energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2025-68-6-551-564energy-2524Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGЗалив Кара-Богаз-Гол как «солнечный пруд» и его энергетические характеристикиKara-Bogaz-Gol Bay as a “Solar Pond” and Its Energy CharacteristicsПенджиевА. М.PenjiyevA. M.

Адрес для переписки:Пенджиев Ахмет Мырадович Туркменский государственныйархитектурно-строительный институт,ул. Б. Аннанова, д. 136,744001, г. Ашхабад,Туркменистан Тел.: +7 (993) 65-80-17-54

ampenjiyev@gmail.com

Address for correspondence:Penjiyev Ahmet M.Turkmen State Instituteof Architecture and Construction 136, B. Annanova str.,744001, Ashgabat, TurkmenistanTel.: +7 (993) 65-80-17-54

ampenjiyev@gmail.com

ampenjiyev@gmail.comМамедовБ. М.MamedovB. M.

г. Ашхабад

Ashgabat

Туркменский государственный архитектурно-строительный институтТуркменистанTurkmen State Institute of Architecture and Civil EngineeringTurkmenistan202501122025686551564Copyright © Пенджиев А.М., Мамедов Б.М., 20252025Пенджиев А.М., Мамедов Б.М.Penjiyev A.M., Mamedov B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2524

В статье рассмотрены солнечные энергетические ресурсы залива Кара-Богаз-Гол как «солнечного пруда». С использованием разработанных физических и математических методов определены его тепловые энергетические потенциалы аккумулирования солевых отложений залива для создания и использования энергетических технологий в отраслях промышленности. Оценены тепловые энергетические характеристики для внедрения раз- личных солнечных энергетических аккумулирующих технологий. По предварительным расчетам, КПД солнечного водоема составляет зимой  1,14  %,  летом  1,46  %.  Солнечный энергетический потенциал преобразования в  тепловую  энергию  меняется  в  пределах от 40 до 70 % в зависимости от сезона года. Средняя температура на солевой поверхности дна водоема составляет: в летний период – от 55,04 до 79,8 °С, в зимний – от 20,0 до 25,6 °С. Полученные научные результаты могут быть использованы при разработке проектно- сметной документации, составлении технико-экономического обоснования для создания различных солнечно-энергетических технологических комплексов в зоне Каспийского региона, которые будут содействовать укреплению энергетической безопасности, развитию энергетических систем и производству автономных технологических установок, оборудования на основе солнечной энергии, что снизит энергопотребление органического топлива и улучшит экологическую обстановку в регионе Кара-Богаз-Гола.

The article considers the solar energy resources of the Kara-Bogaz-Gol Bay as a “solar pond”. Using the developed physical and mathematical methods, the thermal energy potentials оf the accumulation of salt deposits in the bay were determined for the creation and use of energy technologies in industrial sectors. Thermal energy characteristics for the introduction of various solar energy storage technologies were assessed; according to preliminary calculations, the effi ciency of a solar reservoir is 1.14 % in winter and 1.46 % in summer. The solar energy potential of conversion into thermal energy varies from 40 to 70 % depending on the season of the year. The average temperature on the salt surface of the reservoir bottom in summer ranges from 55.04 to 79.8 °C, in winter from 20.0 to 25.6 °C. The obtained scientific results can be used in the deve- lopment of design and estimate documentation, preparation of  feasibility studies for the creation of various solar energy technological complexes in the Caspian region, which will contribute to strengthening energy security, development of energy systems and production of autonomous technological installations and equipment based on solar energy, which will reduce the energy consumption of fossil fuels and improve the environmental situation in the Kara-Bogaz-Gol region.

солнечная энергетикаэнергетические потенциалысолнечный прудгидрометеорологические особенностиматематическая статистиказалив Кара-Богаз-ГолКаспийское мореТуркменистанsolar energyenergy potentialssolar pondhydrometeorological featuresmathema- tical statisticsKara-Bogaz-Gol BayCaspian SeaTurkmenistanReferencesБердымухамедов, Г. М. Туркменистан на пути достижения целей устойчивого развития / Г. М. Бердымухамедов. Ашхабад: Туркменская государственная изд. служба, 2018. 468 с.Berdimuhamedov G. M. (2018) Turkmenistan on the Way to Achieving Sustainable Develop- ment Goals. Ashgabat, Turkmen State Publishing Service. 468 (in Russian).Бердымухамедов, Г. М. Электроэнергетическая мощь Туркменистана / Г. М. Берды- мухамедов. Ашхабад: Туркменская государственная изд. служба, 2022. 130 с.Berdimuhamedov G. M. (2022) Electric Power Capacity of Turkmenistan. Ashgabat, Turkmen State Publishing Service. 130 (in Russian).Пенджиев, А. М. Экоэнергетические ресурсы возобновляемых источников энергии / А. М. Пенджиев. М.: Русайнс, 2023. 400 c.Penjiyev A. M. (2023) Eco-Energy Resources of Renewable Energy Sources. Moscow, Ru- sains Publ. 400 (in Russian).Седнин, А. В. Проблемы развития гибридных систем теплоснабжения / А. В. Седнин, К. М. Дюсенов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 2. С. 173–188. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-2-173-188.Sednin A. V., Dyussenov K. M. (2024) Development of Hybrid District Heating Systems. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Asso- ciations, 67 (2), 173–188. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-2-173-188 (in Russian).Прогнозирование часов пик энергопотребления региональных энергосистем / С. Р. Саи- тов [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 1. С. 78–91. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-1-78-91.Saitov S. R., Chichirova N. D., Filimonova A. A., Karnitsky N. B. (2024) Forecas- ting Peak Hours for Energy Consumption in Regional Power Systems. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Pro- ceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 67 (1), 78–91. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-1-78-91 (in Russian).Письменная, У. Е. Устойчивые энергетические трансформации: нивелирование негатив- ных экстерналий / У. Е. Письменная, Г. С. Трипольская // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 4. С. 312–327. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-4-312-327.Pysmenna U. Ye., Trypolska G. S. (2020) Sustainable Energy Transitions: Overcoming Nega- tive Externalities. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Po- wer Engineering Associations, 63 (4), 312–327. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-4-312-327.Солнечная энергетика: учеб. пособие для вузов / В. И. Виссарионов, Г. В. Дерюгина, В. А. Кузнецова, Н. К. Малинин; под общ. ред. В. И. Виссарионова. М.: Изд. дом МЭИ, 2008. 276 с.Vissarionov V. I., Deryugina G. V., Kuznetsova V. A., Malinin N. K. (2008) Solar Energy. Moscow, Publishing House of Moscow Power Engineering Institute. 276 (in Russian).Даффи, Д. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии / Д. А. Даффи, У. А. Бекман. М.: Мир, 1977. 429 с.Duffie J. A., Beckman W. A. (1974) Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons, Inc. Published. 429.Дубковский, В. Использование солнечных прудов в комбинированных энергоустановках / В. Дубковский, А. Денисова // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2000. № 2. С. 11–13.Dubkovsky V., Denisova A. (2000) Use of Solar Ponds in Combined Power Plants.Стребков, Д. С. Основы солнечной энергетики / Д. С. Стребков; под ред. П. П. Безруких. М.: САМ Полиграфист, 2019. 326 с.Ekotekhnologii i Resursosberezhenie = Ecotechnologies and Resource Saving, (2), 11–13.Кара-Богаз-Гол: как все были уверены, что именно это озеро убивает Каспийское море // Энциклопедия географа. URL: https://enciclopediya-geografa.ru/puteshestviya/6016-kara-bogaz-gol-kak-vse-byli-uvereny-chto-imenno-eto-ozero-ubivaet-kaspiyskoe-more.html https://enciclopediya-geografa.ru/puteshestviya/6016-kara-bogaz-gol-kak-vse-byli-uvereny-chto-imenno-eto-ozero-ubivaet-kaspiyskoe-more.html.Strebkov D. S. (2019) Fundamentals of Solar Energy. Moscow, Publishing House SAM Polig- raphist Publ. 326 (in Russian).Некоторые результаты теоретического и экспериментального исследования теплового режима соляного солнечного бассейна / Ю. У. Умаров, JI. H. Тесленко, В. Н. Елисеев, Г. Я. Умаров // Гелиотехника. 1973. № 2. С. 37–42.Kara-Bogaz-Gol: How Everyone Was Sure That This Lake Was Killing the Caspian Sea // Entsi- klopediya Geografa [Encyclopedia of the Geographer]. URL: https://enciclopediya-geografa.ru/puteshestviya/6016-kara-bogaz-gol-kak-vse-byli-uvereny-chto-imenno-eto-ozero-ubivaet-kaspiyskoe-more.html https://enciclopediya-geografa.ru/puteshestviya/6016-kara-bogaz-gol-kak-vse-byli-uvereny-chto-imenno-eto-ozero-ubivaet-kaspiyskoe-more.html (in Russian).Анализ тепловых характеристик и конвективной устойчивости солнечного пруда / О. С. Попель, С. Е. Фрид, Е. М. Шелков [и др.] // Тр. Европейского симпозиума по солнечной энергии. Варна, НРБ. 13–17 сентября 1983. С. 27.Umarov Yu. U., Teslenko L. N., Eliseev V. N., Umarov G. Ya. (1973) Some Results of Theo- retical and Experimental Study of the Thermal Regime of a Salt Solar Pool. Geliotekhnika = Applied Solar Energy, (2), 37–42 (in Russian).Попель, O. C. Исследование систем теплоснабжения на основе солнечных прудов: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.08 / О. С. Попель; АН ССС. Ин-т высоких температур. М.: ИВТАН, 1988.Popel O. S., Fried S. E., Shelkov E. M. [et al.] (1983) Analysis of Thermal Characteristics and Convective Stability of a Solar Pond. Proceedings of the European Symposium on Solar Ener- gy. Varna, NRB, September 13–17, 27 (in Russian).Перспективы строительства опытно-промышленного солнечного пруда в Крыму / О. С. Попель, Н. М. Сонина, Л. А. Яскин, И. А. Зенкова // Энергетическое строительство. 1992. № 2. С. 9–14.Popel O. S. (1988) Study of Heat Supply Systems Based on Solar Ponds [Dissertation]. Mos- cow, Institute for High Temperatures of Academy of Sciences (in Russian).Kosarev A.N. Kara-Bogaz-Gol Bay: Physical and Chemical Evolution / A. N. Kosarev, A. G. Kostianoy, I. S. Zonn // Aquatic Geochemistry. 2009. Vol. 15. P. 223–236. https://doi.org/10.1007/s10498-008-9054-z.Popel O. S., Sonina N. M., Yaskin L. A., Zenkova I. A. (1992) Prospects for the Construction of a Pilot Solar Pond in Crimea. Energeticheskoe Stroiyelstvo [Energy Construction], (2), 9–14 (in Russian).Dickinson, W. C. Shallow Solar Ponds for Industrial Process Heat: the ERDA–SOHIO project (No. UCRL-78288; CONF-760821-4) / W.C. Dickinson, A. F. Clark, A. Iantuono. California Univ., Livermore (USA). Lawrence Livermore Lab., 1976.Kosarev A. N., Kostianoy A. G., Zonn I. S. (2008) Kara-Bogaz-Gol Bay: Physical and Chemical Evolution. Aquatic Geochemistry, 15(1–2), 223–236. https://doi.org/10.1007/s10498-008-9054-z.Kudish, A. I. Compact Shallow Solar Pond Hot Water Heater / A. I. Kudish, D. Wolf // Solar Energy. 1978. Vol. 21, № 4. P. 317–322. https://doi.org/10.1016/0038-092x(78)90008-7.Dickinson W. C., Clark A. F., Iantuono A. (1976) Shallow Solar Ponds for Industrial Process Heat: the ERDA–SOHIO project (No. UCRL-78288; CONF-760821-4). California Univ., Livermore (USA). Lawrence Livermore Lab.Sodha, M. S. Physics of Shallow Solar Pond Water Heater / M. S. Sodha, J. K. Navak, S. C. Kaushik // International Journal of Energy Research. 1980. Vol. 4, No 4. P. 323–337. https://doi.org/10.1002/er.4440040404.Kudish A. I., Wolf D. (1978) A compact shallow solar pond hot water heater. Solar Energy, 21 (4), 317–322. https://doi.org/10.1016/0038-092x(78)90008-7.Sodha, M. S. Shallow Solar Pond Water Heater: an Analytical Study / M. S. Sodha, G. N. Ti- wari, J. K. Nayak // Energy Conversion and Management. 1981. Vol. 21, No 2. P. 137–139. https://doi.org/10.1016/0196-8904(81)90035-2.Sodha M. S., Nayak J. K., Kaushik S. C. (1980) Physics of shallow solar pond water heater. Interna- tional Journal of Energy Research, 4 (4), 323–337. https://doi.org/10.1002/er.4440040404.Merriam, M. F. Electricity Generation from Non-Convective Solar Ponds in California: Report of University Wide energy Research Group (UER 109) / M. F. Merriam. University of Cali- fornia, Universitywide Energy Research Group, 1983.Sodha M. S., Tiwari G. N., Nayak J. K. (1981) Shallow solar pond water heater: An analytical study. Energy Conversion and Management, 21 (2), 137–139. https://doi.org/10.1016/0196-8904(81)90035-2.Abou-Chakra, F. N. Analyses of the Sources, Factors and Treatment Methods Affecting Tur- bidity at the El Paso Solar Pond: Theses Masters Science / F. N. Abou-Chakra. The University of Texas at El Paso, 1992.Merriam M. F. (1983) Electricity Generation from Non-Convective Solar Ponds in California: Report of University Wide energy Research Group (UER 109). University of California, Uni- versitywide Energy Research Group (in Russian).Popel, O. S. A Generalized Stationary Model for Solar Pond / O. S. Popel // Proc. of ISES Solar World Congress. Humburg: ERG, 1987. P. 243–247.Abou-Chakra F. N. (1992) Analyses of the Sources, Factors and Treatment Methods Affecting Turbidity at the El Paso Solar Pond: Theses Masters Science. The University of Texas at El Paso.Popel, O. S. Solar Ponds: the State of the Art of R&D Efforts / O. S. Popel // Development and Use of Effective Solar Systems: H-1SES Workshop. Budapest, Hungary, 2–3 June 1988.Popel O. S. (1987) A Generalized Stationary Model for Solar Pond. Proc. of ISES Solar World Congress. Humburg, ERG, 243–247.Popel, O. S. The Models of Processes for Converting the Solar Energy in Solar Ponds and Their Practical Utilization / O. S. Popel, E. E. Shpilrain, S. E. Frid // North Sun’88. Solar Energy at High Latitudes: Proc. of the Int. Conf. Borlange, Sweden, 29–31 August, 1988.Popel O. S. (1988) Solar Ponds: the State of the Art of R&D Efforts. Development and Use of Effective Solar Systems: H-1SES Workshop. Budapest, Hungary, 2–3 June 1988.Использование солнечной энергии / под общ. ред. Л. Е. Рыбаковой. Ашхабад: Ылым, 1985. 280 с.Popel O. S., Shpilrain E. E., Frid S. E. The Models of Processes for Converting the Solar Energy in Solar Ponds and Their Practical Utilization. North Sun’88. Solar Energy at High Latitudes: Proc. of the Int. Conf. Borlange, Sweden, 29–31 August, 1988.Стребков, Д. С. Развитие солнечной энергетики в Туркменистане / Д. С. Стребков, А. М. Пенджиев, Б. Д. Мамедсахатов. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2012. 498 с.Rybakova L. E. (ed.) (1985) Use of Solar Energy. Ashgabat, Ylym Publ. 280 (in Russian).Penjiyev, A. M. Solar Energy Resource Potential of the Garabogazköl Gulf in the Caspian Sea / A. M. Penjiyev, P. O. Orazov // Geography and Natural Resources. 2025. Vol. 46, No 2. Р. 212–219. https://doi.org/10.1134/s1875372825700234.Strebkov D. S., Penjiyev A. M., Mamedsakhatov B. D. (2012) Development of solar energy in Turkmenistan. Moscow, State Scientific Institution “All-Russian Research Institute for Electri- fication of Agriculture”. 498 (in Russian).Penjiyev, A. M. Wave Energy Resources of the Caspian Sea on the Coast of Turkmenistan / A. M. Penjiyev // Applied Solar Energy. 2022. Vol. 58, No 2. Р. 306–310. https://doi.org/10.3103/s0003701x22020141.Penjiyev A. M., Orazov P. O. (2025) Solar Energy Resource Potential of the Garabogazköl Gulf in the Caspian Sea. Geography and Natural Resources, 46 (2), 212–219. https://doi.org/10.1134/s1875372825700234.Байрамов, Р. Б. Математическая модель для описания теплового режима гелиотеплицы траншейного типа / Р. Б. Байрамов, Л. Е. Рыбакова, А. М. Пенджиев // Гелиотехника. 1985. № 4. С. 41–44.Penjiyev A. M. (2022) Wave Energy Resources of the Caspian Sea on the Coast of Turkmeni- stan. Applied Solar Energy, 58 (2), 306–310. https://doi.org/10.3103/s0003701x22020141.Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3: Многолетние данные. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Вып. 30: Туркменская ССР / Туркменское респ. упр. по гидро- метеорологии. 500 с.Bayramov R. B., Rybakova L. E., Penjiyev A. M. (1985) Mathematical Model for Describing the Thermal Regime of a Trench-Type Solar Greenhouse. Geliotekhnika = Applied Solar Energy, (4), 41–44 (in Russian).Пенджиев, А. М. Агротехника выращивания дынного дерева (Carica papaya L.) в условиях защищенного грунта в Туркменистане: автореф. дис. … докт. сельхоз. наук: 06.03.01 / А. М. Пенджиев; Московский государственный ун-т леса. М., 2000. 54 с.Turkmen Republican Department of Hydrometeorology (1989) Scientific and Applied Refe- rence Book on the Climate of the USSR. Series 3. Long-term data. Issue 30: Turkmen SSR. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ. 502 (in Russian).Пенджиев, А. М. Математическое моделирование микроклимата в солнечной теплице траншейного типа / А. М. Пенджиев // Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 7. С. 88–96.Penjiyev A. M. (2000) Agricultural Technology for Growing Melon Trees (Carica Papaya L.) in Protected Soil Conditions in Turkmenistan [Dissertation]. Moscow. 54 (in Russian).Пенджиев, A. M. Научное обоснование использования энергетических технологий на основе возобновляемых источников энергии в Туркменистане: автореф. дис. … докт. тех. наук: 05.14.08 /А. М. Пенджиев; Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ. Ашхабад, 2022. 42 с.Penjiyev A. M. (2010) Mathematical Modeling of Microclimate in a Solar Trench-Type Green- house. Alternativnaya Energetika i Ekologiya = Alternative Energy and Ecology, (7), 88–96 (in Russian).Penjiyev A. M. (2022) Scientific Substantiation of the Use of Energy Technologies Based on Renewable Energy Sources in Turkmenistan [Dissertation]. Ashgabat. 42 (in Russian).Penjiyev A. M. (2022) Scientific Substantiation of the Use of Energy Technologies Based on Renewable Energy Sources in Turkmenistan [Dissertation]. Ashgabat. 42 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.