Научная статья на тему 'Разработка и технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергетической эффективности систем энергопотребления рекреационных объектов Прибайкалья'

Разработка и технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергетической эффективности систем энергопотребления рекреационных объектов Прибайкалья Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
616
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ / ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ / ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ / СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД / КОТЛЫ НА ПЕЛЛЕТАХ / SYSTEMS OF HEAT SUPPLY / RENEWED SOURCES OF ENERGY / POTENTIAL FOR ENERGY RESERVATION / SYSTEM APPROACH / BOILERS ON PELLETS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хан В.В., Деканова Н.П., Романова Т.А.

Цель. Исследование эффективности применения в рекреационных зонах Прибайкалья возобновляемых источников энергии с учетом различных сочетаний режимных и других факторов. Методы. Поводится сопоставление показателей экономической эффективности различных вариантов теплоснабжения с учетом ограничений. Исследование энергоснабжения объектов осуществляется с позиций системного анализа. Результаты и их обсуждение. Для поселка Листвянка характерны следующие факторы: наличие централизованного электроснабжения, возможность устойчивого обеспечения органическим топливом и постоянная доступность объектов для их использования. С учетом всего комплекса факторов для рекреационных объектов в Листвянке рекомендуется замена электрокотлов на пеллетные. Применение солнечной системы теплоснабжения в условиях поселка Листвянка экономически неоправдано. Для бухты Песчаная характерны следующие факторы: отсутствие централизованных источников электрической и тепловой энергии; высокий уровень сложности доставки грузов и топлива и сезонная доступность объектов для их использования. Рассмотрены варианты теплоснабжения: от дизельного генератора и от солнечных коллекторов на базе вакуумированных трубок. Выводы. Наиболее оптимальным вариантом повышения эффективности теплоснабжения объектов в Листвянке является переход от используемых в настоящее время электрических котлов к котлам, работающим на пеллетах. Установка солнечных коллекторов экономически нецелесообразна. Для объектов удаленных рекреационных зон со сложной логистикой использование возобновляемых источников энергии экономически обосновано и обеспечивает дополнительные возможности их развития.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хан В.В., Деканова Н.П., Романова Т.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT AND TECHNICAL AND ECONOMIC PROOF OF THE EVENTS TO INCREASE ENERGY EFFECTIVENESS OF THE SYSTEMS OF ENERGY CONSUMPTION OF RECREATIONAL OBJECTS OF PRIBAIKALIE

Purpose. Research of the effectiveness of the use in recreational zones of Pribaikalie of new sources of energy taking into account different combinations of regime and other factors. Methods. We match the indexes of economic effectiveness of different types of heat supply, taking into account the restrictions. Research of the energy supply of the objects is performed from the position of system analyses. Results and their discussions. The following factors are typical of Listvianka village: central electricity supply, possibility of a steady supply with organic fuel and constant availability of the objects for their use. Taking into account all the factors for recreational objects it is recommended to change electric boilers to the pellet ones in Listvianka. Use of the solar system of heat supply in the conditions of Listvianka village is not economically proved. The following factors are typical of Bay Peschanaia: absence of central sources of electrical and heat energy; high level of difficulty of cargo transportation and fuel and season availability of objects for their use. We considered the variants of heat supply: from diesel generator and solar collectors based on vacuum pipes. Conclusions. The most optimal variant to increase effectiveness of heat supply of objects in Listvianka is a shift from the boilers, used nowadays to the boilers, which work on pellets. Installation of solar collectors is economically not proved. For the objects of distance recreational zones with difficult logistics the use of the renewed sources of energy is economically proved and guarantees extra possibilities of their development.

Текст научной работы на тему «Разработка и технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергетической эффективности систем энергопотребления рекреационных объектов Прибайкалья»

Оригинальная статья / Original article УДК 621.1+536.2

DOI: 10.21285/2227-2917-2016-4-147-156

РАЗРАБОТКА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ РЕКРЕАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ

ПРИБАЙКАЛЬЯ

© В.В. Хан, Н.П. Деканова, Т.А. Романова

Резюме. Цель. Исследование эффективности применения в рекреационных зонах Прибайкалья возобновляемых источников энергии с учетом различных сочетаний режимных и других факторов. Методы. Поводится сопоставление показателей экономической эффективности различных вариантов теплоснабжения с учетом ограничений. Исследование энергоснабжения объектов осуществляется с позиций системного анализа. Результаты и их обсуждение. Для поселка Листвянка характерны следующие факторы: наличие централизованного электроснабжения, возможность устойчивого обеспечения органическим топливом и постоянная доступность объектов для их использования. С учетом всего комплекса факторов для рекреационных объектов в Листвянке рекомендуется замена электрокотлов на пеллетные. Применение солнечной системы теплоснабжения в условиях поселка Листвянка экономически неоправдано. Для бухты Песчаная характерны следующие факторы: отсутствие централизованных источников электрической и тепловой энергии; высокий уровень сложности доставки грузов и топлива и сезонная доступность объектов для их использования. Рассмотрены варианты теплоснабжения: от дизельного генератора и от солнечных коллекторов на базе вакуумированных трубок. Выводы. Наиболее оптимальным вариантом повышения эффективности теплоснабжения объектов в Листвянке является переход от используемых в настоящее время электрических котлов к котлам, работающим на пеллетах. Установка солнечных коллекторов экономически нецелесообразна. Для объектов удаленных рекреационных зон со сложной логистикой использование возобновляемых источников энергии экономически обосновано и обеспечивает дополнительные возможности их развития.

Ключевые слова: системы теплоснабжения, возобновляемые источники энергии, потенциал энергосбережения, системный подход, котлы на пеллетах.

Формат цитирования: Хан В В., Деканова Н.П., Романова Т.А. Разработка и технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергетической эффективности систем энергопотребления рекреационных объектов Прибайкалья // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. № 4 (19). С. 147-156. DOI: 10.21285/2227-2917-2016-4-147-156

DEVELOPMENT AND TECHNICAL AND ECONOMIC PROOF OF THE EVENTS TO

INCREASE ENERGY EFFECTIVENESS OF THE SYSTEMS OF ENERGY CONSUMPTION OF RECREATIONAL OBJECTS OF PRIBAIKALIE

© V.V. Khan, N.P. Dekanova, T.A. Romanova

Abstract. Purpose. Research of the effectiveness of the use in recreational zones of Pribaikalie of new sources of energy taking into account different combinations of regime and other factors. Methods. We match the indexes of economic effectiveness of different types of heat supply, taking into account the restrictions. Research of the energy supply of the objects is

ISSN 2227-2917 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость № 4 (19) 2016

Proceedings of Universities. Investments. Construction. Real estate No. 4 (19) 2016

147

performed from the position of system analyses. Results and their discussions. The following factors are typical of Listvianka village: central electricity supply, possibility of a steady supply with organic fuel and constant availability of the objects for their use. Taking into account all the factors for recreational objects it is recommended to change electric boilers to the pellet ones in Listvianka. Use of the solar system of heat supply in the conditions of Listvianka village is not economically proved. The following factors are typical of Bay Peschanaia: absence of central sources of electrical and heat energy; high level of difficulty of cargo transportation and fuel and season availability of objects for their use. We considered the variants of heat supply: from diesel generator and solar collectors based on vacuum pipes. Conclusions. The most optimal variant to increase effectiveness of heat supply of objects in Listvianka is a shift from the boilers, used nowadays to the boilers, which work on pellets. Installation of solar collectors is economically not proved. For the objects of distance recreational zones with difficult logistics the use of the renewed sources of energy is economically proved and guarantees extra possibilities of their development.

Keywords: systems of heat supply, renewed sources of energy, potential for energy reservation, system approach, boilers on pellets

For citation: Khan V.V., Dekanova N.P., Romanova T.A. Development and technical and economic proof of the events to increase energy effectiveness of the systems of energy consumption of recreational objects of Pribaikalie. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedviz-himost' [Proceedings of Universities. Investments. Construction. Real estate], 2016, no. 4 (19), pp. 147-156. (In Russian) DOI: 10.21285/2227-2917-2016-4-147-156

Введение

В настоящее время перед экономикой России стоит важная задача повышения привлекательности рекреационных туристических зон внутри страны. К таким зонам относятся многие районы Прибайкалья, например бухта Песчаная. Основными факторами, ограничивающими конкурентоспособность таких зон, являются:

- существенная сезонная неравномерность использования туристических баз, вызванная климатическими особенностями региона (максимальная загруженность баз приходится на 2-3 летних месяца, а в остальное время значительная часть площадей пустует);

- в зимнее время расходуется значительное количество энергоресурсов на поддержание в работоспособном состоянии систем жизнеобеспечения зачастую пустующих баз;

- электроснабжение в ряде зон осуществляется за счет работы автономных дизель-генераторов, так как эти зоны труднодоступны для подключения к системам централизованного электроснабжения.

Значительные трудности электро- и теплоснабжения удаленных рекреационных объектов Прибайкалья приводят к недостаточно развитой инфраструктуре таких зон и высокой стоимости проживания в них. До недавнего времени популярнейшее место отдыха -территория Малого моря и остров Ольхон - не было обеспечено электроэнергией. До настоящего времени в Прибайкалье остается немало территорий с дефицитом энергоресурсов. Базы отдыха, расположенные на берегу озера Байкал, по большей части размещены в зонах с отсутствием сетей централизованного энергоснабжения. К таким районам относится западный берег озера Байкал: Тажеранская степь, район поселка Онгурены, большая часть острова Ольхон и т.п. Электроснабжение туристических баз в ряде зон осуществляется за счет работы автономных дизельных генераторов. При этом в затраты по обеспечению работы объектов включаются не только дорожающее дизельное топливо, но и расходы по его доставке. В итоге себестоимость проживания на данных базах остается достаточно высокой, и это препятствует развитию туристического сектора в Иркутской области.

Таким образом, одной из актуальных проблем является снижение затрат на энергоресурсоснабжение рекреационных объектов Прибайкалья. Среди большого разнообразия возможных вариантов технических решений важно выбрать оптимальный вариант с учетом всей совокупности факторов, влияющих на эффективность функционирования объекта. В том числе целесообразно рассмотреть возможность и оценить экономическую эффективность применения возобновляемых источников энергии. В условиях Прибайкалья наиболее доступной и привлекательной представляется солнечная энергия [1, 2]. В отдельных зонах Прибайкалья, в которых устойчиво дуют ветра со скоростью 10-12 м/с, возможно применение ветровых энергоустановок. При любых вариантах необходимо учитывать жесткие экологические ограничения. Ниже показано, насколько условия функционирования рекреационного объекта оказывают влияние на выбор оптимальных технических решений по снижению затрат на энергоснабжение рекреационных объектов.

Материалы и методы исследования

В данной статье использованы результаты работ по исследованию и разработке рекомендаций по снижению затрат на теплоснабжение туристических баз, расположенных в поселке Листвянка и в бухте Песчаная на берегу озера Байкал. Рассматриваются базовые варианты теплоснабжения от котельной в поселке Листвянка, а для базы в бухте Песчаная - от электробойлеров и других электрических нагревательных приборов. Оценивается потенциал и границы эффективности привлечения солнечной энергии для нужд теплоснабжения. В качестве критерия оптимальности используется себестоимость производства тепловой энергии. При разработке и осуществлении проектов возобновляемой энергетики необходимо достоверно оценить ресурсы возобновляемых источников энергии на данной территории. Для оценки потенциала использования солнечной энергии разработаны карты распределения суммарной солнечной радиации по поверхности Земли на основе базы данных NASA Surface meteorology and Solar Energy (NASASEE) по солнечным и ветровым ресурсам [1, 2]. Измерение ведется непрерывно с 1983 года при помощи спутника. В NASASEE представлены данные для географической сетки 1°х1° по всему земному шару, что позволяет с большой точностью оценить целесообразность использования солнечной энергии для заданной местности. По данным карты распределения солнечной энергии по территории России видно, что распределение солнечной энергии вплоть до 65° северной широты достаточно равномерно с высоким значением среднедневной солнечной радиации, которая составляет 15-19 МДж/м в сутки. Прибайкальский район является перспективным рекреационным регионом России в направлении использования солнечной энергии. В летний период среднее значение солнечной радиации, поступающей на берег Байкала в течение суток, составляет более 17 МДж/м2, что немного ниже, чем в Краснодарском крае (18 МДж/м2 в сутки) [1-3]. Поэтому использование возобновляемых источников энергии, в частности солнечных коллекторов, для нужд горячего водоснабжения и отопления может быть экономически выгодно.

Эффективность систем, использующих солнечную энергию, определяется с учетом следующих факторов:

- мощность солнечного излучения на данной территории;

- наличие/отсутствие возможности подключения к центральным сетям энергоснабжения;

- дефицит существующих мощностей;

- тарифная политика.

Для рекреационных объектов, например туристических баз Прибайкалья, технико-экономическую целесообразность внедрения альтернативных и нетрадиционных источников энергии важно рассматривать на основе системного подхода с учетом предполагаемого развития системы и внешних факторов [4-9]:

- платежеспособного спроса на услуги базы;

- загруженности базы и спроса на энергоресурсы по сезонам;

- цен на ресурсы;

- логистики - стоимости доставки ресурсов, в том числе энергоресурсов;

- климатических факторов;

- экологических ограничений.

С учетом значительных объемов капитальных затрат на внедрение возобновляемых источников энергии их экономическая эффективность зависит от коэффициента использования. А этот показатель, в свою очередь, зависит от соотношения объемов потребления тепловой энергии и потенциала ее производства при их внедрении. Для рекреационных объектов Прибайкалья в последние годы наметилась положительная динамика спроса на услуги в области зимних видов отдыха. Наряду с традиционными видами лыжного и горнолыжного спорта развивается буерный спорт, коньковый туризм, зимняя рыбалка, подледный дайвинг, походы на квадроциклах. Это обусловливает необходимость определения оптимальных вариантов обеспечения энергоресурсами различных зон Прибайкалья.

К основным подсистемам баз относятся подсистемы электроснабжения, водоснабжения (горячего и холодного), теплоснабжения и теплопотребления.

Для производства горячей воды в солнечных системах теплоснабжения требуются: солнечные коллекторы для нагрева теплоносителя за счет солнечной энергии; насосные станции, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя в первичном и вторичном контурах; теплообменники для нагрева воды; баки-аккумуляторы горячей воды. Наиболее затратной частью оборудования являются солнечные коллекторы, стоимость которых составляет 85-90 % от общей суммы затрат на оборудование.

Количество тепловой энергии, получаемой в солнечных коллекторах, зависит от следующих факторов [4, 8, 9]:

- интенсивности солнечного излучения, падающего на 1 м2 приемной площадки в МДж/м2. Интенсивность зависит, в свою очередь, от времени эффективного солнечного облучения, угла падения солнечных лучей на площадку и от облачности. Наибольшее количество воспринимаемой солнечной энергии получается при перпендикулярном угле падения солнечных лучей. Обычно в расчетах принимается количество энергии, падающей на горизонтальную или вертикальную приемную площадку за сутки, в МДж/м2;

- площади приемной площадки в м2;

- эффективности коллектора - КПД, зависящего от коэффициента поглощения и от эффективности теплоизоляции. Наиболее эффективными приемниками в настоящее время считаются коллекторы из цилиндрических вакуумированных трубок из стекла со специальным покрытием, обеспечивающим максимальное поглощение и минимальные потери тепловой энергии;

- коэффициента использования.

В качестве единицы измерения в расчетах принят солнечный коллектор ES 58-1800-15 R1 из вакуумированных трубок. Приемная площадь коллектора равна 2,4 м2.

Результаты и их обсуждение

Рассмотрим целесообразность использования солнечных коллекторов для двух рекреационных объектов: одного в поселке Листвянка и другого в бухте Песчаная.

Туристический комплекс в поселке Листвянка. Достоинства: относительная доступность для туристического сектора; наличие централизованного электроснабжения; привлекательность составляет уникальность озера Байкал и его окрестностей; созданы условия для любителей горнолыжного спорта. Сдерживающий фактор - рост тарифов на электроэнергию. Это приводит к существенному росту эксплуатационных расходов, что, в свою очередь, отражается на стоимости услуг. В настоящее время теплоснабжение базы осуществляется от электрокотельной. При тарифах на электрическую энергию, достигающих 1,11 руб./МДж, себестоимость одного ГДж тепловой энергии доходит до 1400 рублей.

Из возможных вариантов снижения затрат наиболее дешевый вариант установки угольной котельной неприемлем из-за экологических ограничений. С учетом этого рассматривались следующие экологически приемлемые варианты снижения затрат на теплоснабжение базы в поселке Листвянка: котлы на сжиженном природном газе; котлы на пеллетах; солнечные системы теплоснабжения. При выборе котлов рассматривались следующие критерии: стоимость котла и комплектующих; сроки поставки; экономичность -КПД и расход электроэнергии на обеспечение работы котлов; удельная стоимость вырабатываемой тепловой энергии с учетом топливной и амортизационной составляющих; глубина регулирования мощности котлов без существенного снижения КПД; экологичность; наличие систем автоматического регулирования подачи топлива и воды при температурном графике 90/75; надежность работы котлов.

Топливная составляющая себестоимости тепловой энергии при использовании котлов на сжиженном природном газе составит около 610 руб./ ГДж; при использовании котлов на пеллетах - около 312 руб./ГДж. С учетом операционной составляющей общая себестоимость тепловой энергии, вырабатываемой котельной, работающей на пеллетах, составит 460 руб./ГДж. С учетом обеспечения максимального коэффициента использования оборудования эффективное применение солнечных систем теплоснабжения в данном случае возможно только для нужд горячего водоснабжения. Поэтому в качестве базового варианта наиболее предпочтительным оказывается вариант котельной, работающей на пел-летах. Рассмотрим эффективность применения солнечных коллекторов для нужд горячего водоснабжения. На рис. 1 представлен график потребления тепловой энергии, в том числе на нужды горячего водоснабжения. В летние месяцы котельная полностью работает на нужды горячего водоснабжения. Расход тепловой энергии в летние месяцы составляет примерно 745-816 МДж. Годовой расход тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения - 7983,8 ГДж. В ценах сезона 2014-2015 гг. платежи составили 4910 тыс. рублей. С учетом роста тарифов на электроэнергию реальная сумма расходов на горячее водоснабжение на дальнейшую перспективу будет еще выше.

2 500

О

123456789 10 11 12 Месяц

Расход тепловой энергии на горячее водоснабжение, МДж ^ Monti Thermal Energy Consumption, MJ Расход тепловой энергии всего, МДж Thermal Energy Consuption, MJ

Рис. 1. Потребление тепловой энергии, МДж, объектами туристической базы в

поселке Листвянка по месяцам Fig. 1. Use of heat energy, MJ, by the objects of a tourist camp in Listvianka village

devided my months

Технико-экономическая оценка перевода системы горячего водоснабжения на производство горячей воды в солнечных коллекторах полностью в летний период и частично в отопительный период производится в сопоставлении с себестоимостью производства тепловой энергии в котлах (с учетом операционной составляющей) - 460 руб./ГДж.

Проведена оценка количества тепловой энергии, получаемой в солнечных коллекторах, для условий поселка Листвянка площадкой 1 м . При расчетах учтено изменение интенсивности излучения при непогоде и изменение КПД коллекторов по сезонам [2, 3]. Интенсивность солнечного излучения, падающего на горизонтальную площадку, принята согласно [4] для широты 52° [2]. Расчеты проведены для различных углов наклона коллекторов к горизонту [4]. Для учета этих факторов приняты экспертные оценки интегрального КПД по месяцам, варьируемые от 0,45 в декабре до 0,85 в июне - июле. Это обеспечивает наиболее осторожные оценки объемов получаемой тепловой энергии. Максимальное количество тепловой энергии, собираемое за год на 1 м2 коллектора, равно 6295 МДж. Количество получаемой тепловой энергии колеблется по месяцам от 771 МДж/мес. (30,24 МДж/сутки) в июне до 256 МДж/мес. (16,57 МДж/сутки) в январе (рис. 2). График изменения выработки тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения отчасти коррелирует с графиком изменения потребности в горячем водоснабжении (рис. 1).

2

Рис. 2. Выработка тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения на 1 м площади солнечных коллекторов при угле наклона к горизонту 0,91 рад Fig.2. Production of heat energy for the needs of hot water supply per 1 m2 of the square of solar collectors at the slope angle to the horizon 0,91 rad

Количество коллекторов выбирается исходя из критерия обеспечения максимального коэффициента использования коллекторов - 270 штук по 2,4 м2 каждый. Цена коллекторов ES 58-1800-15 R1 в Иркутске с учетом оптовой скидки составляет по состоянию на декабрь 2015 г. $650. При курсе доллара 72 руб./$ - 46800 руб./шт. Стоимость 270 коллекторов составляет 12 640 тысяч рублей, с учетом дополнительных затрат на оборудование общая сумма затрат - 16 500 тыс. руб.

Годовое производство тепловой энергии с 1 м коллекторов составляет 6295 МДж. Таким образом, с 270 коллекторов площадью 648 м2 можно получить в год 4079 ГДж. Если оценивать стоимость тепловой энергии, равной стоимости тепловой энергии, получаемой на твердотопливном котле (460 руб./ГДж), то стоимость получаемой в коллекторах

тепловой энергии составит 1 876 тысяч рублей. При затратах 16 500 тыс. руб. срок окупаемости без учета дисконтирования - 8,8 лет.

При сопоставлении с производством тепловой энергии в электрокотельных при цене 1 000 руб./ГДж годовой экономический эффект составит 4 079 тысяч рублей. Срок окупаемости без учета дисконтирования - 4,05 года. С учетом дисконтирования при коэффициенте дисконтирования -16 % срок окупаемости составит 6,81 лет.

Относительно невысокая экономическая эффективность солнечных систем вызвана в настоящее время низким курсом рубля и, вследствие этого, высокой стоимостью импортного оборудования. Проекты внедрения систем теплоснабжения на базе солнечных коллекторов могут стать вполне конкурентоспособными, если организовать производство отечественных коллекторов на базе вакуумированных трубок. При складывающемся курсе можно ожидать стоимость отечественных коллекторов на уровне 10 тыс. руб./шт. При такой стоимости солнечных коллекторов произойдет существенное снижение себестоимости солнечных систем теплоснабжения.

Туристический комплекс в бухте Песчаная. Достоинства этого объекта для туристов общеизвестны: база располагается на территории уникального природного комплекса, включенного в число памятников мирового наследия ЮНЕСКО. При этом использование комплекса в туристических целях пока что ограничено. Сдерживающие факторы: отсутствие централизованных источников электрической и тепловой энергии; сложности с доставкой грузов (основные грузы, в том числе дизельное топливо для дизельного генератора, доставляются водным транспортом); туристический сезон также привязан к навигационному периоду (июнь - сентябрь). Сложная логистика приводит к значительной неравномерности графика загруженности базы: зимний период - практически 0 %, в период с 20 июня по 20 августа - около 100 %.

В настоящее время электроснабжение базы осуществляется от дизельного генератора. При стоимости дизельного топлива около 40 тыс. руб./т только топливная составляющая себестоимости электрической энергии достигает 2,08 руб./МДж. Часть электрической энергии расходуется на нужды горячего водоснабжения. В конце первой половины июня, во второй половине августа и сентябре часть электрической энергии используется на отопление помещений. При этом стоимость одного ГДж доходит до 2 400 рублей. Из-за сложностей и высокой стоимости отопления база используется практически лишь в летнее время, что значительно снижает ее эффективность.

Для обеспечения базы горячей водой установлено 20 солнечных коллекторов на основе вакуумированных трубок обшей площадью 48 м2. На рис. 3 показан график возможного производства тепловой энергии солнечными коллекторами. Годовая возможная выработка составляет 1700 ГДж. При этом если расходовать солнечную энергию только на нужды горячего водоснабжения, то потенциал производства тепловой энергии используется лишь на 30 %. Суммарное потребление тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения за год равно в настоящее время 514 ГДж.

Эффективность солнечной установки теплоснабжения можно существенно повысить за счет использования избыточного тепла на нужды отопления. Для этого необходимо установить отопительные приборы в отдельных корпусах, у которых теплотехнические характеристики обеспечивают возможность проживания в зимний период, и резервные автономные печи, работающие на пеллетах для покрытия дефицита тепловой энергии в ночное время и в особо холодные дни. Этим достигается, во-первых, полное использование потенциала коллекторов, во-вторых, появляется возможность приема туристов в зимнее время, что повышает доходность базы.

На рис. 3 показан общий расход тепловой энергии и расход тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения базы по месяцам при использовании базы в зимнее время. Здесь он в значительной степени коррелирует с возможностью производства энергии, что обеспечивает перспективность наиболее полного использования потенциала солнечной

энергии 1400 ГДж в год. При этом учитывается, что в зимнее время из-за труднодоступно-сти базы ожидаемое число посетителей относительно невелико - до 30 человек в месяц. Это в основном любители зимних видов туризма (буерный, на снегоходах, на беговых коньках).

Рис. 3. Потенциал производства и расход тепловой энергии в бухте Песчанка Fig. 3. Potential for production and expenditure of heat energy in Bay Peschanaia

Если для сопоставления принять базовую цену тепловой энергии в 1 000 руб./ГДж (в два с лишним раза ниже, чем при использовании в настоящее время электрообогревателей), то годовая полная доходность составит 1 400 тысяч рублей в год, при этом дополнительная по отношению к существующему положению доходность составит около 900 тысяч рублей в год. Проект использования избыточного тепла на нужды отопления окупается в пределах года.

Выводы

Результаты работы показывают, насколько важно рассматривать проблемы повышения энергетической эффективности возобновляемых источников энергии на основе системного подхода, с учетом внешних факторов, предполагаемого развития систем энергопотребления и перспективного развития объекта. Технико-экономическое исследование мероприятий по повышению энергетической эффективности систем энергопотребления рекреационных объектов Прибайкалья показало, что наиболее оптимальным вариантом для поселка Листвянка является переход от используемых в настоящее время электрокотлов к котлам на пеллетах. Внедрение солнечных коллекторов лишь в особых условиях может оказаться рентабельным. С учетом перспектив развития баз в бухте Песчаная установка и использование солнечных коллекторов для нужд теплоснабжения вполне оправданы. При этом целесообразна их эксплуатация на нужды как отопления, так и горячего водоснабжения. Это создает возможность использования базы в зимнее время для любителей таких экстремальных видов зимнего отдыха, как подледный дайвинг, буерный спорт, конькобежный туризм, горнолыжный туризм и т.д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Попель О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Терехова Е.Н. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России. М.: Энергия, 2011. 30 с.

2. Мультимедийная интернет-энциклопедия Иркутской области [Электронный ресурс]. URL: http://irkipedia.ru/content/summarnaya_solnechnaya_radiaciya_za_god_atlas (10.05.2016).

3. Annual Reporting on Renewables: Ten Years of Excellence. Ren 21 Steering Committee. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century [Электронный ресурс]. URL: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2015/07/REN12-GSR2015_0nlinebook_low1.pdf (01.05.2016).

4. Куашнинг Ф. Системы возобновляемых источников энергии. Технология, расчёты, моделирование: пер. с немец. Астана: Фолиант, 2013. 432 c.

5. Brownson Jeffrey R.S. Solar Energy Conversion Systems. 1-st edition. Academic Press, Elsevier, 2014. 457 p.

6. Деканова Н.П., Хан В.В. Подходы теории нечетких множеств в задачах диагностики тепловых сетей и объектов теплопотребления // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 4 (32). С. 96-101.

7. Straube J., Finch G. Ventilated Wall Claddings: Review, Field Performance, and Hy-grothermal Modeling // Thesis research report International Conference Buildings X. 2007. Р. 51.

8. Fazzolari M., Alcalá R., Nojima Y., Ishibuchi H., Herrera F. A Review of the Application of Multiobjective Evolutionare Fuzzy Systems: Current Status and Further Directions // IEEE Trans. Fuzzy Systems. 2013. Vol. 21. № 1. P. 45-65.

9. Roboam X. Systemic Design Methodologies for Electrical Energy Systems. ISTE Ltd., John Wiley & Sons, Inc., 2012. 374 p.

REFERENCES

1. Popel' O.S., Frid S.E., Kolomiets Yu.G., Kiseleva S.V., Terekhova E.N. Atlas resursov solnechnoi energii na territorii Rossii [Atlas of resources of solar energy at the territory of Russian Federation]. Moscow, Energiya Publ., 2011. 30 p.

2. Mul'timediinaya internet-entsiklopediya Irkutskoi oblasti [Multimedia Internet-encyclopedia of Irkutsk region]. Available at: http://irkipedia.ru/content/summarnaya_ solnech-naya_radiaciya_za_god_atlas (accessed 10.05.2016).

3. Annual Reporting on Renewables: Ten Years of Excellence. Ren 21 Steering Committee. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century [Elektronnyi resurs]. Available at: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2015/07/REN12-GSR2015_0nlinebook_low1.pdf (accessed 01.05.2016).

4. Kuashning F. Sistemy vozobnovlyaemykh istochnikov energii. Tekhnologiya, raschety, modelirovanie [Systems of the renewed sources of energy. Technology, calculations, modeling]. Astana, Foliant Publ., 2013. 432 p.

5. Brownson Jeffrey R.S. Solar Energy Conversion Systems. 1-st edition. Academic Press, Elsevier, 2014. 457 p.

6. Dekanova N.P., Khan V.V. Fuzzy Sets Theory Approaches to Heat Supply Network and Heat Consumption Object Diagnostic Problem. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analyses. Modelling], 2011, no. 4 (32), pp. 96-101. (In Russian)

7. Straube J., Finch G. Ventilated Wall Claddings: Review, Field Performance, and Hy-gro-thermal Modeling. Thesis research report International Conference Buildings X, 2007, p. 51.

8. Fazzolari M., Alcalá R., Nojima Y., Ishibuchi H., Herrera F. A Review of the Application of Multiobjective Evolutionare Fuzzy Systems: Current Status and Further Directions. IEEE Trans. Fuzzy Systems, 2013, vol. 21, no. 1, pp. 45-65.

9. Roboam X. Systemic Design Methodologies for Electrical Energy Systems. ISTE Ltd., John Wiley and Sons, Inc., 2012. 374 p.

Информация об авторах

Хан Вениамин Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры городского строительства и хозяйства, e-mail: khan@istu.edu; Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Деканова Нина Петровна, доктор технических наук, профессор кафедры информационных систем и защиты информации, e-mail: dekhan@yandex.ru; Иркутский государственный университет путей сообщения, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15.

Романова Татьяна Алексеевна, аспирант кафедры городского строительства и хозяйства, e-mail: tanyka-2004@mail.ru; Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Критерии авторства

Хан В.В., Деканова Н.П., Романова Т.А. имеют равные авторские права. Хан В.В. несет ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Information about the authors

Khan V.V., candidate of thechnical sciences, associate professor, Department of urban construction and management, е-mail: khan@istu.edu; Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Dekanova N.P., doctor of thechnical sciences, professor, Department of information systems and protection of information, е-mail: dekkhan@yandex.ru; Irkutsk State University of Railways, 15 Chernyshevskogo St., Irkutsk, 664074, Russia.

Romanova T.A., post-graduate, Department of urban construction and management, е-mail: tanyka-2004@mail.ru; Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Contribution

Khan V.V., Dekanova N.P., Romanova T.A. have equal author's rights. Khan V.V. bears the responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this

article.

Статья поступила 08.06.2016 г.

The article was received 08 June 2016

ISSN 2227-2917

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.