ФОРМИРОВАНИЕ РЫНКА ГЕЛИОУСТАНОВОК: ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОКУПАЕМОСТИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

SOLAR ENERGY

Статья поступила в редакцию 25.09.12. Ред. рег. № 1415 The article has entered in publishing office 25.09.12. Ed. reg. No. 1415

УДК 620.9:621.472

ФОРМИРОВАНИЕ РЫНКА ГЕЛИОУСТАНОВОК: ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОКУПАЕМОСТИ

В.А. Бутузов, Е.В. Брянцева, В.В. Бутузов, И.С. Гнатюк

ОАО «Южгеотепло» 350042 Краснодар, ул. Садовая, д. 223 Тел./факс: +7(861)2517767; e-mail: [email protected]

Заключение совета рецензентов: 30.09.12 Заключение совета экспертов: 10.10.12 Принято к публикации: 15.10.12

Зарубежный рынок гелиоустановок (ГУ) создан преимущественно с использованием государственных субсидий. При отсутствии таковых в России при сооружении ГУ срок окупаемости предложено определять по упрощенной формуле и графику, построенному на ее основе, в зависимости от удельной стоимости ГУ, интенсивности солнечной радиации, КПД ГУ, стоимости замещаемой энергии.

Ключевые слова: гелиоустановки, государственное субсидирование, срок окупаемости, удельная стоимость ГУ, интенсивность солнечной радиации, КПД ГУ, стоимость замещаемой энергии, структура сметной стоимости.

DEVELOPING OF SOLAR MARKET: KEY FACTORS OF ECONOMIC PAYBACK V.A. Butuzov, E.V. Bryantseva, V.V. Butuzov, I.S. Gnatyuk

"Yuzhgeoteplo" Ltd 223 Sadovaya str., Krasnodar, 350042, Russia Тel./fax: +7(861)2517767; e-mail: [email protected]

Referred: 30.09.12 Expertise: 10.10.12 Accepted: 15.10.12

Foreign market of solar thermal plant (ST) was created primarily using government subsidies. If there are none in Russia in the construction of ST proposed to determine the payback period for the simplified formula and built upon it graphics, depending on the unit cost, solar radiation intensity, efficiency, cost of replaced energy.

Keywords: solar thermal plants, government subsidies, payback period, unit cost of ST, intensity of solar radiation, efficiency coefficient of ST, cost of the replaced energy, structure of the estimated cost.

Для современной энергетики характерно широкое использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). При этом широко применяются меры государственной поддержки. На рис. 1 на примере солнечных установок теплоснабжения (гелиоустановок) показано, как в отдельных странах стимулируется их развитие. В Израиле, Испании, Кипре вновь строящиеся объекты по соответствующим законам должны обязательно оборудоваться гелиоустановками. Другие страны применяют государственное субсиди-

рование их стоимости (до 55%): Италия, Испания, Бразилия. Субсидирование производителей солнечных коллекторов (СК), льготные банковские кредиты на сооружение гелиоустановок характерны для США, Израиля, Китая. Тарифные дотации при эксплуатации гелиоустановок применяют Германия и США. В России в настоящее время отсутствует федеральный закон об использовании ВИЭ, а законодательство по отдельным видам ВИЭ находится в стадии формирования.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (115) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

Рис. 1. Механизм стимулирования сооружения гелиоустановок в зарубежных странах Fig. 1. Incentive mechanism for building solar thermal plants in foreign countries

При фактическом отсутствии государственной поддержки, относительно низкой стоимости тепловой энергии, высокой стоимости оборудования в южных регионах России реализовано несколько крупных проектов гелиоустановок. Гелиоустановка районной больницы площадью 600 м2 (рис. 2) построена в г. Усть-Лабинске Краснодарского края [1]. Геотермально-солнечная система теплоснабжения пос. Розовый сооружена в Краснодарском крае [2]. Гелиоустановка котельной площадью 4 400 м2 строится в г. Нариманове Астраханской области.

Рис. 2. Гелиоустановка в г. Усть-Лабинске Fig. 2. Solar thermal plant in Ust-Labinsk

Сооружению крупных гелиоустановок предшествуют расчеты экономической окупаемости. Многолетний опыт сооружения гелиоустановок в Краснодарском крае [1] (более 100 шт. общей площадью 7 000 м2) показал, что в общем случае при определенных упрощениях срок экономической окупаемости целесообразно рассчитывать по формуле

T

Kг (1 + Ко)

X ^P К Э "ЛгА КИ

(1)

где Т - срок экономической окупаемости, лет; КГ - удельная стоимость гелиоустановки, руб./м2; К0 - коэффициент эксплуатационных затрат; Е^Р -суммарная интенсивность солнечной радиации в плоскости СК, кВт-ч/год; Пг - коэффициент полезного действия гелиоустановки; КЭ - поправочный коэффициент режимов работы; СТ - стоимость замещаемой тепловой энергии (тариф), руб./кВт-ч; КИ - прогнозный коэффициент роста тарифа.

Удельная стоимость гелиоустановок КГ площадью свыше 50 м2, как правило, вдвое превышает удельную стоимость солнечных коллекторов (СК). На рис. 3 представлена типовая структура сметной стоимости гелиоустановки для условий Краснодарского края. Сопоставление этой структуры с аналогичной для условий Германии [3] не выявило существенных различий.

При стоимости СК на российском рынке от 5 000 (Китай) до 25 000 руб./м2 (Германия) удельная стоимость гелиоустановок составляет от 10 000 до 50 000 руб./м2. Для гелиоустановок малой площадью

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (115) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012

Солнечная энергетика

(до 50 м ), как правило, доля СК в общей сметной стоимости существенно меньше.

Коэффициент эксплуатационных затрат К0 определяется стоимостью электрической энергии на привод насосов и сервисным обслуживанием. Опыт эксплуатации гелиоустановок показал незначительность этих затрат (1-2% сметной стоимости), что позволяет пренебречь этим коэффициентом в дальнейших расчетах.

Рис. 3. Структура сметной стоимости гелиоустановок в России Fig. 3. The structure of the estimated cost of solar thermal plants in Russia

Суммарная интенсивность солнечной радиации в плоскости СК определяется по известным методикам [1] на основе данных климатических справочников или компьютерных баз данных. Поправочный коэффициент режимов работы КЭ учитывает нецелесообразность работы гелиоустановок при низких значениях интенсивности солнечной радиации в утренние и вечерние часы, когда автоматика отключает циркуляцию теплоносителя через СК. Данный коэффициент оценивается в 10-15%. С учетом аналогичной погрешности при обработке значений интенсивности солнечной радиации этим коэффициентом можно пренебречь.

Стоимость замещаемой гелиоустановкой тепловой энергии СТ изменяется в широком диапазоне. Ее значение минимально при использовании природного газа и максимально при замещении электрической энергии. Значение КПД гелиоустановки Пг определяется эффективностью применяемой конструкции СК и составляет от 60 до 75%.

С учетом изложенного формулу (1) можно записать в следующем виде:

T =

к

X sp ЛгО-

(2)

Рис. 4. График окупаемости гелиоустановок Fig. 4. Payback graphics of solar thermal plants

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (115) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

На основе формулы (2) на рис. 4 представлены графики для предварительного определения сроков окупаемости гелиоустановок.

Из рис. 4 следует, что приемлемые сроки окупаемости (до 7 лет) имеют гелиоустановки южных регионов страны с удельной стоимостью до 15 000 руб./м2 с круглогодичным режимом работы при замещении тепловой энергии стоимостью от 2 руб./кВт-ч. Для примера рассмотрен вариант круглогодичной гелиоустановки с удельной сметной стоимостью 10 000 руб./м2, с интенсивностью суммарной солнечной радиации в плоскости солнечных коллекторов - 1000 кВт-ч/м2, с КПД СК - 70% при замещении тепловой энергии стоимостью 3 руб./кВт-ч (электроэнергия). Срок окупаемости такой гелиоустановки составляет 4,8 года. Для гелиоустановки с более дорогими СК и высокой удельной сметной стоимостью при остальных аналогичных параметрах срок окупаемости увеличивается до 7,1 года. Существенно увеличивает срок окупаемости менее дорогая замещаемая тепловая энергия. При удельной сметной стоимости гелиоустановки 10 000 руб./м2, стоимости замещаемой энергии 2 руб./кВт-ч (теплоноситель котельной), при остальных аналогичных параметрах срок окупаемо-

сти составит также 7,1 года. Для сезонной гелиоустановки с вдвое меньшей интенсивностью солнечной радиации в плоскости СК (500 кВт-ч/м2) и при тарифе 2 руб./кВт-ч срок окупаемости возрастет вдвое, до 14,2 года.

Аналитическая зависимость (2) и график на рис. 4 позволяют на предварительной стадии оценить экономическую целесообразность сооружения гелиоустановки и влияние основных параметров на срок окупаемости.

Список литературы

1. Бутузов В. Солнечное теплоснабжение в России. Проектирование, строительство, эксплуатация. Lambert Academic Publishing. Saarbrücken. Германия. ISBN 978-3-659-12579-9. 2012.

2. Бутузов В., Томаров Г. Геотермальное энергоснабжение южного региона России. Ресурсы, использование, перспективы. Lambert Academic Publishing. Германия. ISBN 987-3-659-18964-7 2012.

3. Remmers К.-Н. Große Solaranlagen. Solarpraxis, Berlin. 2001.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (115) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012