CC BY
8УДК 330.322:620.92(477)
Друзин Р.В.,
к.э.н., доцент, ТНУ имени В.И. Вернадского
Абдурешитова Д.В.,
магистрант, ТНУ имени В.И. Вернадского
ФИНАНСОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОВЫШЕНИЯ АВТОДОРОЖНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗА СЧЕТ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
В статье рассмотрены перспективы развития альтернативной энергетики в Республике Крым. Проанализирован энергетический потенциал Крыма и возможные месторасположения ЭС на возобновляемых источниках энергии. Рассмотрены энергетические проблемы Крыма и возможные пути их решения, что позволит РК быть менее энергозависимым от материковой части страны. Приведены необходимые условия для развития альтернативной энергетики в РК и повышения автодорожной безопасности с помощью гелиосистем. На основе проведенного исследования предлагается вкладывать инвестиции в альтернативные источники энергии РК, используя мировой опыт.
Ключевые слова: альтернативная электроэнергетика, солнечная энергия, гелиосистема.
ВВЕДЕНИЕ
Охрана окружающей среды и рациональное использование ее ресурсов в условиях бурного роста промышленного производства становится одной из актуальнейших проблем современности. Перспективным путем решения этих проблем является освоение альтернативных источников энергии. С каждым днем развитие и эффективное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) приобретает все большую актуальность для каждого государства. Приоритетные виды ВИЭ определяются, прежде всего, географическим расположением, а также уровнем развития и технического оснащения каждого государства в отдельности. Актуальность темы заключается в том, что при нехватке электроэнергии, Крым является богатым на возобновляемые источники энергии, которые не используются в полной мере. В Крыму всегда был дефицит электроэнергии. Это влечет большие потери при транспортировке электричества. Кроме этого, это сейсмически опасный регион для строительства, например, атомной электростанции. Типовая станция — экологически грязная, а Крым — это курортное место.
Проблемой развития и распространения идеи внедрения альтернативной энергии занимаются такие ученые, как О. И. Родькин, Р.Б. Ахмедов, Х.П. Гарг, С.С. Мюллик, А.К. Бхаргава, Г.Н. Тива-ри и др.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Целью статьи является финансовое обоснование мероприятий по развитию альтернативной энергетики для освещения остановок и пешеходных переходов, установка новых солнечных батарей на осветительных элементах городских, междугородних линиях электроосвещения.
Объектом исследования выступает рынок электроэнергетики Республики Крым. Предметом исследования является альтернативная электроэнергетика для освещения пешеходных переходов и остановок автомобильной трассы Керчь-Симферополь.
В статье используются методы наблюдения, сравнительного анализа, синтеза, дедукции, графический метод и моделирование.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Крым имеет огромный потенциал для развития альтернативной энергетики, прежде всего, ветровой и солнечной. Но строительство альтернативных электростанций требует огромных инвестиций. Для того, например, чтобы построить дополнительные мощности на 1 тыс. МВт, необходимо закольцевать весь Крым высоковольтными сетями, построить новые подстанции, что требует миллиардных инвестиционных программ.
Солнечные электростанции в Крыму, девелопером которых выступает фирма Activ Solar, в 2014 году прирост дали в 32 раза. Если за первые 6 мес. 2011года в эксплуатации было только 7,5 МВт, то к концу первой половины 2014 года использовалось уже свыше 219 МВт, что дало возможность поднять выработку до 144,1 млн. кВт х ч. Исходя из этого получается, что электростанции солнца в наши дни закрывают 7 процентов потребляемой в РК энергии. Размер их выработки соответствует общему энергопотреблению Первомайского и Раздольненского районов Крыма.
За девять месяцев 2013 года с помощью возобновляемых источников энергии в Крыму было получено 285,7 млн кВт х ч электроэнергии, что соответствует 30% общего объема производства энергии на полуострове. Как отмечают эксперты, за январь-сентябрь этого года солнечные элек-
18
тростанции выработали 251,2 млн. кВт Ч ч, ветровые — 34,6 млн. кВт Ч ч, покрыв вместе 6,6% от общего объема энергопотребления Крыма.
В начале ноября 2013 г. общая установленная мощность объектов «зеленой» энергетики в Крыму зафиксирована на уровне 295,5 МВт, включая солнечные электростанции — 227,3 МВт и ветровые электростанции — 68,2 МВт.
По климатическим условиям Республику Крым можно отнести к регионам с высокой интенсивностью солнечной радиации. Количество солнечной энергии, поступающей на единицу площади в течение года, составляет в среднем 1000-1350 кВт х ч/м2. Наиболее эффективным периодом времени для использования солнечных коллекторов в Крыму являются месяцы с апреля по октябрь. В настоящий момент, солнечные коллекторы для нагревания воды широко используются в южной части и их количество растет с каждым днем. В Крыму наблюдается также наибольшее число часов солнечного сияния в течение года (2300-2400 часов в год), что создает энергетически благоприятную и экономически выгодную ситуацию для широкого практического использования солнечной энергии.
Основными технологическими решениями по использованию энергии являются: превращение солнечной энергии в электрическую и получение тепловой энергии для целей теплоснабжения зданий.
Прямое использование солнечной энергии в условиях Крыма, для выработки в настоящее время электроэнергии, требует больших капитальных вложений и дополнительных научно-технических проработок. Солнечная энергия в Крыму может использоваться не только для производства электроэнергии, но и тепла. Это реально при широком распространении в республике солнечных батарей (коллекторов), легко сооружаемых и высокорентабельных.
В 2011 году в Крыму возле села Охотниково компания Activ Solar построила солнечную электростанцию общей мощностью 80 МВт на более чем 160 гектарах. Электростанция состоит из 360 000 модулей, вырабатывая до 100 ГВт х ч электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения потребностей до 20000 домохозяйств. Проект разделен на четыре очереди по 20 МВт каждая. Строительство первых двух очередей было завершено в июле 2011, третья и четвертая в октябре того же года.
Также в 2012 году начала действовать солнечная электростанция «Перово» на 100 МВт. Электростанция состоит из 440 000 кристаллических солнечных фотоэлектрических модулей, соединённых 1 500 км кабеля, и установленных на более 200 га площади (охватывает примерно 259 футбольных полей). Установка может производить 132 500 МВт часов чистой электроэнергии в год, что достаточно для удовлетворения плановой пиковой потребностей в электроэнергии Симферополя, столицы Крыма. Станция позволяет сократить выбросы СО2 на 105 тысяч тонн в год. По состоянию на январь 2012 года электростанция являлась самой мощной в мире.
Возле села Родниковое в Крыму расположена солнечная электростанция мощностью 7,5 МВт. Выработка электроэнергии станцией позволит запитать 1500 домов и сократить выбросы углекислого газа до 7 842 тонн в год. Годовая выработка составляет 9,683 млн. кВт х ч. Электроэнергия поступающая в сеть прежде всего обеспечивает близлежащие села: Родниковое, Аркадьевку, Кубанское и Новый Мир.
Солнечные батареи могут найти широкое применение в домохозяйствах, для отопления отдельных домов, теплиц. Многие автозаправочные станции уже широко применяют солнечные батареи, располагая их на крыше и козырьке в несколько рядов. Автозаправочные станции располагаются по всем трассам Крыма и, часто, в местах, отдаленных от населенных участков, и, следовательно, от линий электропередач. Также солнечные батареи найдут широкое применение для оборудования остановок. Школы и детские сады, для обеспечения постоянного источника электричества, также могут быть оборудованы солнечными батареями. Это позволит использовать электроэнергию не только для освещения, но и во время отопительного сезона.
Для гелиоэнергетики в Крыму наиболее подходит средняя полоса степи и лесостепь, так как именно в этом районе наблюдается большое количество солнечных дней в году и средняя сила ветра, что немало важно для гелиосистемы: сильный ветер создает пылевые бури и зеркала покрываются слоем пыли, который не дает солнечным лучам проникать на поверхность зеркал. Следовательно, для развития солнечной энергетики необходимо учитывать данный фактор.
Развитие гелиоэнергетики в Крыму поможет решить следующие задачи:
• солнечное горячее водоснабжение индивидуальных и коммунальных потребителей сезонных объектов (детские, туристические, спортивные лагеря, объекты санаторно-курортной сферы, жилых и общественных зданий);
19
• пассивное солнечное отопление малоэтажных жилых домов и промышленных сооружений, главным образом, в сельской местности и Южном берегу Крыма;
• использование солнечной энергии в различных сельскохозяйственных производствах (растениеводство в закрытых грунтах, сушка зерна, табака и других сельхозпродуктов и материалов).
Внедрение солнечной энергетики для освещения остановок транспортных средств и пешеходных переходов возможно ввиду географического расположения: в Крыму наблюдается большое число часов солнечного сияния в течение года (2300-2400 часов в год), что создает энергетически благоприятную и экономически выгодную ситуацию для широкого практического использования солнечной энергии.
В настоящее время в Кировском районе уже реализуются проекты по энергосбережению, а именно: в феврале 2013 года вблизи села Владиславовка началось строительство солнечной электростанции, которая должна стать самой мощной на территории полуострова (по словам начальника Управления градостроительства, архитектуры, развития инфраструктуры Кировской райго-садминистрации Бориса Панченко, планируется, что мощность электростанции составит 110 МВт, что на 5 МВт больше, чем у подобной станции в селе Перово Симферопольского района, которая на данный момент является самой крупной в автономии), в пгт. Кировское используются солнечные батареи для освещения улиц на осветительных элементах. Солнечные батареи расположены на территории наибольшего скопления населения, таких, как школа, парк, больница с поликлиникой, дошкольное учреждение, дорожные перекрестки и т.д.
Базой исследования была выбрана автомобильная трасса Керчь-Симферополь, а именно отрезок трассы Старый Крым — Симферополь, протяженностью 100 километров.
На данном отрезке пути расположены пешеходные переходы, количество которых составляет 39 штук и 21 остановка транспортных средств (суммарное количество с обеих сторон трассы).
Если оборудовать данные элементы традиционным освещением, работающим на электроэнергии из линий электропередач (ЛЭП), то для проекта необходимо установить 60 фонарных столбов. Себестоимость одной опоры ЛЭП типа СВ 110, СВ 95 и другие (марка бетона — 400) составляет 6500 руб., себестоимость фонарей, ламп 500Вт, стоимость монтажа и установки (что составляет 20% от стоимости оборудования), таким образом один фонарный столб обойдется в 11500 руб./ шт. Стоимость установки 60 фонарных столбов составит 690 000 рублей. Уличные фонари освещают дороги в темное время суток, которое меняется в связи с изменением длины дня. Таким образом в летний период времени освещение улиц длится с 22.30 до 05.30, осень/весна — с 20.30 до 06.30, зимний период — с 18.00 до 06.30. Традиционно для освещения улиц используют лампы мощностью 500 Вт. Стоимость освещения трассы (остановок и пешеходных переходов) 60 фонарями равна 148 980 рублей в год при условии, что стоимость 1кВт х ч электроэнергии 1,5 руб. Произведенные расчёты показали: Время от сумерек до рассвета х количество дней: Летний период = 6 часов х 92 дня = 552 часа, Осень и весна = 9 часов х 183 дня = 1647 часа, Зимний период = 12,5 часа х 90 дней = 1125 часов, 552 ч. + 1647 ч. + 1125 ч. = 3324 часов — в год, Мощность 1 лампы — 500 Вт (0,5 кВт), Стоимость 1 кВт х ч в Крыму равен 1,5 руб.
Итого 3324 ч х 0,5 кВт х 1,5 руб. = 2483 руб. — плата за электроэнергию, которую потребляет один фонарь в течение года.
Всего 60 фонарных столбов, следовательно, 2483 руб. х 60 шт. = 148 980 руб. — плата за электроэнергию для освещения остановок автотранспорта и пешеходных переходов на отрезке трассы Старый Крым — Симферополь.
Установка солнечных батарей на осветительных элементах для освещения остановок и пешеходных переходов позволит снизить нагрузку на линии электропередач, износ которых на сегодняшний день составляет 70%. Также это положительно скажется на окружающей среде, так как использование солнечных батарей для освещения улиц снизит потребление электроэнергии, выработанной традиционными методами, загрязняющими планету. Освещение данных объектов позволит повысить автодорожную безопасность. В будущем возможно использование опыта по внедрению ВИЭ для освещения других трасс Крыма.
На сегодняшний день главной проблемой по развитию данного проекта является финансирование покупки и установка солнечных модулей. В дальнейших работах автором будет рассчитан
20
социально-экономические эффекты от внедрения солнечной энергетики в городе Старый Крым и автомобильной трассе Старый Крым — Симферополь.
По данным РБК, тарифы на электроэнергию в Крыму в пересчете на рубли в среднем составляют около 1,5 руб. за 1 кВт х ч. В 2013 году Крым потребил около 6 млрд. кВт х ч электроэнергии, полученной с материковой части Украины, В месяц Крым закупает электроэнергию на 400 млн. гривен (1,17 млрд. руб.). Потребление Крыма в час пик — около 1 ГВт, местные электростанции обеспечивают только 20% потребности полуострова в электроэнергии. Закупки электроэнергии для Крыма с территории Украины будут продолжаться, пока на полуострове не построят собственную генерацию. В конце апреля Минэнерго представило утвержденный план энергоснабжения полуострова стоимостью более 70 млрд. руб.
При использовании традиционных источников освещения потребуются проведение электросети к каждому осветительному элементу, закупка оборудования, и, самое главное отличие — оплата электроэнергии.
Уличные фонари на солнечных батареях могут эксплуатироваться в условиях с неблагоприятным климатом. Система работает за счёт излучения солнца. Её эффективность зависит от климатических условий и необходимой нагрузки. Солнечная батарея в связи с надёжностью и экологической безопасностью не оказывает негативного воздействия на окружающую среду и может эксплуатироваться вблизи густонаселённых пунктов и жилых домов. Благодаря наличию автоматики после полной зарядки данного источника питания подача энергии прекращается.
Максимальная мощность ЬББ-лампы с сенсором — 18У/60'^ Использование освещения на сверхъярких светодиодах открывает возможность использования связки солнечная батарея-аккумулятор. Такой светильник мощностью всего 40 Вт выдает световой поток 4400 лм, чего вполне достаточно для комфортной видимости. Заряженный аккумулятор обеспечивает работу светильника в течение всей ночи, а при использовании экономного режима с обнаружением движения улица будет освещена даже после пасмурного дня, дающего мало энергии солнечной батарее. Фонарь монтируется на высоте 6-7 м., что обеспечивает диапазон светового луча в 18-20 м. и угол обзора 120°. Время заправки такой солнечной батареи — 6 часов, а время разрядки — более 24 часов, то есть даже при пасмурной погоде у аккумулятора будет запас энергии для освещения.
Преимущества светильников на солнечных батареях
• экономичность (отсутствует необходимость в проведении электрических проводов и использования внешних источников питания);
• не слишком яркое освещение (рассеянный, мягкий свет);
• несложная установка;
• удобство в эксплуатации и уходе;
• автоматический режим работы (самостоятельное включение, выключение и перезарядка светильника).
Рассчитаем необходимость солнечных батарей на осветительных элементах для освещения пешеходных переходов и остановок ТС. Учитывая, что проект предусматривает освещение пешеходных переходов и остановок на отрезке трассы Старый Крым — Симферополь, по расчетам потребуется 60 фонарей (39 для освещения пешеходных переходов и 21 фонарь — для освещения остановок ТС). Для проекта был выбран фонарь светодиодный на солнечной батарее модель Б8-240 в связи с удовлетворяющими характеристиками, стоимость одной единицы оборудования равняется 35850 р. Транспортировка и монтаж фонарных столбов на светодиодах с солнечными панелями составляет 15-20% от суммарной стоимости. Суммарная стоимость солнечных батарей на осветительных элементах в размере 60 шт. равняется 2 310 000 руб., учитывая установку, проект обойдется в 2 656 500 руб.
Срок окупаемости проекта по освещению трассы Старый Крым — Симферополь с помощью солнечных батарей на осветительных элементах составляет 13 лет, учитывая, что такой вид освещения не потребляет электроэнергию из сети и срок эксплуатации фонаря со встроенной солнечной батареей Б8-240 равен 25 годам, то данный проект является актуальным.
ВЫВОДЫ
Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы и предложения.
1. Пешеходные переходы и остановки располагаются по всем трассам Крыма и, часто, в местах, отдаленных от населенных участков, и, следовательно, от линий электропередач. Следовательно, освещение данных объектов с помощью солнечных батарей на осветительных элементах является актуальным.
21
2. Увеличение доли альтернативной энергетики приведет к уменьшению производства электричества традиционными электростанциями, что улучшит состояние окружающей среды.
3. Освещение данных объектов позволит повысить автодорожную безопасность.
4. Основной проблемой по развитию данного проекта является финансирование покупки и установка солнечных модулей.
В будущем возможно использование опыта по внедрению ВИЭ для освещения других трасс Крыма.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Об электроэнергетике: Федеральный закон Российской Федерации от 26.03.2003 №35-Ф3 (ред. от 21.07.2014).
2. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии: учебно-методическое пособие / О.И. Родькин [и др.]; под общ. ред. С.П. Кундаса. — Минск: МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2011. — 160 с.
Статья поступила в редакцию 18 сентября 2014 года
22
