Экономическая эффективность использования альтернативных источников энергии в рамках локального потребления на обьектах нефтяной отрасли

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Фатыхов Р.А. 1Пиянзин М.Г. 1Нигматуллин И.Р. 1Гизатуллин И.Р. 1

---

1ГАПОУ СПО "Альметьевский политехнический техникум"

Султанова Л.И. 1Чиркова И.Ю. 1

---

1ГАПОУ СПО "Альметьевский политехнический техникум"

Работа в формате PDF

275.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение.

Да, человечество движется в сторону «зелёной» энергетики,

это, безусловно, генеральный путь развития, правильный путь. Спрос на возобновляемую энергию растёт опережающими темпами

по сравнению с энергией из традиционных источников.

В.В. Путин, Президент РФ

Невозможно представить нашу жизнь без электроэнергии, мы потребляем огромное количество исчерпаемых полезных ископаемых из которых получаем энергию. Добыча полезных ископаемых и преобразования их в энергию – это довольно дорогостоящий процесс, поэтому все чаще человечество подходит к этому вопросу также с экономической точки зрения, чтобы получение энергии было более дешевым.

Сегодня в экономических условиях России альтернативная энергетика не является привлекательной для бизнеса, поскольку удельные затраты на создание альтернативных энергетических мощностей выше, чем в традиционной энергетике в 5-7 раз. Но в перспективе роль альтернативной энергетики будет возрастать, и конкурентные преимущества получит тот, кто будет готов к ее масштабному использованию, считают в Минэкономпроме.

Актуальность данной темы заключается в том, что развитие альтернативной энергетики и поиск новых источников энергии является главной мировой тенденцией нового тысячелетия.

Цель работы – изучить альтернативные способы получения энергии и провести анализ возможного их эффективного использования на территории Республики Татарстан.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу и электронные источники информации об альтернативных источниках энергии;

2. Определить возможности использование альтернативной энергетики в Республике Татарстан;

3. Выявить преимущества и недостатки каждого способа с разных точек зрения;

4. Дать анализ использования альтернативных источников энергии и сделать вывод о наиболее выгодном;

5. Составить карту размещения использования альтернативных источников энергии в Республике Татарстан.

Объект исследования: альтернативные источники энергии.

Предмет исследования: практическое применение и экономическая эффективность использования альтернативной энергетики.

Гипотеза исследования – в Республике Татарстан можно использовать различные альтернативные источники энергии.

Методы исследования: сбор и анализ информации об альтернативных источниках энергии.

Теоретическая значимость: исследована и дана оценка тем возобновляемым источникам энергии, которые могут быть применены в Республике Татарстан.

Практическая значимость исследования заключается в том, что результаты работы могут быть использованы для дальнейших научных исследований, и на практике в качестве основы для разработки проектов по темам "Энергетика Республики Татарстан"

Основная часть

1. Понятие и виды альтернативных источников энергии.

В наши дни большая часть энергии вырабатывается за счет сжигания нефти и газа, а также благодаря работе атомных электростанций. Все эти источники потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому востребованной становится альтернативная энергетика, позволяющая получать энергию более экологичным способом, наносящим минимальный вред окружающей среде.

Способы получения энергии для нужд человека принято разделять на традиционные и альтернативные. Несмотря на то, что представление об альтернативной энергетике чаще всего ограничивается ветряными и солнечными электростанциями, к альтернативным относится целый ряд источников энергии:

1. Возобновляемые источники энергии, такие, как энергия ветра, солнечного света, движения воды, а также геотермальная энергия.

2. Производство топлива по замкнутому углеродному циклу (биогаз, синтетический метан, биоэтанол и пр.).

3. Более полное использование невозобновляемых источников энергии (например, попутный газ).

Использование всех перечисленных источников энергии экономически целесообразно. Однако, например, электростанции, использующие возобновляемые источники энергии, не производят выбросов в атмосферу парниковых и токсичных газов, а производство топлива по замкнутому углеродному циклу не увеличивает долю СО₂ в атмосфере. Поэтому, говоря об альтернативной энергетике, далее мы будем подразумевать энергоустановки первых двух типов.

Применимость альтернативных энергоустановок ограничивает ряд проблем, лежащих как в технической, так и в экономической плоскости.

К техническим относятся непостоянство работы возобновляемых источников энергии (изменения скорости ветра и количества солнечных дней), а также пока ещё сравнительно низкий КПД ветро- и гелиоустановок (хотя этот показатель медленно, но верно повышается).

Несмотря на наличие проблем при внедрении, в ряде случаев создание автономных локальных энергетических систем на базе альтернативных энергоустановок целесообразнее, нежели централизованное энергоснабжение. Дело в том, что для удалённых потребителей, которым требуются небольшие мощности, стоимость технологического присоединения существенно вырастает, поскольку в неё включаются затраты на постройку сетевого хозяйства (линии электропередач, подстанции и т.д.). Снизит такой подход и потери электроэнергии, а также количество отказов на линиях электропередач, что позволит уменьшить издержки сетевой компании.

Развитие энергетики на основе использования возобновляемых источников энергии (далее - ВИЭ) является составной частью энергетической политики Российской Федерации.

Ситуация с использованием ВИЭ за последние 10 лет существенно изменилась, начиная с 2015 года в мире ежегодно вводится больше новых генерирующих мощностей на основе ВИЭ, чем на основе традиционной генерации с использованием ископаемых видов топлива (газ, уголь, мазут). Так, из введенных в эксплуатацию в 2015 году объектов генерации 54 процента составили объекты на основе ВИЭ и 46 процентов - на основе традиционной генерации, а в 2016 году это соотношение уже составило 65 процентов - объекты на основе ВИЭ и 35 процентов - объекты на основе традиционной генерации.

В 2013 году в Российской Федерации начали предприниматься первые реальные шаги, направленные на расширение производства электроэнергии на основе ВИЭ. Начата реализация проектов на оптовом рынке электроэнергии и мощности за счет мер государственного стимулирования - механизма договоров на поставку мощности (далее - ДПМ) для энергоисточников на основе ВИЭ. На оптовом рынке электроэнергии и мощности могут эффективно работать и развиваться проекты, которые прошли конкурсный отбор по программе ДПМ ВИЭ.

За 2015 - 2018 годы суммарный объем ввода объектов солнечной и ветровой генерации в России составил около 620 МВт (в пределах ЕЭС России), из которых 85 процентов пришлось на солнечные станции, 15 процентов - на ветровые станции. За 2017 год в России было построено больше мощностей ВИЭ, чем за предыдущие два года: в 2015 - 2016 годах было введено 130 МВт ВИЭ, а в 2017 году - 140 МВт, из них более 100 МВт приходятся на солнечные электростанции, 35 МВт - на первый крупный ветропарк.

Рисунок 1 - Ввод в строй мощностей ВИЭ-генерации в ЕЭС России через механизм ДПМ ВИЭ

2. Способы получения альтернативной энергии

2.1. Ветряные мельницы.

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс атмосферы в электрическую, механическую, тепловую и другие виды энергии, удобные для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование можно осуществить с помощью следующих агрегатов: ветряные турбины (для выработки электрической энергии), ветряки (для преобразования в механическую энергию), паруса (для транспорта).

Энергия ветра классифицируется как возобновляемая энергия, поскольку она является результатом солнечной активности. Ветроэнергетика в настоящее время является бурно развивающейся отраслью. Некоторые страны уделяют особое внимание развитию ветроэнергетики. По данным WindEurope, ветряные турбины будут генерировать в 2019 году 48% всей электроэнергии в Дании, 33% в Ирландии, 27% в Португалии, 26% в Германии, 22% - 21% в Великобритании и Испании, 15% в странах ЕС. В 2014 году 85 стран мира использовали энергию ветра на коммерческой основе.

Крупные ветропарки включены в общие сети, а более мелкие предназначены для электроснабжения отдаленных районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместна и более экологична. Ветряки на электричестве имеют свои особенности. Строительство ветряных электростанций связано с рядом технических и экономических трудностей, замедляющих развертывание энергии ветра. В частности, изменчивость ветрового потока не является проблемой, когда энергия ветра составляет небольшую долю от общего объема производства электроэнергии, но по мере увеличения этой доли возрастают и проблемы надежности производства электроэнергии. Для решения таких задач используется интеллектуальное управление распределением.

Преимущества энергии ветра:

• Бесплатная возобновляемая энергия. Энергия ветра возобновляема и бесплатна. Они не выделяют CO₂ или другие вредные вещества. Ветер – идеальный и безграничный источник энергии. Строительство большего количества ветряных электростанций приведет к тому, что меньше заводов будут выбрасывать загрязняющие вещества в атмосферу.

• Разнообразие. Использование энергии ветра облегчает использование различных источников энергии, сводя к минимуму зависимость от традиционных электростанций и других видов производства энергии.

• Будущее. Ветроэнергетика имеет будущее! Создание новых ветряных электростанций ведет к технологическому развитию, инновациям и созданию новых рабочих мест.

• Снижение затрат. Стоимость энергии ветра значительно снизилась за последние годы. За последние 20 лет затраты уменьшились на 80%, и теперь этот вид энергии является самым прибыльным из всех типов электростанций.

• Дополнительная прибыль. Владельцы участков, на которых расположены ветряные электростанции, могут рассчитывать на выгоду от аренды этой земли из-за меньшей фактической площади в квадратных футах, необходимой для фермы. А также землю, на которой расположена электростанция, можно использовать для ведения сельского хозяйства.

• Благоразумие. Такие электростанции имеют средний срок службы 20-30 лет и после демонтажа не оставляют следов ни на ландшафте, ни в атмосфере.

• Эффективность. Процесс эксплуатации ветряной электростанции очень прост, время сборки очень короткое, а стоимость эксплуатации и обслуживания очень низкая. Электростанция производит в 85 раз больше энергии, чем потребляет. Кроме того, потери при транспортировке энергии относительно невелики.

• Принятие. Установка ветряных электростанций является общепринятой. Большинство людей понимают и поддерживают преимущества использования этой формы энергии.

Недостатки ветроэнергетики:

• Инвестиционные затраты. Ветряные электростанции предполагают высокие инвестиционные затраты. Однако с появлением новых достижений в области технологий цены на строительство ветровых электростанций постоянно снижаются.

• Противоречие. Сила энергии ветра непостоянна, что вызывает колебания в выработке электроэнергии. Это означает, что ветряные турбины не всегда производят одинаковое количество энергии. Иногда это приводит к полному отсутствию электричества.

• Опасно для птиц. Ветроэлектростанции оказывают негативное воздействие на окружающую среду и живые организмы. Он имеет мощные движущиеся части, которые могут убивать птиц и летучих мышей, особенно во время миграции птиц. Также существует правило, что ветряные электростанции нельзя строить на маршрутах движения.

• Шум. Ветряные электростанции являются источниками постоянного низкочастотного шума. Эти низкочастотные шумы турбины (около 40 дБ) и неслышимый инфразвук могут утомлять.

• Помехи. Некоторые ветряные электростанции с большими диаметрами лопастей и высокими скоростями вращения создают радиолокационные помехи, которые также могут влиять на телевизионные сигналы.

• Влияние на здоровье. Ветряные электростанции негативно сказываются на здоровье людей, живущих поблизости. Из-за их воздействия у человека может возникнуть так называемый синдром ветроустановки (нарушения сна, концентрации внимания, головная боль, головокружение), поэтому целесообразно размещать ветряные электростанции на расстоянии не менее 2,5-3 км от жилых домов.

• Расходы на размещение. Одно из лучших мест для ветряных электростанций находится недалеко от побережья. Но, как известно, земля у побережья обычно очень дорогая.

• Нуждаются в поддержке. Ветряные электростанции производят электроэнергию около 30% времени и должны поддерживаться, например, угольными электростанциями, что приводит к опасным выбросам.

• Снижение стоимости на землю и недвижимость. Исследования показали, что стоимость недвижимости в радиусе 1,6 км от ветряной электростанции может уменьшаться.

• Последствия. Затраты, связанные с рекультивацией земель и ликвидацией фундаментов ВЭУ после вывода базы из эксплуатации.

2.2 Солнечные батареи

Солнечные панели имеют широкий спектр применения. Они уже успешно используются для энергоснабжения частных домов, многоквартирных домов, ферм, включая освещение и отопление теплиц, зданий, садового освещения и бытовой техники.

Часто автономные источники питания рассматриваются в следующих случаях:

• В районах, которые не электрифицированы, солнечные панели на частных домах намного дешевле, чем использование генераторов, работающих на нефти.

• В сельской местности часто случаются перебои с электричеством, и вы буквально остаетесь без света. Тем более что солнечные панели всегда поставляются с аккумуляторами, они могут включаться автономно, позволяя вам дольше жить в комфортных условиях, как обычно.

• Есть также проекты в жилищных комплексах, которые используют солнечные батареи в качестве резервного источника питания или используют солнечную энергию для нагрева воды.

Общие характеристики и доступность по цене.

Устройство обеспечивает стабильное электропитание, не наносящее вреда окружающей среде и не создающее скачков напряжения. Прежде всего, это бесплатный источник энергии, не требующий коммунальных расходов.

Солнечные батареи преобразуют свет в электрическую энергию, генерируя постоянный ток. Площадь панелей может достигать нескольких метров. Если необходимо увеличить мощность системы, то увеличивается количество модулей. Его эффективность зависит от интенсивности и угла падения солнечного света, местоположения, сезона, климатических условий и времени суток. Чтобы правильно учесть эти нюансы, необходима специализированная установка.

Тип модуля:

• Монокристаллический. Состоит из кремниевых элементов, преобразующих солнечную энергию. Они отличаются компактными размерами. С точки зрения производительности, до недавнего времени это была самая эффективная солнечная панель для бытового использования (КПД до 22%). Комплект (цена которого является одной из самых дорогих) стоит от 100 000 рублей.

• Поликристаллический. Используется поликристаллический кремний. Они менее эффективны, чем монокристаллические фотовольтаики (КПД до 18%). Однако они гораздо дешевле и могут использоваться широким кругом людей.

• Аморфный. Тонкопленочная фотовольтаика на основе кремния. Они уступают монокристаллическим и поликристаллическим по энергоотдаче, но при этом дешевле. Преимуществом является то, что они могут работать при рассеянном или слабом свете.

• Гетероструктурный. Эффективность 22-25% (срок службы!). Это самый современный и эффективный солнечный модуль (он эффективен как в пасмурную погоду, так и при высоких температурах).

В России единственной компанией, производящей модули по этой технологии, является "Хевел", входящий в пятерку крупнейших мировых производителей гетероструктурных солнечных элементов.

Система также включает следующие компоненты:

• Инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный.

• Перезаряжаемая батарея. Они не только накапливают энергию, но и компенсируют изменения напряжения при изменении уровня освещенности.

• Контроллеры напряжения зарядки батареи, режима зарядки, температуры и т.д.

• Цены на комплектные устройства обычно варьируются от 30 000 до 2 млн рублей. Зависит от комплектующих устройств (тип, количество, производитель и характеристики батарей); можно выбрать в соответствии с бюджетом от 10 500 рублей. Экономичные комплекты включают панель, контроллер заряда и разъемы.

Стандартный комплект включает:

• Модуль питания

• Контроллер заряда

• Аккумулятор.

• Инвертор.

• Стеллажи.

• Кабели.

• Клеммы

Технические данные указываются в руководстве по эксплуатации.

• Вместимость и размер панели. Чем больше требуемая мощность, тем выгоднее приобретать более мощные батареи.

• Энергоэффективность системы.

• Температурный коэффициент показывает, в какой степени температура влияет на мощность, напряжение и ток.

• Например, сетевая солнечная электростанция 'Hebel' мощностью 5 кВт C3 основана на гетероструктурных солнечных элементах и подходит для покрытия потребностей в электроснабжении частных домов и небольших объектов в бизнес-секторе (павильоны, кафе, магазины, гостевые дома и т.д.).

• Подключенные к сети солнечные электростанции могут увеличить количество электроэнергии, поставляемой в помещения, и при этом сэкономить на счетах за электричество. Автономные и гибридные солнечные электростанции Hebel работают от аккумуляторов, что исключает перебои в подаче электроэнергии и может использоваться в тех случаях, когда нет возможности подключиться к электросети на месте.

• Квалифицированный персонал Hebel проведет энергетические расчеты, подберет наиболее подходящий комплект для вашего дома, установит и введет в эксплуатацию СЭС.

• Долгосрочные официальные гарантии на модули, официальные гарантии на все компоненты и сертификаты качества - вот что отличает надежного поставщика.

• Все разработки, солнечные модули и элементы прошли многоступенчатый контроль качества, испытания на прочность и долговечность, поэтому вы можете с уверенностью говорить о надежности и долговечности ваших модулей и конструкций, и можем предложить до 25 лет гарантии на продукцию Hebel.

Принцип работы солнечной электростанции в обслуживании буровых установок.

Солнечная электростанция – это система состоящая из панелей, инвертора, аккумулятора и контроллера. Солнечная панель трансформирует лучистую энергию в электричество (как было сказано выше). Постоянный ток попадает в контроллер, который распределяет ток по потребителям (например, компьютер или освещение). Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный и обеспечивает работу большинства электрических бытовых приборов. В аккумуляторе накапливается энергия, которая можно расходовать в темное время суток.

Рисунок 2 - Схема преобразования солнечной энергии в электрическую

3 Условия развития альтернативной энергетики в Республике Татарстан

Развитие альтернативной энергетики в Татарстане находится на зачаточном уровне. Несмотря на усилия отдельных компаний (например, ПАО «Татнефть») по строительству ветроустановок, а также ввод в строй ряда малых ГЭС (например, Карабашская ГЭС мощностью 500 кВт), доля нетрадиционных источников в структуре общей выработки электроэнергии республики составляет менее 1%.

При этом «Программа развития топливно-энергетического комплекса Республики Татарстан на 2006-2020 годы» предусматривала строительство 25 малых ГЭС, а также 146 ветроустановок до 2020 года. Суммарная выработка этих перспективных станций оценивается в 1.382 млн кВт·ч в год, что должно составить около 5% от потребления электроэнергии в республике.

В республике имеется потенциал для развития альтернативных источников энергии с использованием местных и вторичных ресурсов. В их числе – отходы деревообработки и животноводческих хозяйств, детандерные установки, получение биоэтанола и биодизеля при переработке рапса, возможность строительства малых гидроэлектростанций, ветроустановок, электростанций на местных углях.

Перспективным также является использование опыта ПАО «Татнефть» по совмещению ветроустановки и микроГЭС с солнечной установкой (такой комплекс кратко обозначается как ВСГЭС).

Преимущества подобного комплексного решения следующие:

1. Сравнительно короткие сроки строительства по сравнению с периодом ожидания строительства подстанции и высоковольтной линии (и решения соответствующих финансовых вопросов).

2. Возможность круглосуточного пользования электроэнергией (днём — ветро- и гелиоустановки, ночью — микроГЭС)

3. Возможность начать освоение участков параллельно с постройкой сетевого хозяйства для электроснабжения посёлка.

4. Низкая интенсивность воздействия на окружающую среду (что впрочем относится не только конкретно к этому комплексному решению, но и к каждой его составной части).

Схема совмещения ветрогенерации, солнечных батарей и микроГЭС при достаточном уровне проработанности может также снизить затраты на оборудование и эксплуатацию всей энергоустановки, поскольку позволит полностью отказаться либо минимизировать использование аккумуляторных батарей. Дело в том, что в большинстве энергоустановок, использующих возобновляемые источники, предусматривается наличие аккумуляторов для того, чтобы иметь возможность пользоваться электроэнергией во время невозможности работы основной установки (обычно ночью, когда не светит солнце и стихает ветер). Применение аккумуляторов имеет определённые недостатки: недостаточная ёмкость для полноценной работы в течение длительного времени, гораздо меньший ресурс работы аккумулятора по сравнению с ресурсом основной установки, высокая стоимость замены аккумуляторной батареи. Совмещённая энергоустановка, включающая в себя ветрогенератор, солнечную батарею и микроГЭС, может работать без аккумуляторов, которые после отработки ресурса нужно ещё и утилизировать.

Применение ВСГЭС актуально для потребителей, характеризующихся двумя основными признаками:

— отдалённость от электрических сетей;

— небольшая мощность, требуемая потребителю.

Согласно государственной программе поддержки ВИЭ к 2024 году в эксплуатацию в России должно быть введено 3 350 МВт мощностей ветрогенерации, в том числе 100 МВт на территории Республики Татарстан в 2022 году.

Использование энергии ветра для промышленного производства электроэнергии является в настоящее время наиболее проработанным направлением использования ВИЭ в Республике Татарстан.

В Республике Татарстан можно выделить три основных зоны со среднегодовыми скоростями ветра, способными обеспечить коммерческое использование энергии ветра для генерации электроэнергии:

• зона Куйбышевского водохранилища в месте слияния рек Волга и Кама. Средняя годовая скорость ветров в данной зоне на высоте 100 метров, по данным VORTEX, составляет 7,15 м/с;

• зона Нижнекамского водохранилища, на берегах которого возможно строительство ветроэлектростанций. Средняя годовая скорость ветров в данной зоне на высоте 100 метров, по данным VORTEX, составляет 7,08 м/с;

• юго-восточная часть республики. В данной зоне также преобладают ветры со скоростью выше 7 м/с, однако этот район имеет холмистый рельеф и на его территории сильно развита инфраструктура нефтедобычи, что накладывает определенные сложности для проектирования и строительства крупных промышленных ветропарков.

Задачей ветромониторинга является установление в заданных районах оптимальных площадок для размещения ветропарков, для этого необходимы проведение метеорологических измерений, обработка и верификация параметров метеоданных в течение 12 месяцев.

В каждом из этих районов были проработаны площадки, потенциально пригодные для размещения крупных промышленных ветроэлектростанций.

В Камско-Устьинском районе определены 8 площадок, на которых возможно размещение промышленных парков. На каждой из площадок возможно разместить до 20 ветротурбин мощностью до 4,3 МВт.

В Рыбно-Слободском районе Республики Татарстан определены 6 площадок для потенциального размещения ветропарков единичной мощностью более 35 МВт. Каждая из площадок удовлетворяет требованиям для размещения оптовых объектов генерации на основе энергии ветра.

В Спасском районе республики определены 6 потенциально пригодных площадок для размещения крупных промышленных парков, при этом каждая из площадок обладает высокой единичной мощностью и способна разместить ветроэлектростанции мощностью свыше 100 МВт.

Важнейшей характеристикой, определяющей энергетическую ценность ветра, является его средняя годовая скорость. По результатам ветроизмерений в течение 11 месяцев установлено, что средняя годовая скорость ветра на высоте 100 метров составляет:

• в Спасском районе - 7,4 м/с;

• в Камско-Устьинском районе - 7,7 м/с;

• в Рыбно-Слободском районе - 7,3 м/с.

Указанные скорости ветров обеспечивают КИУМ ветроэлектростанции на уровне 30 процентов.

Суммарный энергетический потенциал трех рассмотренных районов составляет более 600 МВт.

Таким образом, ветроизмерения показали наличие в Татарстане "коммерческого ветра" и целесообразность строительства крупных промышленных ветропарков, реализующих электроэнергию на оптовый рынок электроэнергии и мощности.

Также целесообразно дальнейшее приборное исследование других районов республики с высоким расчетным ветропотенциалом. На территории Республики Татарстан имеется техническая возможность размещения более 40 крупных ветроэнергетических станций с суммарной мощностью порядка 3 ГВт. Наибольшим ветропотенциалом по оценке обладают Альметьевский, Бугульминский, Зеленодольский, Тетюшский, Верхнеуслонский районы Республики Татарстан.

На рисунке 3 показана карта солнечной инсоляции в Республике Татарстан. Как видно из карты, Татарстан обладает достаточным уровнем солнечной инсоляции (глобальное горизонтальное облучение составляет 1 105 кВт*ч/м2 в год) для строительства солнечных электростанций с КИУМ на уровне 15 процентов в год.

Рисунок 3 - Распределение количества солнечных дней и дней с осадками

Среднегодовое количество часов солнечного сияния в Татарстане находится в диапазоне 2,8 - 3,3 кВт*ч/м2.

Развитие солнечной энергетики в Татарстане сдерживается рядом факторов:

• обладая низкой плотностью энергии, фотоэлектрическая генерация требует достаточно больших площадей для размещения мощностей;

• осенний и зимний периоды характеризуются высокой облачностью с небольшим числом солнечных дней, что снижает выработку.

Одним из эффективных способов улучшения технико-экономических показателей фотоэлектрических установок является их совместное использование с ветроустановками.

Практическая часть

Проведем сравнительный анализ таких вариантов, как ветряные мельницы и солнечные батареи.

Предлагается использование альтернативных источников энергии в рамках локального потребления – на электроснабжение вагончиков – бытовок для специалистов при обслуживании и ремонте нефтяных сооружений. В процессе проведения плановых работ по техническому обслуживанию и ремонта нефтяных сооружений, вагончики – бытовки постоянно перемещаются на место проведения указанных работ, и энергетикам необходимо проводить подключение электроснабжение в данный вагончик.

Таблица1 - Расчет затрат по мощности потребления электроприборов вагончика - бытовки

Нами проведены исследования, целью которых является расчет эффективности капиталовложений при создании систем обеспечения электроэнергией, генерируемой альтернативными источниками энергии.

Для решения поставленных задач проведены расчеты по двум методикам оценки количества ветроэнергоустановок и солнечных станций, необходимых для обеспечения электроэнергией вагончика - бытовки.

При сравнительном анализе альтернативных источников энергии учтены такие факторы, как условия эксплуатации, стартовые капиталовложения, технические характеристики, удельная мощность, сроки окупаемости, область применения.

1 методика - расчет солнечной энергии.

• Выберем две солнечные станции мощностью 380 Вт каждая, учитывая запас мощности. Выбираем тип аккумуляторной батареи, мы рекомендуем использовать герметичные необслуживаемые литиевые аккумуляторы, которые обладают самыми лучшими эксплуатационно-экономическими параметрами.

• Капитальные вложения в проект базируются на стоимости двух станций и их монтажа и составляют 59000 руб.

• Расчет срока окупаемости. Ресурс АКБ составляет восемь лет, других элементов — 25 лет. Таким образом, примерный срок бесперебойной работы станций до капитального ремонта около 25 лет.

• Годовая стоимость расходуемой электроэнергии, покрывающей потребности вагончика - бытовки составляет 17841,60 рублей в год.

• Срок окупаемости двух солнечных станций — 59000/17841,60 =3,3 года.

2 методика - расчет использования ветроэнергоустановки.

• В качестве генератора электрической мощности выбрана ветроэнергоустановка в количестве 1 штуки,

• Стоимость ветряка, мачты и дополнительного оборудования доходить в среднем до 200 000 рублей. Генерируемая мощность данной установки равна до 250квт в месяц

• Годовая стоимость расходуемой электроэнергии, покрывающей потребности вагончика - бытовки составляет 17841,60 рублей в год.

• Срок окупаемости составит -200000руб/17841,60=11 лет

ВЫВОД: При использовании любого вида энергии будет необходимо инвестировать и в само оборудования для выработки электричества (панели или ветряк), и во все комплектующие системы. Однако тенденция сейчас такова, что цены на солнечное оборудование ощутимо ниже, чем на ветряное.

Проведенный анализ экономической эффективности применения альтернативных источников энергии показал, что солнечные станции ветряные станции по ряду экономических показателей (капиталовложения, срок окупаемости) превосходят ветряные станции.

Необходимо отметить, использование ветрогенераторов для обеспечения электроснабжения перемещающихся вагончика- бытовки не целесообразно, придется демонтировать и все ветрогенераторы.

Таблица 2 - Основные экономические показатели применения ветрогенераторной и солнечной станций

Заключение

Человечество не может существовать без энергетики. Все процессы так или иначе связаны с ней. Энергия - это движущая сила любого производства.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не только потому, что старый источник был исчерпан, а еще по причине он переставал быть выгодным для человека. Так, запасы древесины казались безграничными, но для более развитых машин потребовались более производительные «корма», что и привело к использованию каменного угля. Потом пришли на смену нефть и газ. Сейчас нефть и газ движутся к тому, чтобы быть заменёнными. Эти традиционные энергоносители довольно близки к исчерпанию: запасов нефти и природного газа предполагается всего на 50-60 лет.

В настоящее время при огромной численности населения производство и потребление энергии становится потенциально опасным. Человечество стоит перед дилеммой: с одной стороны, без энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой - сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

В связи с этим большие надежды в мире возлагаются на альтернативные источники энергии, преимущество которых заключается в их возобновимости и в том, что это экологически чистые источники энергии.

Стремительно наступает время экологически чистых источников энергии. Ветер, Солнце – все это уже сейчас используется эффективно в энергетике. И необходимо понимать, что нельзя останавливаться в освоении и нахождении возобновляемых способов энергии, ведь рано или поздно произойдет энергетический кризис.

Некоторые развитые страны, не располагая изначально природными ископаемыми, уже получают более 50% энергии из альтернативной энергетики. Совсем скоро они перестанут вообще зависеть от нефти, природного газа и другие. Именно такого курса необходимо двигаться и остальным странам, в том числе и России.

Можно однозначно утверждать, что альтернативные источники энергии заменят традиционные.

Гипотеза о том, что возможно эффективно использовать альтернативные источники энергии подтвердилась. Для нашего региона, Республики Татарстан подходят такие источники энергии, как энергия солнца (солнечные панели, электростанции, солнечные коллекторы) и энергия ветра (ветрогенераторы).

Литература

1. Голицын М.В. Альтернативные энергоносители / М.В. Голицын, А.М. Голицын, Н.В. Пронина; Отв. ред. Г.С. Голицын. — М.: Наука, 2004 — 159 с. ISBN 5-02-033065-5 (в пер.)

2. Уделл, Свен. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии: [Пер. со швед.] / Свен Уделл. - Москва: Знание, 1980. - 87 с. : ил.; 17 см.

Интернет-ресурсы

1. www.invertor.ru.

2. https://plusiminusi.ru/

3. https://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoetvorchestvo/2022/04/19/proekt-alternativnye-istochniki-energii

4. https://m-strana.ru/articles/solnechnye-batarei-dlya-doma/

5. https://elektroklub-nn.ru/sovety-i-hitrosti/solnechnye-elektrostancii-dlya-doma-2.html

6. https://ledsshop.ru/tselesoobraznost-i-okupaemost-solnechnykh-batarey/

7. Invlab. Ru

8. Trends. RBC. ru