hydrate volume to the reaction proceeding center, improving the quality of the decomposition process and allows mining of 87 – 91% gas hydrate volume, which is presented in the model. Originality. For the first time, for the conditions of the Black Sea gas hydrate deposits, an analytical assessment of the dissociation zone distribution from the production well under the influence of the thermal agent and the changes of the stress-strain state of the gas hydrated body during its decomposition, has been carried out. This allows to improve the technology of the gas hydrate deposits development in the conditions under consideration. Practical implications. The technological scheme for the development of a gas hydrate body based on the combined approach to the effects of activators (temperature and pressure) is proposed, which eliminates the need to warm the boundary sections of the deposit and increases the amount of the supplied activating agent and its temperatures, which in its turn leads to a decrease in the resource and energy consumption.Мета. Дослідження термодинамічних і геомеханічних процесів, що протікають у газогідратному тілі при впливі активуючого агента (морської води з поверхневих шарів) в умовах Чорного моря шляхом математичного моделювання методом кінцевих елементів. Методика. Моделювання термодинамічних і геомеханічних процесів виконано за допомогою програмного забезпечення ANSYS v17.0 з відповідністю кліматичних, гідрогеологічних та фізико-механічних властивостей елементів чисельної моделі у розглянутому газогідратному родовищі Чорного моря, які є аналогічними натурним. Термодинамічні процеси досліджувалися у розділі програми “Steady-State Thermal”, а геомеханічні (напружено-деформований стан) – в “Static Structural”. Результати. Розроблена просторова модель, що дозволяє моделювати термодинамічні та геомеханічні процеси у газогідратному тілі при впливі теплового агента. В результаті моделювання встановлено, що у розглянутих умовах температура в газогідратному тілі змінюється з відстанню від видобувної свердловини аналогічно в обидві сторони за поліноміальною залежністю, причому на відстані від свердловини 18.7 м температура стабільна і становить +22°С, а в інтервалі 18.7 – 24.9 м – знижується у 3.1 рази і досягає значення +7°С. Виявлено, що деформації у газогідратному тілі при впливі активуючого агента, який подається під тиском, що перевищує початковий, спрямовані від бокових меж у центр газогідратного тіла у напрямі продуктивних зон дисоціації, що, в свою чергу, призводить до зміщення об’єму газогідрату в центр протікання реакції, покращуючи якість процесу розкладання і дозволяючи відпрацювати 87 – 91% об’єму газогідрата, представленого в моделі. Наукова новизна. Вперше для умов газогідратних родовищ Чорного моря проведена аналітична оцінка характеру поширення зони дисоціації від видобувної свердловини при впливі теплового агента та змін напружено-деформованого стану газогідратного тіла при його розкладанні, що дозволяє удосконалити технологію розробки газогідратних покладів у розглянутих умовах. Практична значимість. Запропоновано технологічну схему розробки газогідратного тіла на основі комбінованого підходу до впливу активаторами (температурою та тиском), що усуває необхідність прогріву граничних ділянок покладу і збільшення кількості активуючого агента, що подається, та його температури, що, в свою чергу, веде до зниження ресурсо- й енерговитрат.Цель. Исследование термодинамических и геомеханических процессов, протекающих в газогидратном теле при воздействии активирующего агента (морской воды с поверхностных слоев) в условиях Черного моря посредством математического моделирования методом конечных элементов. Методика. Моделирование термодинамических и геомеханических процессов выполнено при помощи программного обеспечения ANSYS v17.0 с соответствием климатических, гидрогеологических и физико-механических свойств элементов численной модели в рассматриваемом газогидратном месторождении Черного моря, которые являются аналогичными натурным. Термодинамические процессы исследовались в разделе программы “Steady-State Thermal”, а геомеханические (напряженно-деформированное состояние) – в “Static Structural”. Результаты. Разработана пространственная модель, позволяющая моделировать термодинамические и геомеханические процессы в газогидратном теле при воздействии теплового агента. В результате моделирования установлено, что в рассматриваемых условиях температура в газогидратном теле изменяется с расстоянием от добывающей скважины аналогично в обе стороны по полиномиальной зависимости, причем на расстоянии от скважины 18.7 м температура стабильна и составляет +22°С, а в интервале 18.7 – 24.9 м – снижается в 3.1 раза и достигает значения +7°С. Выявлено, что деформации в газогидратном теле при воздействии активирующего агента, подаваемого под давлением, превышающее начальное, направлены от боковых границ в центр газогидратного тела в направлении продуктивных зон диссоциации, что, в свою очередь, приводит к смещению объема газогидрата в центр протекания реакции, улучшая качество процесса разложения и позволяя отработать 87 – 91% объема газогидрата, представленного в модели. Научная новизна. Впервые для условий газогидратных месторождений Черного моря проведена аналитическая оценка характера распространения зоны диссоциации от добывающей скважины при воздействии теплового агента и изменений напряженно-деформированного состояния газогидратного тела при его разложении, что позволяет усовершенствовать технологию разработки газогидратных залежей в рассматриваемых условиях. Практическая значимость. Предложена технологическая схема разработки газогидратного тела на основании комбинированного подхода к воздействию активаторами (температурой и давлением), устраняющая необходимость прогрева граничных участков залежи и увеличения подаваемого количества активирующего агента и его температуры, что, в свою очередь, ведет к снижению ресурсо- и энергозатрат.The results of the current researches were obtained within the framework of the research works of GP-473 Development of scientific principles of phase transformations of technogenic and natural gas hydrates and creation of the newest technologies of their extraction” (State Registration No.0115U002294) and GP-487 “Scientific substantiation and development of energy saving and low waste technologies of hydrocarbon and mineral raw materials extraction” (State Registration No.0116U008041)

Big Data on Decision Making in Energetic Management of Copper Mining

Indexado en: Web of Science; Scopus.It is proposed an analysis of the related variables with the energetic consumption in the process of concentrate of copper; specifically ball mills and SAG. The methodology considers the analysis of great volumes of data, which allows to identify the variables of interest (tonnage, temperature and power) to reach to an improvement plan in the energetic efficiency. The correct processing of the great volumen of data, previous imputation to the null data, not informed and out of range, coming from the milling process of copper, a decision support systems integrated, it allows to obtain clear and on line information for the decision making. As results it is establish that exist correlation between the energetic consumption of the Ball and SAG Mills, regarding the East, West temperature and winding. Nevertheless, it is not observed correlation between the energetic consumption of the Ball Mills and the SAG Mills, regarding to the tonnages of feed of SAG Mill. In consequence, From the experimental design, a similarity of behavior between two groups of different mills was determined in lines process. In addition, it was determined that there is a difference in energy consumption between the mills of the same group. This approach modifies the method presented in [1].(a)http://www.univagora.ro/jour/index.php/ijccc/article/view/2784/106

Capital stranding cascades: The impact of decarbonisation on productive asset utilisation

This article develops a novel methodological framework to investigate the exposure of eco- nomic systems to the risk of physical capital stranding. Combining Input-Output (IO) and network theory, we define measures to identify both the sectors likely to trigger relevant capital stranding cascades and those most exposed to capital stranding risk. We show how, in a sample of ten European countries, mining is among the sectors with the highest external asset strand- ing multipliers. The sectors most affected by capital stranding triggered by decarbonisation include electricity and gas; coke and refined petroleum products; basic metals; and transporta- tion. From these sectors, stranding would frequently cascade down to chemicals; metal products; motor vehicles water and waste services; wholesale and retail trade; and public administration. Finally, we provide an estimate for the lower-bound amount of assets at risk of transition-related stranding, which is in the range of 0.6-8.2% of the overall productive capital stock for our sample of countries, mainly concentrated in the electricity and gas sector, manufacturing, and mining. These results confirm the systemic relevance of transition-related risks on European societies.Series: Ecological Economic Paper

Review and Comparison of Intelligent Optimization Modelling Techniques for Energy Forecasting and Condition-Based Maintenance in PV Plants

Within the field of soft computing, intelligent optimization modelling techniques include various major techniques in artificial intelligence. These techniques pretend to generate new business knowledge transforming sets of "raw data" into business value. One of the principal applications of these techniques is related to the design of predictive analytics for the improvement of advanced CBM (condition-based maintenance) strategies and energy production forecasting. These advanced techniques can be used to transform control system data, operational data and maintenance event data to failure diagnostic and prognostic knowledge and, ultimately, to derive expected energy generation. One of the systems where these techniques can be applied with massive potential impact are the legacy monitoring systems existing in solar PV energy generation plants. These systems produce a great amount of data over time, while at the same time they demand an important e ort in order to increase their performance through the use of more accurate predictive analytics to reduce production losses having a direct impact on ROI. How to choose the most suitable techniques to apply is one of the problems to address. This paper presents a review and a comparative analysis of six intelligent optimization modelling techniques, which have been applied on a PV plant case study, using the energy production forecast as the decision variable. The methodology proposed not only pretends to elicit the most accurate solution but also validates the results, in comparison with the di erent outputs for the di erent techniques

On efficiency and effectiveness: some definitions

The terms efficiency and effectiveness are commonly used, yet often are applied in slightly and occasionally widely different ways. This paper sets out how the Productivity Commission defines these terms along with related concepts such as cost effectiveness and productivity. The terms of reference for inquiries and studies undertaken by the Productivity Commission often require the Commission to assess the efficiency and effectiveness of different policies and programs. For example, the terms of reference received on mineral and energy resource exploration asked the Commission to: ‘examine exploration approvals systems and processes, within and across jurisdictions, to assess their effectiveness and efficiency’. Economics literature uses a variety of terms to express notions of efficiency and effectiveness, as do the literatures of other disciplines. However, these terms are not always defined nor interpreted consistently within and across disciplines. For example, in some dictionaries, ‘efficient’, ‘cost efficient’ and ‘cost effective’ are given as synonyms. While many economists and others would distinguish between these terms their uses do not always align. For example, the term ‘cost effective’ is sometimes used to mean that the outcome of an action was worth more than its cost. Similarly, in everyday language the word ‘efficient’ can meaningfully carry a modifier, like ‘most’ or ‘barely’ or ‘super’. To many economists these terms have very clear and distinct meanings, and such applications are viewed as at best imprecise, and at worst misleading. So what does the Commission (and most economists) mean when it assesses the efficiency and effectiveness of a policy or program? This research note seeks to provide some clarification

Women's Economic Empowerment: Issues Paper

This paper was prepared by the DAC Network on Gender Equality (GENDERNET), as an input to the DAC Network on Poverty Reduction's Task Team on Empowerment. It reviews why WEE matters, where donor money is going, specific challenges, suggestions for improving donor practice, and working in partnership for women's economic empowerment

Harmonization of modeling systems for assessing the electric-power consumption levels at mining enterprises

Purpose. The purpose of the work is to study the system corporate features of electric-power consumption systems, the formation of applied scientific and methodological support, as well as economic and mathematical modeling tools to analyse the cost characteristics of the electric-power consumption. Methods. The research is based on the use of laws, patterns and categorical set. In the course of scientific research, the general scientific methods were used (comparison, generalization, analogue method, structural analysis and synthesis), methods of logical-theoretical analysis and special economic-mathematical methods. The official documents that reflect and regulate certain aspects of the power consumption system in the acquisition, processing and presentation of information were the normative basis of research. The materials of scientific conferences and seminars, the resources of the global Internet information system, the information from the State Statistics Service of Ukraine were used as information sources. The theoretical basis of research is confirmed by scientific works of domestic and foreign researchers in the field of power supply in a transition economy. The complex of regression and index methods, as well as models of electric-power consumption analysis are used to determine the transformational changes in the components of electric-power consumption. Findings. The parameters have been analysed of electric-power consumption in iron-ore enterprises of the Kryvyi Rih region. The process has been investigated of forming a system of models for solving the problem of the cost characteristics optimization of electric-power consumption. The system corporate features have been determined of the power consumption systems in iron-ore enterprises of the Kryvyi Rih region. The tools set has been formed of economic and mathematical modelling in order to analyse and assess the cost indicators of power consumption systems. The harmonization of modelling methods made it possible to determine the cost characteristics and prove the rationality of using the models, calculate the effective resources assignment, and make recommendations in accordance with rational management decisions on the formation of electric-power consumption. Originality. An innovative integrated approach to the formation of corporate models of electric-power supply systems has been proposed, which uses the index methodology in combination with the least modules methods. This approach allows to optimize electric-power costs and ensure rational management of electric-power consumption. Practical implications. The formation of corporate models is the basis for further research and the construction of multifactorial regression models, as well as models to predict the electric-power consumption. Practical experience in the use of the proposed methodology has proven its effectiveness in making management decisions to ensure optimal electric-power consumption characteristics.Мета. Вивчення системних корпоративних характеристик систем електроспоживання, формування прикладного науково-методичного забезпечення та інструменти економіко-математичного моделювання з метою аналізу й вартісних характеристик електроспоживання. Методика. Дослідження засноване на використанні законів, закономірностей та категоричного апарату. У процесі наукових досліджень були використані загальні наукові методи досліджень (порівняння, узагальнення, метод аналогій, структурний аналіз та синтез), методи логіко-теоретичного аналізу, спеціальні економіко-математичні методи. Нормативною базою для дослідження були офіційні документи, що відображають та регулюють певні аспекти системи споживання енергії при зборі, обробці та представленні інформації. Як інформаційні джерела використані матеріали наукових конференцій та семінарів, ресурси глобальної інформаційної системи Інтернету, інформація Державної служби статистики України. Теоретичні основи дослідження, що обслуговуються науковими роботами вітчизняних та зарубіжних дослідників у галузі енергозабезпечення в перехідній економіці. Комплекс регресійних та індексних методів та моделей аналізу споживання електроенергії для визначення трансформаційних змін компонентів споживання електричної енергії. Результати. Проаналізовано параметри споживання електроенергії на залізорудних підприємствах Криворізького регіону. Досліджено процес формування системи моделей для вирішення проблеми оптимізації вартісних характеристик споживання електроенергії. Визначено системні корпоративні характеристики систем енергоспоживання залізорудних підприємств Криворізького регіону. Сформовано інструментарій економічного та математичного моделювання з метою аналізу та оцінювання показників вартості систем енергоспоживання. Гармонізація методів моделювання дозволила визначити вартісні характеристики та довести раціональність застосування моделей, розрахувати ефективний розподіл ресурсів, надати рекомендації відповідно до раціональних управлінських рішень щодо формування споживання електроенергії. Наукова новизна. Запропоновано інноваційний комплексний підхід до формування корпоративних моделей систем електропостачання, що полягає у використанні індексної методології в поєднанні з методами найменших модулів. Це дозволяє оптимізувати витрати електроенергії і забезпечити раціональне управління електроспоживанням. Практична значимість. Формування корпоративних моделей є основою для подальшого дослідження і побудови багатофакторних регресійних моделей та моделей для прогнозування споживання електроенергії. Практичний досвід використання запропонованої методології довели свою ефективність при прийнятті управлінських рішень з метою забезпечення оптимальних витратних характеристик споживання електроенергії.Цель. Изучение корпоративных характеристик систем электроснабжения, формирования прикладного научно-методического обеспечения и инструментария экономико-математического моделирования для анализа и стоимостных характеристик электропотребления. Методика. Исследование основано на использовании законов, закономерностей и категорического аппарата. В процессе научных исследований были использованы общие научные методы исследования (сравнение, обобщение, метод аналогий, структурный анализ и синтез), методы логико-теоретического анализа, специальные экономико-математические методы. Нормативной базой для исследования были официальные документы, отражающие и регулирующие определенные аспекты системы потребления энергии при сборе, обработке и представлении информации. Как информационные источники, использованные материалы научных конференций и семинаров, ресурсы глобальной информационной системы Интернета, информация Государственной службы статистики Украины. Теоретические основы исследования, обслуживаемых научными работами отечественных и зарубежных исследователей в области энергообеспечения в переходной экономике. Комплекс регрессионных и индексных методов и моделей анализа потребления электроэнергии для определения трансформационных изменений компонентов потребления электрической энергии. Результаты. Проанализированы параметры потребления электроэнергии на железорудных предприятиях Криворожского региона. Исследован процесс формирования системы моделей для решения проблемы оптимизации стоимостных характеристик потребления электроэнергии. Определены корпоративные характеристики систем энергопотребления железорудных предприятий Криворожского региона. Сформирован инструментарий моделирования с целью анализа и оценки показателей стоимости систем энергопотребления. Гармонизация методов моделирования позволила определить стоимостные характеристики и доказать рациональность применения моделей, рассчитать эффективное распределение ресурсов, дать рекомендации в соответствии с рациональными управленческими решениями по формированию потребления электроэнергии. Научная новизна. Предложен инновационный комплексный подход к формированию корпоративных моделей систем электроснабжения заключающийся в использовании методологии индексов в сочетании с методами наименьших модулей, что позволяет оптимизировать затраты электроэнергии и осуществить рациональное управление электропотреблением. Практическая значимость. Формирование корпоративных моделей является основой для дальнейшего исследования и построения многофакторных регрессионных моделей и моделей для прогнозирования потребления электроэнергии. Практический опыт использования предложенной методологии доказали свою эффективность при принятии управленческих решений с целью обеспечения оптимальных расходных характеристик потребления электроэнергии.The author expresses particular gratitude to T.M. Beridze, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, for consulting assistance in formulation of this scientific article

Paisajes de la sal artesanales en Europa: de patrimonio minero a paisajes culturales vivos

Artisanal salt making in Europe is experiencing an unprecedented expansion, thanks to a stronger awareness of quality food products, the protection of a traditional know-how and the maintenance of the natural values of productive landscapes. Over the last century, small solar evaporation salt making sites across the continent had been experiencing a decline, in favour of large, industrial mining facilities. Hand harvested salt was seen as a low-quality product, not fit for its use in food or other applications. In Spain and Portugal alone, from the over 700 former salt making sites, only 10% survived, the rest falling into oblivion. In the early 21st century, some abandoned sites were gaining attention as mining heritage, being recovered as open-air museums. In a few cases, some sites were recovered in extremis as productive sites, becoming (again) living cultural landscapes. In this contribution, we analyse the recovery of twelve saltscapes in Europe, with different degrees of advancement. A combination of qualitative and quantitative methods allows to understand the processes and which factors influence the transformation from an abandoned mining site to a thriving productive landscape that celebrates and protects its cultural, human and natural values. La producción artesanal de sal en Europa está experimentando una expansión sin precedentes, gracias a una mayor concienciación sobre los productos alimentarios de calidad, la protección del conocimiento tradicional y el mantenimiento de los valores naturales de los paisajes productivos. Durante el siglo XX, pequeñas salinas de evaporación solar en todo el continente experimentaronun declive, en favor de las grandes instalaciones industriales. La sal cosechada a mano era vista como un producto de baja calidad, no apta para su uso en alimentación u otras aplicaciones. Solo en España y Portugal, de los más de 700 antiguos espacios salineros, solo el 10% sobrevivió, cayendo el resto en el olvido. A principios del siglo XXI, algunos espacios abandonados recibieron atención como patrimonio minero, siendo recuperados como museos al aire libre. En algunos casos, algunos recuperaron in extremis la producción, convirtiéndose (de nuevo) en paisajes culturales vivos. En esta contribución, analizamos la recuperación de doce paisajes de la sal en Europa, con diferentes grados de avance. Una combinación de métodos cualitativos y cuantitativos permite comprender los procesos y qué factores influyenen la transformación de un espacio minero abandonado a un próspero paisaje productivo que celebra y protege sus valores culturales, humanos y naturales.Peer Reviewe