CC BY
7ПРОГНОЗЫ РАЗВИТИЯ ФОТОЭНЕРГЕТИКИ В ТУРКМЕНИСТАНЕ
А.М. Пенджиев, Б.Д. Мамедсахатов
Туркменский политехнический институт Ул. Аннанова, 1, Ашхабад, 744025, Туркменистан e-mail: [email protected]
PHOTO-ENERGY DEVELOPMENT IN TURKMENISTAN FORECASTS A.M. Pendzhiev, B.D. Mamedsakhatov
Turkmen polytechnic institute 1, Annanova str., Ashkhabad, 744025, Turkmenistan e-mail: [email protected]
зом, степень использования продолжительности солнечного сияния составляет: 2190/2909 = 0,75, а коэффициент полезного действия солнечных электростанций будет равен 0,07x0,75 = 0,0525.
Таблица 1
Радиационный режим Туркменистана
ТаЬ1е 1
Turkmenistan radiation regime
Одним из главных естественных факторов, обуславливающих необходимость развития солнечной фотоэнергетики в Туркменистане, является сравнительно большая величина годового прихода солнечной суммарной радиации на земную поверхность. Величина этого показателя для Туркменистана составляет 6468 МДж на один квадратный метр в год. Годовой приход суммарной солнечной радиации на всю площадь Туркменистана, равный 3157-1012 МДж (табл. 1), определяет потенциальные фотоэнергетические ресурсы страны (табл. 2).
Но из всей этой энергии Солнца, поступающей на территорию страны, солнечные элементы преобразуют в электрическую энергию лишь часть ее, определяемую их коэффициентом полезного действия. Коэффициент полезного действия солнечных элементов к настоящему времени составляет в среднем 7%. Кроме того, солнечные электростанции используют лишь часть продолжительности солнечного сияния, определяемую временем их работы в сутки, равным 6 часам, или 2190 часам в год. Таким обра-
Оценка среднегодового уровня фотоэнергетических ресурсов Туркменистана Average annual photo-energy resourses level evaluation in Turkmenistan
Характеристика Величина
1. Среднегодовой приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность, МДж/м2 6468
2. Средняя многолетняя продолжительность солнечного сияния, ч 2909
3. Площадь Туркменистана, тыс. км2 488,1
4. Среднегодовой приход суммарной солнечной радиации на всю площадь Туркменистана, МДж 3157-1012
Таблица 2 ТаЬ1е 2
Вид энергетических ресурсов Прирост ресурсов
01.01 1986 г. к 1990 г. к 1995 г. к 2000 г. к 2005 г. к 2010 г.
отчет план прогн. прогн. прогн. прогн.
Солнечные фотоэнергетические ресурсы, МДж
а) Среднегодовой уровень потенциальных фотоэнергетических ресурсов 3157-1012
б) Среднегодовой уровень технически возможных к использованию фотоэнергетических ресурсов 165/7-1012 165,7-1012
в) Используемые фотоэнергетические ресурсы 794,6-10' 158,9-102 238,4 102 317,8 102 397,8-102 -
78
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 7 (63) 2008
© Scientific Technical Centre «TATA», 2008
m
А.М. Пенджиев, Б.Д. Мамедсахатов. Прогнозы развития фотоэнергетики в Туркменистане
Этой величиной определяется среднегодовой уровень фотоэнергетических ресурсов Туркменистана, технически возможных к использованию (табл. 2): 3157-1012х0,0525 = 165-1012 (МДж).
Среднегодовой уровень технически возможных к использованию фотоэнергетических ресурсов Туркменистана, равный 165-1012 МДж, или 4568,1-107 млн кВт-ч, в 5 млн раз превышает современный уровень всего производства электроэнергии в СНГ, равный 1418,1 млрд кВт-ч в год.
Но даже ничтожная доля этого богатства не используется человеком, за исключением той его части, которую использует природа для поддержания жизни на Земле.
Таким образом, дальнейшее развитие солнечной фотоэнергетики в Туркменистане требует создания производственной базы для выпуска солнечных электростанций и батарей. Программой работ по отрасли должно быть предусмотрено строительство и
ввод в действие в 13-й пятилетке (1991 г.) 1-й очереди завода по производству солнечных батарей в Ашхабаде с годовым объемом выпуска продукции 41,0 млн долл. США (табл. 3), с годовой мощностью 1/13500 МВт/м2. Ассортимент планируемой к выпуску продукции представлен в табл. 4. Необходимо предусмотреть полное развитие завода к началу 2015 г. с годовым объемом выпуска продукции 82 млн долл. США (табл. 5), с годовой мощностью 1/27000 МВт/м2.
Предполагаемая сметная стоимость строительства завода по производству солнечных батарей в г. Ашхабаде составит 151,7 млн долл. США (табл. 3), в том числе: строительно-монтажные работы - 106 млн долл. США, оборудование - 45,1 млн долл. США. Требуемая численность промышленно-производственного персонала составит 8500 чел., в том числе ИТР - 1500, рабочие - 7000 чел.
Таблица 3
Сметная стоимость строительства завода по производству солнечных батарей в г. Ашхабаде
( млн долл. США)
ТаЬ1е 3
Production program by a solar batteries manufacturing plant in Ashkhabad (USD, mln)
Промышленное строительство Жилищно-гражданское строительство Всего (полное развитие)
1-я очередь Полное развитие 1-я очередь Полное развитие
Смета стоимости, в том числе 57,4 98,4 53,3 151,7
строительно-монтажные работы 32,8 57,4 49,2 106,6
оборудование 24,6 41 4,1 45,1
Таблица 4
Планируемый объем производства солнечных электростанций и солнечных батарей заводом
в г. Ашхабаде
ТаЬ1е 4
Planned solar-electro power plants and solar batteries production volume by a plant in Ashkhabad
№ п/п Наименование продукции Годовой объем планируемого производства, шт.
2015 г. 2020 г.
1 Батареи солнечные БС-2 для питания транзисторной аппаратуры мощностью до 2 Вт 100000 100000
2 Батареи солнечные БС-40 для питания переносной аппаратуры мощностью до 40 Вт 1250 1250
3 Солнечные электростанции СЭС-300 для питания водоподъемных и других устройств мощностью 100-300 Вт - 1667
4 Солнечные электростанции СЭС-100 для питания систем катодной защиты - 500
5 Солнечные электростанции СЭС-2500 для питания речного и морского навигационного оборудования 160 160
6 Модули СЭС-10000 для комплектования станций большой мощности 35 35
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 7 (63) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008
Таблица 5
Программа выпуска продукции заводом по производству солнечных батарей в г. Ашхабаде
Table 5
Estimated cost for a solar batteries manufacturing plant building in Ashkhabad
Годовая мощность Стоимость в действующих ценах 1984 г.
№ п/п Наименование продукции, краткая техническая характеристика 1 очередь, МВт/м2 Полное За единицу изделия, долл. США Годовая, тыс. долл. США
развитие, МВт/м2 1 очередь Полное развитие
1 Солнечные электростанции (СЭС) и батареи солнечные (БС) 3034
1.1 БС-2 для питания транзисторной аппаратуры мощностью до 2 Вт 0,2/ 2700 0,2/ 2700 8200 8200
1.2 БС-40 для питания переносной аппаратуры мощностью до 40 Вт 0,05/ 675 0,05/ 675 2050 2050
1.3 СЭС-300 для питания водоподъемных и других устройств мощностью 100-300 Вт 0,5/ 6750 20500
1.4 СЭС-1000 для питания систем катодной защиты 0,5/ 5750 20500
1.5 СЭС-2500 для питания речного и морского навигационного оборудования 0,4/ 5400 0,4/ 5400 16400 16400
1.6 Модули СЭС-10000 для комплектования станций большой мощности 0,35/ 4725 0,35/ 4725 14350 14350
ВСЕГО 1/ 13500 2/ 27000 41000 82000
Таблица 6
Потребность народного хозяйства Туркменистана в продукции завода по производству солнечных батарей
Table 6
Turkmenistan national economy need for the solar batteries manufacturing plant production
№ Наименование продукции Потребности Удовлетворение
п/п Характер потребности Кол-во, шт. потребности,%
1 Батареи солнечные БС-2 для питания транзисторной аппаратуры мощностью до 2 Вт на среднегодовое поступление товаров в страну 52165 100
2 Батареи солнечные БС-40 для питания переносной аппаратуры мощностью до 40 Вт - 6045 21
3 Солнечные электростанции СЭС-300 для питания устройств водоподъемных мощностью 100-300 Вт по Туркменистану 5200 32
4 Солнечные электростанции СЭС-1000 для питания систем катодной защиты по «Туркменгазпрому» 1671 30
5 Солнечные электростанции СЭС-2500 для питания речного и морского навигационного оборудования по Туркменистану 100 100
6 Модули СЭС-10000 для комплектования станций большой мощности по Туркменистану 1103 3
Создание завода по производству солнечных батарей позволит (табл. 6):
- ежегодно, начиная с 2020 г., оснащать солнечными водоподъемными комплексами 1667 колодцев (табл. 4) из 5200 действующих на отгонных пастбищах страны и, таким образом, удовлетворить около 32% потребности в них. Далее возможно полное удовлетворение собственных потребностей страны в солнечных водоподъемных комплексах;
- улучшить электроснабжение населенных пунктов отгонных пастбищ. Ежегодный выпуск 35 модулей солнечных электростанций мощностью 10000 Вт каждый (табл. 4) позволит удовлетворять до 3% потребности населенных пунктов отгонных пастбищ в электроснабжении, а за 2015 и 2020 годы - до 30%;
- перевести на питание от солнечных батарей транзисторную радиоаппаратуру мощностью до 2 Вт в объеме, превышающем среднегодовое поступление товаров в страну;
A.M. Пенджиев, Б.Д. Мамедсахатов. Прогнозы развития фотоэнергетики в Туркменистане
- перевести на питание от солнечных батарей бытовую радиоаппаратуру мощностью до 40 Вт в объеме, превышающем 20% среднегодового поступления этих товаров в страну;
- ежегодно переводить на питание от солнечных батарей до 30% станций катодной защиты подземных сооружений страны;
- полностью удовлетворить собственные потребности республики в переводе речного и морского навигационного оборудования на питание от солнечных батарей.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения продукции завода по производству солнечных батарей в народное хозяйство Туркменистана составит (табл. 7):
- 1,9 млн долл. США в год от внедрения солнечных водоподъемных комплексов для подъема воды из колодцев отгонных пастбищ страны. Экономия органического топлива составит 333,4 т у. т. в год;
- 1,3 млн долл. США в год от внедрения модулей солнечных электростанций мощностью 10000 Вт
каждый для энергоснабжения населенных пунктов отгонных пастбищ. Экономия органического топлива составит 230 т у. т. в год;
- 0,4 млн долл. США в год от перевода транзисторной радиоаппаратуры мощностью до 20 Вт на питание от солнечных батарей. Экономия химических источников тока составит 5 млн элементов и батарей в год;
- 0,246 млн долл. США в год от перевода транзисторной радиоаппаратуры мощностью до 40 Вт на питание от солнечных батарей. Экономия химических источников тока составит 63 млн элементов и батарей в год;
- 1,9 млн долл. США в год от перевода станций катодной защиты подземных сооружений на питание от солнечных электростанций. Экономия органического топлива составит 358,5 т у. т. в год;
- 1,5 млн долл. США в год от перевода речного и морского навигационного оборудования на питание от солнечных электростанций. Экономия органического топлива составит 263 т у. т. в год.
Таблица 7
Годовой ожидаемый экономический эффект от внедрения продукции завода по производству солнечных батарей в народное хозяйство Туркменистана
ТаЬ1е 7
Expected annual economical effect from the solar batteries manufacturing plant production introduction into Turkmenistan national economy
№ п/п Наименование продукции Экономия органического топлива, т у.т. Ожидаемый экономический эффект
на единицу изделия, долл. США суммарный, тыс. долл. США
2010-2015 гг. 2015-2020 гг. 2010-2015 гг. 2015-2020 гг.
1 Батареи солнечные БС-2 - - 4,3 410 410
2 Батареи солнечные БС-40 - - 231,24 289,05 289,05
3 Солнечные электростанции СЭС-300 - 333,4 1131,6 - 1886,4
4 Солнечные электростанции СЭС-1000 - 358,5 3772 - 1886
5 Солнечные электростанции СЭС-2500 263 263 9430 1508,8 1508,8
6 Модули СЭС-10000 для комплектования станций большой мощности 230 230 377720 1320,2 1320,2
Итого 493 1184,9 - 3528,05 7300,46
Суммарный экономический эффект от внедрения продукции завода по производству солнечных батарей составит: 1-я очередь строительства - 3,5 млн долл. США в год; полное развитие - 7,3 млн долл. США в год.
Экономия органического топлива составит: 1-я очередь строительства - 493,0 т у. т. в год; полное развитие - 1184,9 т у. т. в год.
Область использования солнечных электростанций и солнечных батарей может быть значительно расширена. Солнечные электростанции и батареи могут применяться:
- для электропитания солнечных электролизно-водных установок СЭСУ-120 потребляемой мощностью 500 Вт, производительностью 120 л водород-кислородной смеси в час;
- для электропитания электродиализных опреснительных установок потребляемой мощностью 500 Вт, производительностью 1 т пресной воды за сутки. Электродиализные опреснительные установки могут быть использованы
- для опреснения минерализованных вод колодцев отгонных пастбищ;
- для освещения кошар и питания электроизгороди для овец;
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 7 (63) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008
- для энергопитания сельскохозяйственных машин и механизмов: электростригального агрегата ЭСА-12Г потребляемой мощностью 4 кВт; транспортера шерсти потребляемой мощностью 1,7 кВт; чае-очистительной машины ЧП-300 суммарной потребной потребляемой мощностью 3,2 кВт; электромагнитной семяочистительной машины суммарной потребляемой мощностью 3,1 кВт; электромотыги ЭМ-12, предназначенной для обработки междурядий в теплицах, парниках, на участках с утепленным грунтом и приусадебных участках, потребляемой мощностью 0,27 кВт; электрофрезы ФС-07, предназначенной для обработки почв в теплицах, парниках, на участках с утепленным грунтом и приусадебных участках, потребляемой мощностью 2,8 кВт;
- для питания машин и механизмов животноводческих ферм: укладчика грубых кормов потребляемой мощностью 1,7 кВт, грузоподъемностью 250 кг, производительностью при скирдовании сена 6,5 т/ч, соломы 2,8 т/ч; раздатчика кормов РКУ-200, РКС-3000М потребляемой мощностью 3 кВт, обслуживающего до 1200 голов скота, и других сельскохозяйственных машин и механизмов.
Заключение
На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы и предложения:
1. Туркменистан располагает богатейшими солнечными фотоэнергетическими ресурсами, не используемыми в настоящее время. Их среднегодовой уровень оценивается в 3157-1012 МДж.
2. Для использования лишь 0,005-миллиардной доли солнечных фотоэнергетических ресурсов страны необходимо создать завод по производству солнечных батарей с годовой мощностью 1 МВт/2700 м2 и годовым объемом выпуска продукции 82 млн долл. США. Объем капитальных вложений в строительство завода по производству солнечных батарей составит 151,7 млн долл. США.
3. Создание завода по производству солнечных батарей позволит за 2010-2030 гг. полностью удовлетворить потребности страны в солнечных водоподъемных комплексах, в электроснабжении населенных пунктов отгонных пастбищ, в электропитании стан-
ций катодной защиты подземных сооружений, в электропитании речного и морского навигационного оборудования и др.
4. Ожидаемый экономический эффект от внедрения продукции завода по производству солнечных батарей составит 74 млн долл. США в год; экономия органического топлива - 1200 т у. т. в год.
5. Годовая выработка электроэнергии солнечными фотоэлектрическими станциями и батареями, планируемыми к выпуску заводом, составит 4,4 млн кВт-ч при условии использования 2190 часов солнечной радиации в год. Себестоимость выработки 1 кВт-ч электроэнергии составит 61,5 цента США.
Список литературы
1. Безруких П.П. Экономические проблемы нетрадиционной энергетики // Энергия: экон., техн., экол. 1995. № 8.
2. Берковский Б.М., Кузминков В.А. Возобновляемые источники энергии на службе у человека. М.: Наука, 1987.
6. Использование солнечной энергии. Ашхабад: Ылым, 1985.
7. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М., 1998.
8. Национальный план действий Туркменистана Сапармурата Туркменбаши по охране окружающей среды. Ашхабад, 2002.
9. Пенджиев А.М. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Туркменистане // Пробл. осв. пустынь. 2005. № 2.
10. Penjiyev А. Renewable energy application for independent development of small settlements of Turkmenistan // Desert Technology VII International Conference, India, November, 2003.
11. Penjiyev А. Ecoenergy resources of greenhouse facilities in the arid zone // Problems of desert development. 1998. №
12. Смирнов Б.М. Атмосфера Земли и энергетика. М.: Знание, 1979.
13. Устойчивое развитие Туркменистана (РИО + 10) А., Туркменистан, 2002.
