Блинов А.С.
К ВОПРОСУ ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ *
Аннотация:
в работе рассматриваются вопросы развития отрасли альтернативной энергетики. Раскрываются причины относительно медленного темпа роста данной отрасли в РФ. Произведён анализ целесообразности установки солнечных панелей на здании организации в г. Барнаул с учётом уровня инсоляции. Рассчитан срок окупаемости проекта и доказана его эффективность
Ключевые слова:
альтернативная энергетика, возобновляемые ресурсы, солнечные панели, инсоляция, срок окупаемости проекта
УДК 620.9
Блинов А.С.
Алтайский государственный технический университет
им. И.И. Ползунова
(г. Барнаул, Россия)
К ВОПРОСУ ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Аннотация: в работе рассматриваются вопросы развития отрасли альтернативной энергетики. Раскрываются причины относительно медленного темпа роста данной отрасли в РФ. Произведён анализ целесообразности установки солнечных панелей на здании организации в г. Барнаул с учётом уровня инсоляции. Рассчитан срок окупаемости проекта и доказана его эффективность.
Ключевые слова: альтернативная энергетика, возобновляемые ресурсы, солнечные панели, инсоляция, срок окупаемости проекта.
Проблемы возобновляемых энергетических ресурсов обсуждаются на мировом уровне ещё со второй половины прошлого столетия. А их поиск и использование в разных странах начались намного раньше: ветряные и водяные мельницы, гидроэлектростанции, ветряные электростанции и др. На настоящий момент необходимость использования альтернативной энергетики обусловлена не только ограниченностью (невозобновляемостью) традиционных минерально-сырьевых ресурсов. Речь идёт и о пагубном воздействии их использования на состояние климата на планете. В 1992 г. была подписана Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК). Она обязывает государства сокращать опасное влияние на атмосферу (выбросы СО2 и других газов), что означает не только совершенствование технологий, но и поиск альтернативных источников энергии. Начиная с 1995 г. проводятся ежегодные конференции ООН по изменению климата (КС). В 2015 г. в Париже проходила 21 конференция (КС-21) РКИК. По её итогам было заключено Парижское соглашение по климату (197 стран, ратифицировано Правительством РФ в 2019 г.).[1] В рамках данного Соглашения участники обязуются проводить международный обмен «зелёными технологиями» в различных сферах хозяйства. К альтернативным (восполняемым) энергоресурсам относят энергию солнца воды и ветра, геотермальную энергию, энергию приливов и отливов, биоэнергетику. Этот список, скорее всего, будет пополняться.
По данным исследований, развитие альтернативной энергетики в РФ идёт достаточно медленно по сравнению со странами ЕС, Китаем и США. Её удельный вес в производстве электроэнергии: в 2015 г. составлял 16,0%, а к 2020 г. вырос лишь до 18,2 %. То есть, темп роста составлял 113,8%. В общемировом же масштабе, темп роста альтернативной энергетики составляет 167,5 %. [3]
Это обусловлено рядом причин. В первую очередь, экономика страны ещё тесно привязана к экспорту природных ресурсов. Ряд направлений «зелёной энергетики» развивается у нас практически «с нуля», а объекты зачастую находятся на территориях с экстремальными климатическими условиями (что требует дополнительных затрат и времени). Кроме того, непрекращающиеся экономические санкции вынуждают РФ создавать автономную базу для формирования инфраструктуры альтернативной энергетики.
Однако, например, в развитии гидроэнергетики Россия давно занимает лидирующие позиции. И около 20% электроэнергии в стране производится гидроэлектростанциями. В РФ есть приливные электростанции (ПЭС). А Кислогубская ПЭС действует (с перерывом на реконструкцию) ещё с 1968 г. Ведутся работы по проектам волновых электростанций (ВЭС). Есть геотермальная электростанция на Камчатке (Мутновская). Геотермальная энергия используется также на Курилах и на Кавказе. В Крыму, в Ростовской области и в других регионах есть ряд ветровых электростанций.
Большинство солнечных электростанций (СЭС) России расположено в Крыму, в Астраханской области и в других регионах с высоким уровнем солнечной активности. Кроме того, солнечные батареи используются тепличными хозяйствами, частными (физическими и юридическими) лицами в целях экономии средств на оплату электроэнергии.
Насколько эффективно использование такого альтернативного источника как солнечная энергия для частичного удовлетворения потребности в электроэнергии, мы решили проверить на примере установки солнечных панелей на здание нашего офиса в г. Барнаул.
Прежде чем принимать решение об установке солнечных панелей, необходимо проанализировать уровень инсоляции в регионе. В Барнауле среднегодовой уровень инсоляции такой же, как в Крыму – 4,14 кВт×ч/м2. Средний уровень инсоляции в зимний период также не сильно отличается: 2,3 кВт×ч/м2 – в Симферополе и 2,2 кВт×ч/м2 – в Барнауле. Это свидетельствует о целесообразности рассмотрения вопроса об установке солнечных панелей. Кроме того, помесячные данные об уровне инсоляции необходимы для определения угла наклона панелей, а также для дальнейших расчётов.
Солнечные панели планируется устанавливать на крыше здания организации. Наземная установка, хотя и облегчает обслуживание, нецелесообразна в связи с потерей значительной части солнечного сияния и увеличением затрат на установку. Проведённые расчёты показали, что крыша здания может выдерживать такую нагрузку без ущерба для конструкции. Доступ к обслуживанию панелей также предусмотрен.
Здание двухэтажное с подвалом и чердачным помещением. Стены – кирпич двойной кладки (510 мм). Окна – ПВХ (усиленный профиль, шумозащитные). Строительный объём надземной части (выше 0.000) – 3647 м3, подземной – 543 м3.
Анализ моделей солнечных панелей, представленных на рынке, показал, что наиболее оптимальный выбор – панели китайского бренда DELTA. У них высокий показатель КПД (по сравнению с панелями аналогичной мощности от других производителей) и, в то же время, более низкая цена. Расчёт проводился для DELTA BST-450-72M-HC 450 ВТ МОНО. В той модели используется технология Half cell, позволяющая снизить резистивные потери. А также, она, по сравнению с другими моделями, более эффективна при затенении.
При расчёте количества энергии, вырабатываемой солнечными панелями (Есп), был применён коэффициент h, делающий поправку на потери энергии при передаче и преобразовании.[2] Но учитывая технологию Half cell, мы сочли необходимым скорректировать данный коэффициент.
, [2] (1)
где Еинс – уровень инсоляции, кВт×ч/м2 (Еинс=4,14);
Рсп – мощность солнечной панели, Вт (Рсп =450);
h – коэффициент поправки на потери энергии при передаче и преобразовании (мы его приняли h=0,95);
Ринс – нормированная мощность солнечного излучения у поверхности Земли (Ринс=1000 Вт/м2).
Мы запланировали установить 58 солнечных панелей. Расчёты показали, что вырабатываемая ими энергия в среднем составит 102,6 кВт в сутки или 37467,7 кВт в год.
За 2020-2022 г.г. среднегодовое потребление электроэнергии организацией составило 71659 кВт, среднегодовая оплата за данный период составляет 508778,9 руб.
Монтаж солнечных панелей предполагается заказать в Барнаульском отделении компании «Формула солнца». Специалистами данной компании был произведен расчёт стоимости проекта, включая стоимость панелей DELTA BST-450-72M-HC 450 ВТ МОНО, инвертора, крепёжных элементов, расходных материалов, монтажных работ и запуска. Она составила 1289332 руб.
Вырабатываемая солнечными панелями годовая электроэнергия в размере 37467,7 кВт позволяет экономить 273514,21 руб за год. Таким образом. срок окупаемости проекта составит 4,7 года (без учёта инфляции и расходов по обслуживанию) или 5,3 года с учетом инфляции и расходов по обслуживанию. Срок службы панелей 20-25 лет и в течение этого срока эксплуатация солнечных панелей может принести организации около 5 млн. руб. экономии средств (с учетом инфляции и расходов по обслуживанию). Всё это свидетельствует о целесообразности и эффективности установки солнечных панелей DELTA BST-450-72M-HC 450 ВТ МОНО для частичного удовлетворения потребности в электроэнергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №10 (67) том 2
Ссылка для цитирования:
Блинов А.С. К ВОПРОСУ ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ // Вестник науки №10 (67) том 2. С. 293 - 298. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/10214 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+