Оглавление
Введение 3
Цели и задачи 3
Солнечная энергия 4
Энергия ветра 5
Выводы 6
Источники 7
Введение
За последние несколько лет «зеленая» энергетика сделала огромный рывок: ветряные электростанции в Дании вышли на самоокупаемость и перестали субсидироваться государством [2], в Германии альтернативная энергия также выходит на первое место [3], а Ikea предлагает своим клиентам в Великобритании сэкономить до 70% затрат на электроэнергию за счёт установки солнечных батарей. [4]
С одной стороны, это связано со снижением стоимости оборудования (например, стоимость солнечной батареи с 2007 снизилась в 7 раз). [7] С другой стороны, растет их выработка энергии. Например, КПД тех же солнечных батарей увеличился почти на 5% (до 21%) за тот же промежуток времени. [5]
Меня также вдохновила новость о Полоцком Государственном Университете, где студены и преподаватели установили на крыше корпуса ветровой генератор, обеспечивающий ВУЗ электроэнергией. [1]
Однако, «зеленая» энергия в России по-прежнему не так распространена, как в других странах мира. В своей исследовательской работе я бы хотела рассмотреть возможность использование «зеленой» энергии на примере школ. На школах я решила сфокусироваться по нескольким причинам:
- Школа формирует мнение учеников Школы ищут возможность сократить свои расходы, и альтернативные источники энергии могут им в это помочь Возможность достигнуть эффекта масштаба – школы находятся по всей стране в относительно большом количестве
Цели и задачи
Таким образом, целью моего исследования является проанализировать эффективность установки солнечных панелей и ветровых генераторов на примере моей школы, находящейся в Москве. Однако, выработка электроэнергии также сильно зависит от климатической зоны, в которой находится станция, поэтому я так же рассмотрю город Владивосток, как более благоприятный для применения солнечных и ветряных генераторов.
Задачи:
- Оценить стоимость панелей и их обслуживания Оценить производительность панелей в условиях Москвы и Владивостока Оценить финансовую выгоду от их установки
Для того, чтобы оценить эффективность использования альтернативных источников энергии, необходимо проанализировать 3 компонента:
- Стоимость установок – затраты на все необходимое оборудование + услуги по установке Объем вырабатываемой энергии – сколько ватт, в конкретных климатических условиях, способна вырабатывать установка Стоимость электроэнергии – тарифы на электроэнергию в регионе (сколько денег удастся сэкономить за счет установки)
Солнечная энергия
Выработка солнечных батарей напрямую зависит от количества солнечных часов в регионе (в облачную погоду их производительность практически равняется нулю). Для Москвы и Владивостока количество солнечных часов равняется 1731 и 2131 соответственно. [6] При данном количестве солнечных часов, можно рассчитать сколько солнечных панелей потребуется, чтобы обеспечить школу электричеством на 50% (16800 кВт ч в год).
Для своих расчётов, я буду использовать панель Сатурн 330 WATT HIT. 330 ватт – номинальная выработка электроэнергии. Фактическая выработка будет меньше из-за облачности, угла падения солнечных лучей, температуры и других факторов, поэтому сделаем предположение, что панель будет вырабатывать 200 ватт в час.
Владивосток | Москва | |
Кол-во солнечных часов | 1 731 | 2 131 |
Необходимая мощность (W) | 9 705 | 7 884 |
Производительность панели (W) | 200 | 200 |
Необходимое кол-во панелей | 39 | 49 |
Зная количество панелей, оценим примерные затраты на всю установку:
Сатурн 330 WATT | Владивосток | Москва |
Стоимость панели | 21 660 | 21 660 |
Кол-во панелей | 39 | 49 |
Стоимость панелей | 853 796 | 1 051 092 |
Установка | 50 000 | 50 000 |
Оборудование | 250 000 | 250 000 |
Итого стоимость | 1 153 796 | 1 351 092 |
Далее мы можем оценить выгоду, которую принесет подобная установка школе, а также время, за которое она себя окупит:
Владивосток | Москва | |
Стоимость электроэнергии в месяц | 9 138 | 13 781 |
Стоимость электроэнергии в год | 118 944 | 165 367 |
выгода от установки за год | 59 472 | 82 683 |
За 25 лет | 1 486 800 | 2 067 084 |
Период окупаемости | 19 | 16 |
Несмотря на то, что во Владивостоке больше солнечных дней, панели окупятся быстрее в Москве по причине более высоких тарифов на электроэнергию. Однако, 16 лет – слишком большой срок окупаемости, и, если добавить прочие непрямые расходы, которые, скорее всего, возникнут (замена деталей, обслуживание), то может получиться так, что установка не окупит себя за 25 лет.
Энергия ветра
Далее, оценим выгодность использования ветровой электростанции. К сожалению, в Москве ветрогенераторы применить не удастся, потому что для их работы минимально необходима скорость ветра более 2,5 м/с, в то время как в Москве среднегодовая скорость ветра составляет 1,4 м/с. Однако, во Владивостоке среднегодовая скорость ветра равна 6 м/с, [6] что достаточно для работы ветрогенератора. Произведем необходимые расчёты для ветрогенератора «Sokol Air Vertical - 7 kW», работающего при средних и низких скоростях ветра:
Скорость ветра (м/с) | 6 |
Выработка энергии (кВт) | 3 |
Кол-во часов работы (в год) | 8 640 |
кВт. час в год | 25 920 |
Стоимость установки | 560 000 |
Среднемесячное потребление по школе (кВт. Ч) | 2 800 |
Годовое потребление по школе (кВт. Ч) | 33 600 |
Стоимость элетроэнергии в месяц (руб) | 9 138 |
Стоимость элетроэнергии в год (руб) | 118 944 |
Выгода от установки за год | 91 757 |
Выгода от установки за 25 лет | 2 293 920 |
Период окупаемости (лет) | 6 |
Как мы видим, для «ветреных» городов вроде Владивостока, данный источник энергии более выгодный, чем солнечные батареи. Шестилетний период окупаемости, в целом, можно считать приемлемым, так установка будет функционировать около 25 лет и успеет принести значительную выгоду.
Выводы
Как показали мои расчёты, использование альтернативной энергии в России – вполне реальная перспектива. В зависимости от климата конкретного региона, можно подобрать оптимальный источник альтернативной энергии (как, например, энергия ветра для Владивостока), который способен хотя бы наполовину обеспечить школу электроэнергией, при этом окупив себя, пусть и в долгосрочной перспективе.
Источники
http:///ru/news/20180108/1515422102-polockiy-gosuniversitet-perehodit-na-alternativnye-istochniki-energii https://www. kommersant. ru/doc/3401447 http://www. /ru/возобновляемые-источники-выйдут-на-1-е-место-в-энергетике-фрг-в-2018-году/a-42081787 http://www. /gb/en/ikea/solar-panels/ https://www. evwind. es/2013/02/25/sunrise-global-solar-energy-achieves-20-3-percent-efficiency-with-new-dupont-solamet-photovoltaic-metallization-pastes/29819 http://www. pogodaiklimat. ru/ https://samsetproject. /2015/07/27/258/
