В. М. Низовкин
Канд. техн. наукг.Алматы
Рейтинговая оценка перспективного оборудования альтернативной
энергетики
Технико-экономические
показатели реального перспективного
оборудования альтернативной энергетики
|
№
п/п |
Наименование
оборудования |
Ед. изм. |
Номинальная мощность, кВт |
Рей- тинг Rk0 |
Примечание |
||||||||
|
0,5-2 |
2-5 |
5-10 |
10-20 |
20-50 |
50-100 |
100-200 |
200-500 |
500-1000 |
|||||
|
Солнечное оборудование |
|||||||||||||
|
1. |
Поворотные
фотоконцентраторы: Напряжение на выходе Температур на выходе Суточная выработка энергии Стоимость оборудо- вания
Рентабельность в
эксплуатации |
В 0С кВт-ч тыс.$ % |
12-24 50-75 до
5 2,
0 3 |
24-36 60
– 80 до
10 10,
0 4
|
36
– 48 70
– 90 до
50 30,
0 5 |
|
|
|
|
|
|
1
– 2 |
Солнечное
сияние 2500 часов
в году |
|
2. |
Поворотные
тепловые гелиоконцентраторы: Температура
на выходе Суточная
выработка энергии зимой Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
0С МВт-ч тыс $ % |
|
|
до
250 20 2,
0 100 |
до
250 40 3,
0 110 |
до
250 100 7,
5 120 |
|
|
|
|
50
– 60 |
То
же |
|
3. |
Стационарные
гелиоконцентраторы с сезонным теплоаккумулиро-ванием: Температура
на выходе Суточная
выработка энергии зимой Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
0С МВт-ч тыс $ % |
|
|
|
|
|
250 500 25 300 |
275 1000 60 320 |
300 2000 120 340 |
350 4000 240 360 |
150
– 180 |
То
же |
|
Ветровое оборудование |
|||||||||||||
|
4. |
Мини
ВЭС: Напряжение
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
В кВт-ч тыс $ % |
12-24 до
12 4,
0 10 |
24-36 до
30 10,
0 30 |
36-48 до
100 25,
0 50 |
|
|
|
|
|
|
5
– 20 |
Среднегодовая
скорость
ветра более
5 м/с |
|
5. |
Многомодульные
ВЭС: Напряжение
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность в эксплуатации |
В МВт-ч тыс $ % |
|
|
|
240 0,
12 8,
0 100 |
240 0,
25 15,
0 130 |
240 0,
5 30,
0 160 |
600 1,
0 50,
0 200 |
1000 2,
3 110,
0 250 |
6000 57,
0 270,
0 300 |
50
– 150 |
То
же υ > 9 м/с |
|
Гидравлическое
оборудование |
|||||||||||||
|
6. |
Деривационные
ГЭС: Напряжение
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
В МВт-ч тыс.
$ % |
220 0,048 3,
0 50 |
220 0,
12 7,
0 60 |
220 0,
24 13,
0 70
|
220 0,
48 24,
0 80 |
220 1,2 55,
0 90 |
220 2,
4 100,
0 100 |
6000 4,
8 180,
0 110 |
6000 12,
0 400,
0 120 |
6000 24,
0 700,
0 130 |
50
– 125 |
Горные
реки с уклоном более 50 |
|
Комбинированное
оборудование |
|||||||||||||
|
7. |
Ветросолнечные энергостанции: Напряжение
на выходе Температура
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
В 0С МВт-ч тыс.$ % |
12,
24 80 0,
017 6,
0 5 |
(220) 24,
36 100 0,
04 12,
0 8 |
(220) 36,
48 100 0,
15 30,
0 10 |
240 100 0,
30 60,
0 25 |
240 100 0,
60 110,
0 50 |
240 200 1,
2 200,
0 75 |
6000 250 2,
5 380,
0 100 |
6000 300 5,
0 700,
0 150 |
6000 350 10,
0 1200,
0 200 |
4 – 180 |
T>
3000 ч υ > 5 м/с |
|
8. |
Гидросолнечные электростанции: Напряжение
на выходе Температура
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
В 0С МВт-ч тыс.$ % |
220 80 0,
05 5,
0 25 |
220 90 0,
13 17,
0 55 |
220 100 0,
30 30,
0 85 |
220 100 0,
50 50,
0 120 |
220 150 1,
30 80,
0 150 |
220 200 2,
60 150,
0 180 |
6000 250 5,
2 320,
0 210 |
6000 300 33,
2 500,
0 240 |
6000 350 26,
4 800,
0 250 |
20
– 250 |
T>
3000 ч Уклон
> 50 |
|
9. |
Береговые ветросолнечно-волновые
энергостанции: Напряжение
на выходе Температура
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
В 0С МВт-ч тыс.$ % |
|
|
|
|
|
|
|
|
6000 350 24 630,
0 66 |
64 |
Южные
берега морей, океанов |
|
10. |
Солнечные
биогазо- генераторы: Напряжение
на выходе Температура
на выходе Суточная
выработка электроэнергии Стоимость
оборудования Рентабельность
в эксплуатации |
В 0С МВт-ч тыс.$ % |
|
|
|
220 70 0,
4 2,
5 700 |
220 80 0,
8 4,
0 750 |
220 80 1,
6 8,
0 750 |
|
|
|
68
– 72 |
Животновод-ческие комплексы |
|
Энергодома туристические |
|||||||||||||
|
11. |
Энергодома наземные: Площадь
полезная Напряжение
тока Температура
помещений Суточная
выработка энергии
зимой Стоимость
сооружения Рентабельность
при туризме |
м2 В 0С МВт-ч тыс.
$ % |
|
|
112 220 16 – 22 0, 1 50,
0 800 |
138 220 16
– 22 0,
25 80,
0 900 |
900 220 16
– 22 0,
38 220, 0 900 |
1200 220 16
– 22 1,
2 700,
0 900 |
3000 220 16
– 22 4,
5 2600,
0 950 |
6000 220 16
– 22 7,
8 4500,
0 1000 |
12000 220 16
– 22 15,
0 8000,
0 1100 |
700
– 1000 |
Сейсмостой-кость Экологичность, для
любых регионов |
|
12. |
Энергодома водные: Площадь
полезная Напряжение
тока Температура
помещений Суточная
выработка энергии
зимой Стоимость
сооружения Рентабельность
при туризме |
м2 В 0С МВт-ч тыс.
$ % |
|
|
|
10 110 16
– 22 60 40,
0 600 |
50 110 16
– 22 100 100,
0 630 |
100 110 16
– 22 150 150,
0 660 |
200 110 16
– 22 250 200,
0 690
|
500 110 16
– 22 500 400,
0 720 |
1000 110 16
– 22 1000 750,
0 750 |
500
– 675 |
Самоходные, остойчивость до
9 баллов, автономность
до 1 года |
|
Сельскохозяйственные фермы |
|||||||||||||
|
13. |
Сельхозфермы: Общая
площадь Напряжение
тока Температура
воды Суточная
выработка энергии
зимой Стоимость
оборудования Рентабельность
при туризме |
м2 В 0С МВт-ч тыс.
$ % |
|
|
|
100 220 100 0,
6 30,
0 40 |
200 220 200 1,
2 52,
0 50 |
400 220 250 2,
4 100,
0 60 |
|
|
|
36
– 57 |
T>
2500 ч υ > 5 м/с |
|
Наземный транспорт |
|||||||||||||
|
14. |
Альтернативные
электромобили: Вместимость Напряжение
тока Суточная
выработка энергии
зимой Стоимость Рентабельность в эксплуатации |
чел. В кВт-ч тыс.
$ % |
|
|
|
2 24 36 13,
0 80 |
4 24 60 15,
0 90 |
6 36 100 16,
0 100 |
|
|
|
80
– 100 |
T>
2500 ч |
Рейтинговая оценка выполнена на основе аванпроектов (50), рабочих проектов (15) СКБ альтернативной энергетики и транспорта (АЛЭНТ) и испытаний оборудования (10 единиц) альтернативной энергетики в условиях Казахстана.
Оценка проведена по следующей методике:
- Определялась суточная выработка энергии по формуле:
- Определялась себестоимость 1 кВт-ч получаемой в среднем за год энергии:
- Определялся среднегодовой доход:
- Определялась рентабельность установки:
- Определялся рейтинговый показатель:
о ,
%
где:
средняя номинальная
мощность по проекту или по результатам испытаний, кВт;
среднее число работы
генерирующего оборудования в сутки, час;
капитальные затраты на
оборудование и строительство, долл
США;
нормативный
коэффициент капитальных затрат;
расчетный срок службы оборудования, лет;
число суток работы
оборудования в году, сут.;
существующая
себестоимость 1 кВт-ч энергии при отсутствии сетей
энергоснабжения, долл США/кВт-ч;
коэффициент
обеспеченности энергоснабжения в течение года.
Расчеты по этой методике серийных солнечных электростанций с кварцевыми панелями (1,2 кВт) емкостью электроаккумулятора 1200 А-ч (48 В) и инвертором 10 кВт (220 В, 50 Гц) показали R = - 34 %, R kо = - 68 %, что говорит о их нерентабельности и низком рейтинге.
Следящая за солнцем солнечная электростанция СЭУ- 5 с гелиоконцентратором и теплоаккумулятором при той же мощности имеет R = 40 % и Rkо = 20 %, т.е. практически в 8 – 9 раз эффективнее в эксплуатации, с учетом горячего водоснабжения.
Максимальный показатель о = 1000 % имеют туристические
солнечно-ветровые
энергодома полезной площадью до 5000 м2, а другие типы оборудования имеют показатель от 1 до 250 %.
При выборе оцениваемого перспективного оборудования учитывались следующие факторы:
1. Экологическая чистота
2. Совершенный дизайн
3. Модульность основных узлов
4. Максимальные КПД и коэффициенты суточной и годовой выработки энергии
5. Максимальный коэффициент энергообеспечения
6. Минимальные затраты изготовления
7. Соблюдение транспортных габаритов
8. Легкость монтажа и обслуживания
9. Возможность местного производства и обслуживания
10. Наличие
ноу – хау, патентов, расчетов и опытной проверки.
Результаты
анализа 14 типов оборудования приведены
в таблице (см. таблицу).
По данным таблицы на рисунке построены зависимости рейтингового показателя для оборудования средней мощностью до 200 кВт.
По результатам оценки можно сделать следующие выводы:
- Выполненная оценка позволит с погрешностью 15 – 20 % выбрать оптимальное, перспективное оборудование альтернативной энергетики в зависимости от потребностей быта или производства в широком диапазоне мощностей.
- Итоги рейтинговой оценки позволят практически для любого региона и планируемого энергопотребления предварительно определить затраты на перспективное оборудование и срок их окупаемости.
- При небольших мощностях (до 150 – 200 кВт) наиболее перспективны стационарные гелиоконцентраторы с сезонным теплоаккумулировнием (3), для малых (до 50 кВт) – биогазогенераторы (10), при больших (более 200 – 300кВт) – гидросолнечные электростанции (8).
- Наиболее перспективным в условиях Казахстана являются туристические энергодома (11, 12) наземные и водные.
Список использованной литературы.
- Низовкин В. М., Басина И. В. Проблемы и перспективы альтернативной энергетики // Индустрия Казахстана № 1 (21), 2004 г., с. 6 – 7.
- Низовкин В. М. Разработка и испытания оборудования альтернативной энергетики и транспорта // КИП и А в Казахстане № 3 (13), 2006 г., с. 76 – 78.
- Низовкин В. М., Надиров Н. К. Развитие альтернативной энергетики в Казахстане.
Энциклопедия инженерного
дела. НИА РК, 2006 г. с. 112 – 116.