CC BY
168
УДК 628.2.978 Я.А. Кунгс, Н.Б. Михеева, Р.А. Паникаев, Н.В. Цугленок
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВЕТОДИОДОВ В УСТАНОВКАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АПК РОССИИ
В статье показана актуальность экономической оценки светодиодного освещения предприятий АПК России. Даются критерии экономической оценки вариантов освещения. Приведены расчетные формулы для определения составляющих затрат и расчета срока окупаемости капитальных вложений, цифры стоимости одного мегалюмена светового потока при различных стоимостях электроэнергии.
Ключевые слова: электроэнергия, освещение, экономическая оценка, стоимость, затраты.
Ya.A. Kungs, N.B. Mikheyeva, R.A. Panikayev, Н-V. Tsuglenok
TECHNICAL AND ECONOMIC PRECONDITIONS OF LIGHT-EMITTING DIODES APPLICATION IN TECHNOLOGICAL LIGHTING INSTALLATIONS IN THE AGRICULTURAL ENTERPRISES OF RUSSIA
The urgency of economic estimation of light-emitting diode lighting of the enterprises of agrarian and industrial complex in Russia is shown in the article. Criteria of economic estimation of the lighting variants are given. Design formulas to define the expenses and calculate the time of payback of capital investments, cost of one mega lumen of light stream at various costs of the electric power are given.
Key words: electric power, lighting, economic estimation, cost, expenses.
Развитие светодиодной промышленности в развитых странах мира и производство светодиодов в России ставит актуальным вопрос о технико-экономической оценке целесообразности использования светодиодного освещения в технологических установках АПК.
Расход электроэнергии на технологическое освещение предприятий составляет 20-25% от общего потребления, поэтому разработка направлений, обеспечивающих энергоэкономичность освещения, актуальна во всем мире.
Японцы приняли четырехлетнюю программу освещения в XXI веке в 1998 году. В этой программе ведущая роль отводилась светодиодам. Через два года они опубликовали промежуточный отчет. После этого в американских национальных лабораториях, таких, как Sandia и Berkeley, была разработана национальная программа США по энергосберегающему освещению будущего. В ее обосновании ученые написали, что эта программа будет иметь для США не меньшее значение, чем знаменитый Манхэттенский проект создания атомной бомбы.
Американские специалисты подошли к вопросу достаточно скрупулезно и подсчитали, что при достаточном инвестировании за счет перехода на светодиодные источники света будет ежегодно экономиться 167 млрд кВт • ч электроэнергии, или $11,8 млрд денег потребителей. Совокупная экономия составит к 2025 году $86,9 млрд, а сэкономленная мощность -17,2 ГВт, что эквивалентно 29 новым электростанциям по 600 МВт.
Россия имеет свой задел, и немалый, в области производства светодиодов и светодиодных источников; есть у нас и свои патенты. Но если мы хотим сохранить свой уровень и не отстать, то национальная программа по светодиодам России абсолютно необходима. Ведь развитие этой отрасли, относящейся к высоким технологиям, требует значительного инвестирования и реальной помощи со стороны государства. Необходима координация усилий ученых, производителей и инвесторов, что под силу только национальной программе.
Электрификация, применение электротехнологий на предприятиях АПК требует значительных единовременных и текущих затрат, которые должны осуществляться с наибольшей эффективностью [1].
Основными направлениями капитальных вложений при проектировании электроустановок являются совершенствование схем электроснабжения, повышение его надежности и качества электроэнергии, автоматизации, а при строительстве и монтаже электроустановок применение новых и модернизированных, технически совершенных и надежных строительных машин, транспортных средств, аппаратов, приборов и
средств автоматизации; разработка и применение новых, более совершенных методов и систем управления, планирования, организации и технологии строительного производства; применение новых объемнопланировочных и конструктивных решений; внедрение новых стандартов и других мероприятий.
Принятые решения по совершенствованию электроснабжения, применение новых электроустановок в сельском хозяйстве экономически обуславливается показателями сравнительной экономической эффективности капитальных вложений.
Оптимальный вариант технического решения, дающий наибольший эффект, определяется на основе технико-экономических расчетов. В соответствии с методикой к показателям сравнительной экономической эффективности капитальных вложений относятся: снижение затрат живого труда, высвобождение рабочей силы, трудовая экономия прямых эксплуатационных затрат, размер капитальных вложений и срок их окупаемости, приведенные затраты, годовой экономический эффект, чистый дисконтированный доход [2].
В качестве примера экономической оценки использования светодиодов в сельском хозяйстве рассмотрено освещение светодиодными светильниками коровника.
Сравнению подлежат варианты: осветительные установки с лампами ДНаТ-70 - базовый, с использованием светодиодов LED 15 - проектируемый.
Целью технико-экономического расчета являются определение оптимального выбора оборудования и определение требуемых затрат на внедрение установки. К техническим показателям относятся эффективность, надежность, удобства эксплуатации, долговечность.
Варианты, подлежащие сравнению, должны обеспечивать одинаковый производственный эффект -одинаковый уровень освещенности.
Таблица 1
Исходные данные вариантов
Наименование Количество, шт. Стоимость, руб. Общие затраты, руб.
LED-15 486 50 24300
Лампа ДНаТ-70 33 150 8250
Светильник СПО-18 27 5000 135000
Светильник ЖПП01-70 33 400 46200
Основные экономические показатели определяются в соответствии [3]. Единовременные затраты определяются по формуле
К = №Сл + M Ссвет + См, (1)
где К - единовременные затраты, руб.;
N - число ламп, шт.;
М - число светильников, шт.;
Сл - цена лампы, руб.;
Ссвет - цена светильника, руб.;
См - затраты на монтаж осветительной установки, руб.
См=0,1(Сл+Ссвет)М. (2)
Годовые эксплутационные расходы Э складываются из стоимости электроэнергии, затрачиваемой на освещение, стоимости заменяемых ламп, стоимости чистки и амортизационных отчислений.
■Э = аам &' С л + N' Ссвепг сх ■ N ■ (%■ Рл ■ Т ч - (С л + С'зам) + т ' ^ц (3)
где а ам - норма амортизационных отчислений, отн. ед.; а - коэффициент потерь в ПРА; q - цена электроэнергии, руб/кВтч, q=1,83 руб/кВтч;
Рл - мощность лампы, кВт;
Т - число часов горения лампы, ч; т - срок службу лампы, ч;
1Т1 - количество чисток ламп и светильников в году, раз, 1Т1=4;
Сзам - стоимость замены ламп, руб/шт., Сзам=0,01 Сл;
Сч - стоимость одной чистки, руб/шт., Сч=0,01. Сл.
Результаты расчетов даны в табл. 2. Изыскание вариантов решения освещения с минимальным расходом электроэнергии является одним из наиболее перспективных путей повышения экономичности освещения в целом. Вопрос о рациональном использовании электроэнергии относится в настоящее время к первоочередным и важнейшим. Поэтому в последние годы наряду с комплексной оценкой эффективности освещения, учитывающей среди прочих факторов экономичность использования электроэнергии, проводят также оценку по расходу электроэнергии, который рассматривается как самостоятельный показатель, учитываемый и регламентируемый отдельно.
Подобный подход представляется оправданным, так как первоначальные затраты на системы освещения и облучения близки по значениям, а в текущих затратах основной составляющей являются затраты на электроэнергию.
Расчет расхода электроэнергии на освещение Э и ее возможной экономии ДЭ, получаемой при совершенствовании любой конкретной осветительной установки:
Э = Pa-P-n-N, (4)
где Э - расход электроэнергии в осветительной установке;
a - коэффициент потерь в ПРА;
Т - число часов горения лампы, ч;
Р - мощность лампы, кВт;
n - количество ламп в светильнике;
N - количество светильников.
Сравнение различных вариантов систем освещения в коровнике возможно проводить по критериям: чистый дисконтированный доход, внутренняя норма доходности, индекс доходности, срок окупаемости дополнительных капитальных вложений.
Срок окупаемости капитальных вложений:
у. _ К-LED ~ КднаТ > у, ,Г\
~ n - N ~ шв ’
1 у ДНаТ 1 у LED
где Т - срок окупаемости, приемлемый для инвестора.
Технико-экономические показатели, полученные в результате замены осветительных установок в коровнике на 200 голов, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Технико-экономические показатели
Показатель Вариант
ДНаТ-70 LED 15
Установленная мощность освещения, кВт 10048 718,8
Годовое потребление электроэнергии, кВгч 11355 740
Объем капиталовложений, руб. 18150 159300
Годовые эксплуатационные расходы, руб/год 24775 12662
В т. ч. затраты на электроэнергию 20780 1,354
Годовая экономия электроэнергии - 10615
В т.ч. амортизационные отчисления - 19426
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет - 11
Расчеты показывают, что единовременные затраты на систему освещения на основе светодиодов на порядок выше, чем с использованием традиционных ламп, срок окупаемости дополнительных капитальных вложений больше.
Однако Министерство экономического развития (МЭР) РФ прогнозирует рост средних цен на электроэнергию в стране в 2,1 раза в 2009-2011 годах. Об этом говорится в проекте прогноза социальноэкономического развития РФ на 2009-2011 гг., который сегодня был одобрен на заседании российского правительства. Как отмечают в МЭР, основными факторами роста цен и тарифов на электроэнергию в 20092011 гг. являются принимаемые или уже принятые правительством РФ решения по реализации реформы электроэнергетики. Кроме того, удорожающими факторами являются рост инвестиционной составляющей, повышение прогноза индексов цен на топливо для электростанций в 2009 г., а также корректировка целевого
уровня инфляции в 2009-2010 гг. по сравнению с ожидавшимся ранее. «В целом в 2009-2011 гг. прогнозируется рост средних цен на электроэнергию в регулируемом секторе и на свободном рынке (с учетом введения рынка мощности) в 2,1 раза. При этом доля электроэнергии, отпускаемой по свободным (нерегулируемым) ценам, повысится с 22% от всей отпущенной электроэнергии в 2009 году до 44% в 2009 году, до 73% в 2010 году и 78% в 2011 году», - указывается в документе. Во втором полугодии 2009 года планируется запуск долгосрочной модели оптового рынка электрической энергии (мощности), предусматривающей продажу электрической мощности по свободным ценам на 5-7 лет вперед.
Предусматривается внедрение в практику регулирования услуг по передаче электрической энергии по распределительным сетям метода доходности инвестированного капитала. Переход к методу доходности инвестированного капитала позволит значительно увеличить объемы реконструкции существующих сетей и строительства новых сетей, при этом возможен рост тарифов, связанный с необходимостью переоценки основных фондов сетевых компаний. В 2009 г. планируется запуск пилотных проектов, а в 2010 г. - переход на тарифное регулирование на основе указанного метода большей части компаний распределительного сетевого комплекса. Регулирование на основе указанного метода позволит привлечь в распределительный сетевой комплекс частные инвестиции на длительный период, а в перспективе также будет способствовать снижению операционных издержек компаний.
С 1 января 2011 г. включение в состав платы за технологическое присоединение инвестиционной составляющей на покрытие расходов, связанных с развитием существующей инфраструктуры, в том числе связей между объектами территориальных сетевых организаций и объектами единой национальной (общероссийской) электрической сети, за исключением расходов на строительство объектов электросетевого хозяйства, от существующих объектов электросетевого хозяйства до присоединяемых энергопринимающих устройств и (или) объектов электроэнергетики, прекращается. Указанные расходы, возникающие в связи с необходимостью присоединения новых потребителей, частично учтены при прогнозировании предельных цен на электроэнергию в тарифах на передачу электроэнергии и потребуют пересмотра исходя из фактических объемов технологического присоединения в 2009-2010 годах. «С целью недопущения увеличения перекрестного субсидирования между населением и прочими потребителями в связи с увеличением параметров роста цен и тарифов на электроэнергию в 2009-2011 годах по отношению к ранее принятому прогнозу тариф для населения ежегодно повышается на 25 процентов», - отмечается в проекте прогноза.
Предварительно цена на электроэнергию к 2011 г. будет составлять 3,84 руб/ кВгч, тогда и изменятся годовые эксплуатационные расходы. Цена на светильники упадет до 2500 руб. При этих значениях срок окупаемости не превысит 2-3 лет, что является вполне приемлемым значением для инвесторов.
Важным фактором эффективности освещения является экономичность, которую можно рассчитать, Первый показатель трудно объективно оценить, второй же легко рассчитать, исходя из стоимости и светотехнических параметров ИС и тарифа на электроэнергию [1].
По инерции, как было в недалёком прошлом, все еще LED считаются экзотическим и очень дорогим ИС. Но быстрый прогресс LED заставляет изменить это мнение.
Сравним показатель стоимости единицы световой энергии G у ряда ИС: LED, ламп накаливания, люминесцентных и газосветных
♦ Лампы накаливания,
1,5руб/кВт*ч
---■---Светодиоды, 1,5
руб/кВт*ч
---Л---Газосветные лампы.
1,5 руб/кВт*ч
ж Люминесцентные лампы, 1,5 руб/кВт*ч
- -Ж- Лампы накаливания, 3
руб/кВт*ч
- -ф- - Светодиоды, 3руб/кВт
- —И - Газосветные лампы,
3руб/кВт
- -Ж" - Люминесцентные
лампы,3руб/кВт
Р, Вт
Зависимость стоимости единицы световой энергии для ИС от мощности при тарифе на электроэнергию q=1,5\3 руб/кВт*ч
Таблица 3
Значения стоимости ЕСЭ G при тарифе на электроэнергию
Литературный источник Р, Вт Ф, клм nv, лм/Вт т, тыс. ч С, руб. руб/Млм^ч, при q, руб/кВт-ч, равном
1,5 3 5
Лампы накаливания общего назначения [2; 5] 15 0,11 7 1 5 259 474 7б0
б0 0,б4 11 1 20 1б7 304 4B6
100 1,3б 14 1 15 11B 225 36b
150 2,2 15 1 70 132 231 Зб5
200 3,1 1б 1 B0 11 213 33B
500 B,2 1б 1 49 99 193 31B
1000 20 20 1 100 B0 155 255
Светодиодные модули, линейки, приборы [5] 70 5,5 40 70 12000 б9 10б 156
140 2,3 33 70 10000 107 153 213
300 12,2 37 70 50000 99 139 193
4B0 15,3 40 70 72000 104 142 192
Газосветные лампы [4; 6] 100 3 10 1 3B0 27б 42б 626
500 б,5 13 1 700 223 33B 492
1000 15 30 1 920 111 1б1 22B
Люминесцентные лампы [2; 5] 14 1,2 B6 20 210 2б 44 67
2B 2,б 93 20 110 20 34 56
Зб 3,35 93 20 210 19 35 57
5B 5,2 90 20 135 1B 34 57
Очевидно, что сегодня LED способны составить конкуренцию многим из существующих ИС, за исключением ЛЛ, и их применение в сельском хозяйстве экономически оправданно. Ряд преимуществ (в частности, стойкость к повреждениям и низким температурам) вскоре сделают LED оптимальным ИС для сельскохозяйственных нужд.
Выполненный экономический анализ позволяет сделать следующие выводы: проведенное экономическое сравнение двух вариантов систем освещения показал, что использование светодиодного освещения пока экономически не выгодно, так как они требуют высоких капиталовложений, но к 2011 г. Министерство экономического развития РФ прогнозирует рост средних цен на электроэнергию в стране в 2,1 раза. При этом цена светильников снизится и тогда их использование станет экономически эффективно.
Литература
1. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. - М., 2003.
2. Методика определения экономический эффективности технологий и техники / МСХ России. - М., 1998.
3. Цугленок, Н.В. Энергосберегающие технологии освещения и облучения / Н.В. Цугленок, Я.А. Кунгс, Н.Б. Михеева. - Красноярск, 2000.
'--------♦-----------
