Стаття

Отримано 14.11.2025

Доопрацьовано 31.03.2026

Прийнято 26.05.2026

Опубліковано 30.06.2026

Взято з Том 30, № 2, 2026

Сторінки 60 -75

Khramov, M., Sukovitsyna, I., Sadovoy, О., & Haleeva, A. (2026). Increasing the energy efficiency of sprinkler irrigation systems by optimising hydraulic modes and pumping equipment parameters. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 30(2), 60-75. https://doi.org/10.56407/bs.agrarian/2.2026.60

Підвищення енергоефективності дощувальних систем зрошення шляхом оптимізації гідравлічних режимів і параметрів насосного обладнання

Микита Храмов Ірина Суковіцина Олексій Садовий Антоніна Галєєва

Метою дослідження було визначити енергетичний ефект адаптивного регулювання режимів подачі води та керування насосним обладнанням у процесі зрошення. У дослідженні застосовували аналітичний і балансовий методи, інструментальні вимірювання тиску, витрат і електроспоживання. Енергетичні витрати на зрошення залишалися (1 288 кВт·год/га) за середньої тривалості роботи насосів 9,6 год/добу, що вказувало на повну залежність систем від насосної подачі (100 %). Просторові масштаби зрошення істотно скоротилися – до близько 100 тис. га у 2023 році та 40,5 тис. га у 2025 році, що відповідало лише 10-20 % довоєнного потенціалу (приблизно 600 тис. га). Такий стан супроводжувався втратами води (32-35 %), енергії (не менше 30 %) і критичним зношенням мереж (понад 75 %).Оптимізація гідравлічних режимів забезпечила суттєве зниження навантаження на систему, що проявилося у скороченні робочого тиску з 0,60 до 0,42 МПа, зменшенні споживаної потужності насосів з 56 до 39 кВт та зниженні питомої енергоємності перекачування з 430 до 305 кВт·год/1 000 м³. Упровадження автоматизованого керування із використанням сенсорної мережі (датчики вологості та тиску) підвищило адаптивність зрошення, збільшивши частоту корекцій поливу з 1 до 6 разів/добу. Це дозволило зменшити подачу води у дощові періоди на 35 %, скоротити сезонне енергоспоживання з 210 до 150 МВт·год та виявити 6 прихованих витоків, що в сукупності підтвердило ефективність переходу до керованих енергоощадних режимів експлуатації. Практична цінність дослідження полягає в можливості його використання водогосподарськими організаціями, агропідприємствами та проєктувальниками меліоративних систем для зниження енергоспоживання, оптимізації режимів зрошення й підвищення ефективності експлуатації існуючої інфраструктури

датчики вологості; витрати води; зменшення втрат; корекції поливу; зношення мереж
  1. All European Academies. (2023). European code of conduct for research integrity: 2023 revised edition. Brelin: ALLEA. doi: 10.26356/ECOC.
  2. Azzam, I., Hwang, J., Breidi, F., Lumkes, J., & Salem, T. (2023). Automated method for selecting optimal digital pump operating strategy. Expert Systems with Applications, 232, article number 120509. doi: 10.1016/j.eswa.2023.120509.
  3. Azzam, I., Pate, K., Garcia-Bravo, J., & Breidi, F. (2022). Energy savings in hydraulic hybrid transmissions through digital hydraulics technology. Energies, 15(4), article number 1348. doi: 10.3390/en15041348.
  4. Bayatloo, M., Koohizadhikoei, R., Ghorani, M.M., Riasi, A., & Hamzehnava, G. (2023). Performance improvement of a pump running as turbine for energy recovery considering the effects of polymer additives: An experimental study. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 57, article number 103232. doi: 10.1016/j.seta.2023.103232.
  5. Bhagwat, P.M., Ingale, A., Jagtap, M., Chougule, S., Banhatti, A., & Mangave, S. (2024). Enhancing hydraulic system performance through intelligent control and energy efficiency. Asian Review of Mechanical Engineering, 13(1), 17-26. doi: 10.70112/arme-2024.13.1.4245.
  6. Bhola, M., Kumar, A., & Kumar, N. (2023). Energy-efficient control of hydrostatic transmission of a front-end loader machine using machine learning algorithm and its sensitivity analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 237(13), 3031-3053. doi: 10.1177/09544070221133154.
  7. Brentan, B., Mota, F., Menapace, A., Zanfei, A., & Meirelles, G. (2024). Optimizing pump operations in water distribution networks: Balancing energy efficiency, water quality and operational constraints. Journal of Water Process Engineering, 63, article number 105374. doi: 10.1016/j.jwpe.2024.105374.
  8. Chanchayanon, T., Chaiprakaikeow, S., Jotisankasa, A., & Inazumi, S. (2024). Enhancing smart city energy efficiency with ground source heat pump systems and integrated energy piles. Smart Cities, 7(6), 3547-3586. doi: 10.3390/smartcities7060138.
  9. Dindorf, R., Takosoglu, J., & Wos, P. (2023). Review of hydro-pneumatic accumulator models for the study of the energy efficiency of hydraulic systems. Energies, 16(18), article number 6472. doi: 10.3390/en16186472.
  10. Dini, M., Hemmati, M., & Hashemi, S. (2022). Optimal operational scheduling of pumps to improve the performance of water distribution networks. Water Resources Management, 36(1), 417-432. doi: 10.1007/s11269-021-03034-8.
  11. Ebada, Y., Elshennawy, A., Elbrashy, A., & Rashad, M. (2025). Performance optimization of centrifugal pumps: Experimental analysis of flow enhancement and cavitation mitigation under variable operating conditions. Flow Measurement and Instrumentation, 106, article number 103043. doi: 10.1016/j.flowmeasinst.2025.103043.
  12. Fresia, P., Rundo, M., Padovani, D., & Altare, G. (2022). Combined speed control and centralized power supply for hybrid energy-efficient mobile hydraulics. Automation in Construction, 140, article number 104337. doi: 10.1016/j.autcon.2022.104337.
  13. Hruban, V., Drobitko, A., Khramov, M., & Tovpyha, M. (2025). Strength analysis and optimisation of trailer agricultural machinery structures using finite element methods. Machinery & Energetics, 16(2), 117-130. doi: 10.31548/machinery/2.2025.117.
  14. In Ukraine, the area of irrigated land has decreased sixfold. (2024). Retrieved from https://agronews.ua/news/v-ukrayini-ploshha-zroshuvanyh-zemel-skorotylas-ushestero/.
  15. In Ukraine, the total area of irrigated land exceeded 40 thousand hectares. (2025). Retrieved from https://www.ukrinform.ua/rubric-economy/4074408-v-ukraini-zagalna-plosa-zrosuvanih-zemel-perevisila-40-tisac-gektariv.html.
  16. Irrigation in Ukraine 2026: Prices, competition for water, state support and new irrigation technologies. (n.d.). Retrieved from https://latifundist.com/spetsproekt/1215-zroshennya-v-ukrayini-2026-tsini-konkurentsiya-za-vodu-derzhpidtrimka-ta-novi-tehnologiyi-polivu?utm_source.
  17. Irrigation season 2025: Over 40 thousand hectares of Ukrainian lands provided with water. (2025). Retrieved from https://darg.gov.ua/_zroshuvaljnij_sezon_2025_0_0_0_15182_1.html?utm_source=.
  18. Iyer, S., Deshmukh, S.M., & Tapre, R.W. (2025). Enhancing impeller design parameters for optimal pump efficiency and performance in supercritical thermal power projects. Energy Technology, 13(9), article number 2500022. doi: 10.1002/ente.202500022.
  19. Jafari-Asl, J., Monfared, S.A.H., & Abolfathi, S. (2024). Reducing water conveyance footprint through an advanced optimization framework. Water, 16(6), article number 874. doi: 10.3390/w16060874.
  20. Jensen, T.A., Antille, D.L., & Tullberg, J.N. (2025). Improving on-farm energy use efficiency by optimizing machinery operations and management: A review. Agricultural Research, 14(1), 15-33. doi: 10.1007/s40003-024-00824-5.
  21. Ji, Y., Song, H., Xue, Z., Li, Z., Tong, M., & Li, H. (2023). A review of the efficiency improvement of hydraulic turbines in energy recovery. Processes, 11(6), article number 1815. doi: 10.3390/pr11061815.
  22. Jin, R., Huang, H., Li, L., Zuo, H., Gan, L., Ge, S.S., & Liu, Z. (2024). Artificial intelligence enabled energy-saving drive unit with speed and displacement variable pumps for electro-hydraulic systems. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 21(3), 3193-3204. doi: 10.1109/TASE.2023.3276766.
  23. Khajvand, F., Zareinejad, M., Rezaei, S.M., & Baghestan, K. (2023). Design and implementation of a series hydraulic hybrid propulsion system to increase regenerative braking energy saving range. Energy Conversion and Management, 279, article number 116754. doi: 10.1016/j.enconman.2023.116754.
  24. Li, L., Cheng, M., Ding, R., & Xu, B. (2025). Energy efficiency improvement of hydraulic manipulator through flow-optimal redundancy resolution with path following. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 22, 7870-8886. doi: 10.1109/TASE.2024.3472671.
  25. Liu, J., Yuan, C., Matias, L., Bowen, C., Dhokia, V., Pan, M., & Roscow, J. (2024). Sensor technologies for hydraulic valve and system performance monitoring: Challenges and perspectives. Advanced Sensor Research, 3(7), article number 2300130. doi: 10.1002/adsr.202300130.
  26. Manservigi, L., Venturini, M., Losi, E., & Castorino, G.A.M. (2023). Optimal selection and operation of pumps as turbines for maximizing energy recovery. Water, 15(23), article number 4123. doi: 10.3390/w15234123.
  27. Nguyen, T.H., Do, T.C., Phan, V.D., & Ahn, K.K. (2023). Working performance improvement of a novel independent metering valve system by using a neural network-fractional order-proportional-integral-derivative controller. Mathematics, 11(23), article number 4819. doi: 10.3390/math11234819.
  28. Nguyen, V.H., Do, T.C., & Ahn, K.K. (2025). Hybrid powertrain with dual energy regeneration for boom cylinder movement in a hydraulic excavator. Automation in Construction, 171, article number 105974. doi: 10.1016/j.autcon.2025.105974.
  29. Pang, Y., Tang, P., Li, H., Marinello, F., & Chen, C. (2024). Optimization of sprinkler irrigation scheduling scenarios for reducing irrigation energy consumption. Irrigation and Drainage, 73(4), 1329-1343. doi: 10.1002/ird.2954.
  30. Sadovoy, O., Hruban, V., Fedorchuk, M., & Fedorchuk, V. (2024). Optimisation of solar power plant parameters for use in sprinklers in Southern Ukraine. Machinery & Energetics, 15(3), 117-128. doi: 10.31548/machinery/3.2024.117.
  31. Sadovoy, O., Vakhonina, L., Martynenko, V., & Koshkin, D. (2023). Calculation of optimal geometric parameters electrical apparatus for controlling the irrigation system. In 2023 IEEE 5th international conference on modern electrical and energy system (pp. 1-5). Kremenchuk: IEEE. doi: 10.1109/MEES61502.2023.10402456.
  32. Salvino, L.R., Gomes, H.P., & Bezerra, S.D.T.M. (2022). Design of a control system using an artificial neural network to optimize the energy efficiency of water distribution systems. Water Resources Management, 36(8), 2779-2793. doi: 10.1007/s11269-022-03175-4.
  33. Stashuk, V.A., Rokochynskyi, A.M., Prykhodko, N.V., Volk, P.P., Koptiuk, R.M., Frolenkova, N.A., & Volk, L.R. (2024). Reducing of water and energy resources consumption in irrigation based on resource optimisation. Land Reclamation and Water Management, 1, 31-41. doi: 10.31073/mivg202401-387
  34. Sumit, K., Gupta, D., Juneja, S., Nauman, A., Hamid, Y., Ullah, I., Kim, T., Tag eldin, E.M., & Ghamry, N.A. (2022). Energy saving implementation in hydraulic press using industrial Internet of Things (IIoT). Electronics, 11(23), article number 4061. doi: 10.3390/electronics11234061.
  35. Tardy, G., Bideaux, É., Gostomski, C., & Fonseca, A. (2024). Optimization-based energy efficient power transmission design methodology applied to a compact excavator. In L. Ericson & P. Krus (Eds.), Proceedings of the global fluid power society PhD symposium 2024: Advancements in fluid power technology: Sustainability, electrification, and digitalization (pp. 49-62). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-84505-5_4.
  36. The first step: The irrigation market in Ukraine has begun to recover. (2026). Retrieved from https://www.zerno-ua.com/news/pershyj-krok-rynok-zroshennya-v-ukrayini-pochav-vidnovlyuvatys/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=pershyj-krok-rynok-zroshennya-v-ukrayini-pochav-vidnovlyuvatys.
  37. Ukraine is increasing the area of irrigated land: Contracts for 40 thousand hectares have been signed in four regions. (2025). Retrieved from https://agravery.com/uk/posts/show/v-ukraini-zbilsuut-plosi-zrosuvanih-zemel-ukladeno-dogovori-na-40-tis-ga-v-cotiroh-oblastah?utm_source.
  38. Yanikören, M. (2025). Experimental investigation of the performance and energy consumption efficiency of elliptical gear hydraulic pump and evaluation by Taguchi method. Engineering Science and Technology, an International Journal, 62, article number 101941. doi: 10.1016/j.jestch.2024.101941.