Срок окупаемости солнечной электростанции

 

Теперь, когда мы выбрали всё необходимое оборудование для нашей проектируемой фотоэлектрической системы, или иначе сказать солнечной электростанции, произведём расчёт её стоимости, а также срока окупаемости. Расчёт будем производить на основе методики, предложенной в работе Соповым И.В., Бекировом Э.А. и Меджитовым Р.Э. из национальной академии природоохранного и курортного строительства.

Для расчёта общей стоимости солнечной электростанции мы будем учитывать стоимость солнечных батарей, аккумуляторных батарей, инверторов, контроллеров заряда, дополнительного оборудования, а также затраты на монтаж и установку всей электростанции.

Стоимость всего оборудования может быть выражена следующим образом:

                                                  (8.1)

где S_мод – стоимость одного фотоэлектрического модуля; N_мод – количество фотоэлектрических модулей; S_бат – стоимость одной аккумуляторной батареи; N_бат – количество аккумуляторных батарей; S_инв1 – стоимость инвертора на 220В; N_инв1 – количество инверторов на 220В; S_инв2 – стоимость инвертора на 380В; N_инв2 – количество инверторов на 3800В; S_кон – стоимость контроллера заряда; N_кон – количество контроллеров заряда; S_доп – стоимость дополнительного оборудования (арматура, провода, соединители аккумуляторов, опорные конструкции и пр.)

Все данные значения, кроме стоимости дополнительного оборудования нам известны из прошлых подпунктов данной главы. Значение S_доп принимается равным 5 % от общей стоимости основного оборудования и добавим его после. В итоге получим:

Чтобы определить общую стоимость проектируемой солнечной электростанции, к этому значению стоит также добавить и затраты на услуги по установке и монтажу всего оборудования. Обычно различные организации предлагают такие услуги в среднем за 15 % от стоимости всего оборудования, что нужно установить. Значит:

Добавив это значение, получим, что общие затраты в итоге составят для нас:

Для определения срока окупаемости конкретной фотоэлектрической системы необходимо стоимость всей системы S_общ разделить на стоимость электроэнергии потребляемой электрическими нагрузками здания за год:

                                                                                                        (8.2)

где T – срок окупаемости фотоэлектрической системы, год, S_общ – стоимость всей системы, руб.; S’ – стоимость электроэнергии потребляемой электрическими нагрузками котельной за год, руб.

Так как наша фотоэлектрическая система не способна покрыть всю потребность в электроэнергии котельной, мы будем исходить от того сколько имеется, то есть сколько всего может дать нам эта солнечная электростанция за год кВт∙ч. Тогда, стоимость электроэнергии, которая может дать нам проектируемая солнечная электростанция за год, можно определить из следующего выражения:

                                                                                              (8.3)

где: W – суммарная производимая энергия солнечной электростанцией в год, кВт ∙ ч;

C – установленная стоимость электроэнергии за 1 кВт ∙ ч, руб. (для котельной «Покровская» = 2,9 руб.).

Срок окупаемости нашей солнечной электростанции составит:

 

Из полученного значения срока окупаемости следует, что наша солнечная электростанция не окупаема, так как у подобранного оборудования уже давно истечёт срок службы за это время.

Проанализируем причины столь долгого срока окупаемости. Во-первых, это следствие высокой стоимости применяемого оборудования. На рис. 8.1. в виде диаграммы показано соотношение стоимости всего оборудования, применяемого для нашей фотоэлектрической системы.

 

 

Рис. 8.1 – Соотношение стоимости всего оборудования, применяемого для фотоэлектрической системы

 

Из диаграммы: большая доля стоимости приходится на солнечные батарее и аккумуляторные батареи.Так как наша система рассчитана на производство довольно большого количества энергии, запасать её всю довольно не выгодно и на практике встречается редко. К примеру, солнечная электростанция на крыше завода ABB, описанная в нашей работе в прошлой главе, не использует аккумуляторы. Она передаёт выработанную электроэнергию в общую энергосеть через сетевой инвертор, что значительно удешевляет стоимость станции. Если вырабатываемой электроэнергии солнечными батареями будет не хватать для энергоснабжения различного электрооборудования, то эти недостатки вполне можно взять из электросети. А в случае, если электростанция вырабатывает энергии больше, чем требуется её можно продавать в сеть, что влечёт за собой дополнительную выгоду. Также при работе на сеть отпадает также необходимость в контроллерах заряда. Минус такой системы лишь в том, что она работает только в дневное время, когда есть солнце. Но для нашего случая, потребности в электроэнергии для собственных нужд котельной «Покровская» наша спроектированная фотоэлектрическая система никак не сможет покрыть полностью. Так что выбор в пользу системы без аккумуляторных батарей вполне очевиден.

Для сравнения посчитаем, на сколько же сократится срок окупаемости нашей фотоэлектрической системы без использования аккумуляторных батарей, соответственно контроллеров заряда, а также заменой батарейный инверторов на сетевые. Изучив цены на сетевые инверторы, мы выяснили, что они дешевле батарейных примерно на 20-30 %. Значит, если мы вычтем из посчитанной раннее стоимости оборудования стоимость аккумуляторных батарей, контроллеров заряда, и снизив также стоимость инверторов на 25 %, получим:

Но мы ещё не учли затраты на дополнительное оборудование. Хоть с избавлением от аккумуляторных батарей нужда в дополнительных элементах снизилась, возникла потребность в стабилизаторах напряжения в связи с применением сетевых инверторов. Так что так же оставим значение S_доп равным 5 % от общей стоимости основного оборудования. Выходит, что:

Чтобы определить общую стоимость к этому значению добавим затраты на услуги по установке и монтажу всего оборудования:

Добавив это значение, получим, что общие затраты в итоге составят для нас:

Итак, посчитаем какой срок окупаемости нашей солнечной электростанции теперь (значение S’ оставляем таким же, оно у нас не изменилось):

В итоге у нас получилось, что срок окупаемости снизился практически в 2 раза. Однако его значение по-прежнему очень велико и превышает нормативные. Почему же срок окупаемости так высок, не смотря на значительное снижение общей стоимости оборудования? Ответ кроется в тарифе электроэнергии для котельной «Покровская». Цена за кВт электроэнергии для неё очень низкая, всего 2,9 рубля. Для сравнения в таблице 8.1 представлена средняя стоимость на электроэнергию для населения и предприятий в разных странах Европы (данные за 2014 год). Стоимость электроэнергии для предприятий дана при условии потребления в 2000 МВт/год, что не сильно отличается от потребления нашей котельной «Покровская».

 

Таблица 8.1 – Средняя стоимость на электроэнергию для населения и предприятий в разных странах Европы

Страна	Стоимость электроэнергии для населения, руб. за кВт*ч	Стоимость электроэнергии для предприятий, руб. за кВт*ч
Дания	17,2	6,5
Германия	16,9	7
Италия	13,8	3,9
Испания	12,7	4,5
Австрия	11,4	6,2
Великобритания	10,8	6,3

Тарифы на электроэнергию в европейских странах выше, в особенности для населения. Правительства этих европейских стран частично или полностью отказались от эксплуатации атомных электростанций и активно поддерживают развитие "зелёной" энергетики. Один из способов этой поддержки, получивший одобрение большинства граждан, — повышение стоимости электричества.

Теперь допустим, что наша котельная будет платить по немецким тарифам. На сколько тогда снизится срок окупаемости нашей фотоэлектрической системы?

Стоимость электроэнергии, которая может дать нам проектируемая солнечная электростанция за год, теперь будет равна:

Срок окупаемости теперь составит:

В итоге наших допущений, мы получили вполне удовлетворительное значение срока окупаемости для солнечной электростанции.

 

 

Список литературы

1. Елистратов, В.В. Использование возобновляемой энергии: учебное пособие / В.В. Елистратов; Федеральное агентство по образованию, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. – СПб.: Издательство Политехнического университета, 2010. – 225 с.: схем., табл., ил. – Библиогр. в кн. – ISBN 978-5-7422-2110-4; То же [Электронный ресурс]. – URL: http: //biblioclub.ru/index.php?page=book&id=362973

2. Ляшков, В.И. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / В.И. Ляшков, С.Н. Кузьмин; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет». ‒ Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. - 95 с.: ил., табл., схем. ‒ Библиогр. в кн..; [Электронный ресурс]. ‒URL: http://biblioclub.ru/index.ph p?page=book&id=277820.

3. Сибикин, Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. - М.; Берлин: Директ-Медиа, 2014. - 229 с.: ил., табл., схем. - Библиогр. в кн. - ISBN 978-5-4475-2717-4; То же [Электронный ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.p hp?page=book&id=257750.

4. Удалов, С.Н. Возобновляемые источники энергии: учебное пособие / С.Н. Удалов. - 3-е изд., перераб. и доп. - Новосибирск: НГТУ, 2014. - 459 с.: табл., граф., ил. - (Учебники НГТУ). - Библиогр. в кн. - ISBN 978-5-7782-2467-4; То же [Электронный ресурс]. – URL: http://bibli oclub.ru/index.php?pag e=book&id=436051.

5. Феткуллов, М.Р. Автономные системы теплоснабжения: учебно-практическое пособие / М.Р. Феткуллов; Министерство образования и науки Российской Федерации, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет, Институт дистанционного образования. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. ‒ 158 с.: ил., табл., схем. ‒ Библ. в кн. ‒ ISBN 978-5-9795-0720-0; То же [Электронный ресурс]. ‒ URL: http:// biblioclub.ru/index.php?page=book&id=363224.

6. Шишкин, Н.Д. Эффективное использование возобновляемых источников энергии для автономного теплоснабжения различных объектов: монография/ Астрахан. гос. техн. ун-т / Астрахан. гос. техн. ун-т ‒ Астрахань: Изд-во АГТУ, 2012. ‒ 208с.

7. Фортов В.Е., Попель О.С. Энергетика в современном мире: Научное издание – Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект», 2011. 168 с.

8. Майдалян Т. Современные системы отопления: советы профессионала ‒ М.:Дом.XXI век: Лада: РИПОЛ классик, 2007. ‒ 170с. ‒ [Дом для себя].

9. Никитенко, Г.В. Автономное электроснабжение потребителей с использованием энергии ветра: монография / Г.В. Никитенко, Е.В. Коноплев, П.В. Коноплев. – Ставрополь: Агрус, 2015. – 152 с.: табл., граф., схем., ил. – Библиогр. в кн. - ISBN 978-5-9596-1092-0; То же [Электронный ресурс]. – URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book &id=438729.

10. Полонский В.М., Титов Г.И., Полонский А.В. Автономное теплоснабжение: учеб. пособие ‒ М.: Издательство Ассоциации Строительных Вузов, 2006. ‒ 152с.

11. Атдаев Д.И., Головчун С.Н. Автономные системы и источники энергоснабжения. Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Автономные системы и источники энергоснабжения» для магистров направления 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» направленность «Тепломассообменные процессы и установки». Астрахань. АГТУ, 2017. 151 с. Образовательный портал АГТУ (portal.astu.org).