CC BY
11ЭНЕРГЕТИКА И АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ
(ENERGY & ALTERNATIVE ENERGY)
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 ц, делающий поправку на потери энергии при передаче и преобразовании.[2] Но учитывая технологию Half cell, мы сочли необходимым скорректировать данный коэффициент.
_ ЕинсхРспхц , Л
Есп =-- [2] (1)
Ринс
где Еинс - уровень инсоляции, кВтхч/м2 (Еинс=4,14);
Рсп - мощность солнечной панели, Вт (Рсп =450);
ц - коэффициент поправки на потери энергии при передаче и преобразовании (мы его приняли ц=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:
1. Парижское соглашение от 12 декабря 2015 года (вступилов силу для Российской Федерации 16 ноября 2019 года). [Электронный ресурс] URL: https://publication.pravo.gov.ru (дата обращения: 02.10. 2023).
2. Мерганов А.М., Курбанов Ф.М. Математическая модель оценки экономической эффективности солнечных панелей // Экономика и менеджмент инновационных технологий. 2017, №7. [Электронный ресурс] URL: https://economika.snauka.ru/207/07/15167 (дата обращения: 03.10.2023).
3. Садунова А.Г. Развитие рынка альтернативной энергетики РФ в рамках стратегии формирования зелёной экономики: возможности и угрозы // Экономика строительства. 2022. №6. [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-rynka-alternativnoy-energetiki-rf-v-ramkah-strategii-formirovaniya-zelenoy-ekonomiki-vozmozhnosti-i-ugrozy (дата обращения: 02.10.2023).
Blinov A.S.
Altai State Technical University named after I.I. Polzunov
(Barnaul, Russia)
THE QUESTION OF THE ECONOMIC EFFICIENCY OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES
Abstract: the paper discusses the development of the alternative energy industry. The reasons for the relatively slow growth rate of this industry in the Russian Federation are revealed. The analysis of the feasibility of installing solar panels on the building of the organization in Barnaul, taking into account the level of insolation. The payback period of the project is calculated and its effectiveness is proved.
Keywords: alternative energy,renewable resources, solar panels, insolation, payback period of the project.
