CC BY
75
Библиографический список
1. Тертышник М.И., Огнева И.А. Оценка и резервирование 2. Огнев Д.В. Развитие лизинга в системе воспроизвод-производственных мощностей предприятий: монография. ства основных фондов: дис... докт. эконом. наук: 08.00.10/ Иркутск: Изд-во БГУЭП, 2010. 212 с. М.: РАП, 2010. 337 с.
УДК 338.45:620.9
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВИТИЯ АЭРОСТАТНОЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ РАЙОНАХ
© В.Ю. Рогов1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрена возможность развития ветровой энергетики в континентальных районах Сибири на основе использования привязных аэростатов на высотах до 1000 метров и в тропопаузе. Показана необходимость учета коэффициента использования установленной мощности ветрогенераторов для сравнительной оценки эффективности их применения. Отражена эффективность использования ветроэнергетических генераторов, установленных на привязных аэростатах. Определены направления развития нанотехнологий для решения задач передачи электрической энергии от аэроэнергетических установок, борьбы с обледенением оборудования. Библигр. 5 назв.
Ключевые слова: ветровая энергетика; привязные аэростаты; эффективность; коэффициент использования установленной мощности; тропопауза; Байкальский регион.
ASSESSING DEVELOPMENT EFFICIENCY OF AEROSTAT WIND POWER ENGINEERING IN CONTINENTAL AREAS V.U. Rogov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The possibility of progress of wind power in continental areas of Siberia on the basis of use of fastened balloons at heights up to 1000 meters and in tropopause is considered.
Need of the accounting of efficiency of rated capacity of wind generators for a comparative assessment of efficiency of their application is shown. Efficiency of use of the wind power generators installed on fastened balloons is established. The directions of development of nanotechnologies for the solution of problems of transfer of electric energy from aero power installations, fight against equipment frosting are defined. 5 sources.
Key words: wind power; fastened balloons; efficiency; rated capacity efficiency; tropopause; Baikal region.
В последние десятилетия ветровая (эоловая) энергетика стала бурно развивающейся отраслью. По объему производства альтернативной энергии ветроэнергетика занимает первое место, опережая фото-вольтаику (солнечную энергетику). Суммарная установленная мощность ветроэнергоустановок в 2010 г. в мире составила 194,4 ГВт, в том числе в Китае - 42,3 ГВт, США - 40,2 ГВт, в странах Евросоюза - 84,1 ГВт. В России промышленная (в форме ветропарков) ветроэнергетика находится в стадии становления.
В данной работе ставилась цель получить принципиальные, качественные оценки одного из направлений развития ветроэнергетики на основе использования этого вида альтернативной энергетики.
Среди ряда заблуждений, возникающих при оценке эффективности инвестиций в ветроэнергетику, выделяется заниженная величина оценки капитальных вложений на единицу мощности. Действительно, удельные капитальные вложения в ветроэнергетику составили в 2010 г. в зоне евро 1,03 евро/Вт (1,4 дол./Вт), с тенденцией снижения. Однако с учетом
коэффициента использования установленной мощности (КИУМ), равного для ныне действующих ветро-электростанций (ВЭС) в среднем около 20%, удельные капитальные вложения в 1 Вт отпущенной мощности составят примерно 7 дол. Для сравнения: удельные капитальные затраты на 1 Вт установленной мощности по угольным ТЭС в среднем по миру за период 2000-2010 гг. составили 1,15-1,47 дол. (в среднем 1,3). С учетом полных инвестиций в добычу, включая вложения в производственную инфраструктуру, эту величину следует увеличить на 0,65 дол./Вт; итого - 1,95 дол./Вт). С учетом среднемирового КИУМ по угольным ТЭС в 2010 г., равного 0,87, получим удельные капитальные вложения в размере 2,24 дол./Вт мощности отпущенной электроэнергии, что почти в 3 раза меньше, чем для ВЭС. Понятно, что показатель КИУМ влияет и на величину себестоимости отпущенной электроэнергии. Основная причина низкого КИУМ на ветровых электростанциях заключается в неустойчивости ветра.
Среднемировая себестоимость отпускаемой элек-
1Рогов Виктор Юрьевич, доктор экономических наук, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, тел.: 89148964154, e-mail: [email protected]
Rogov Victor, Doctor of Economics, Professor of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: 89148964154, e-mail: [email protected]
троэнергии на угольных ТЭС в период 2000-2010 гг. составила 0,024-0,033 дол./ кВтч, в то время как себестоимость на ВЭС в зоне евро составляет 0,0410,075 дол./кВт-ч, с тенденцией к снижению.
Из сказанного следует, что необходимо кардинально повысить КИУМ ветровых электростанций для обеспечения их конкурентоспособности по удельным капитальным вложениям с тепловыми электростанциями, составляющими основу российской, включая сибирскую, энергетики.
Наиболее благоприятные условия для развития ветроэнергетики имеются в прибрежных регионах. В последнее время ведется активное строительство ветропарков (комплексов ветроэлектростанций суммарной мощностью несколько сот МВт) в так называемых офшорных зонах, т.е. на прилегающих к суше участках моря. В указанных регионах среднегодовая сила ветра приближается к 7 м/сек, принятым за норматив, обеспечивающий рентабельную работу ВЭС. В России к таким высокоэнергетическим ветровым зонам относятся побережья морей Северного Ледовитого и Тихого океанов. Так называемая «золотая» скорость ветра, с которой начинается вращение горизонтальных ВЭС, в настоящее время составляет 5 м/сек.
Особенности ветровой ситуации. В континентальных регионах строительство ветроустановок ведется на возвышенных участках, на берегах рек, водохранилищ. Среди ветронасыщенных континентальных регионов, граничащих с Байкальским, следует выделить Монгольское плато. В китайской части - это Нинся-Хуэйский автономный район и автономный район Внутренняя Монголия, на которые приходится 40% ветроэнергетического потенциала континентальной части Китая. Здесь на конец 2011 г. установленная мощность ВЭС составила 1,5 ГВт. Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на китайских ВЭС в 2006 г. составила 0,063-0,08 дол./кВт-ч, с тенденцией к снижению за счет роста производства электроэнергии на собственных (китайского производства) энергоустановках.
Байкальский регион обладает значительными ресурсами угля, гидроэнергии, а также нефти и газа (Иркутская область). Поэтому создание ветропарков здесь может быть целесообразным лишь при доказанной экономической эффективности, хотя для районов с децентрализованным электроснабжением этот вид энергии может представлять и самостоятельное значение.
По состоянию на 01.07.2012 г. одноставочные тарифы на электроэнергию в пересчете на доллары составили: в Иркутской области - 0,024 дол./ кВт ч, в Республике Бурятия - 0,082 дол./ кВтч, в Забайкальском крае - 0,068 дол./ кВт-ч. Таким образом, если исходить из себестоимости электроэнергии, производимой на ВЭС, создание ветропарков для Забайкалья при наличии необходимых метеоусловий (среднегодовой силы ветра) следует считать оправданным. Однако в Байкальском регионе среднегодовая скорость ветра существенно ниже, даже, чем в прилегающих к нему регионах Монгольского плато. Так, если во Внутренней Монголии (Китай) среднегодовая скорость вет-
ра составляет 4-6 м/сек (среднегодовая скорость ветра в Китае снижается с севера на юг), в Монгольской Республике - 1,8-5,7 м/ сек (с ростом с запада на восток), то в Чите - 2,3 м/сек, Улан-Удэ - 2,6 м/ сек, Иркутске - 2,0 м/сек.
Относительно низкие среднегодовые скорости ветра в Байкальском регионе, как, впрочем, и в большинстве других регионов южной части Сибири, делают неэффективным использование горизонтальных, крыльчатых ВЭС и обуславливают необходимость поиска новых подходов к развитию ветроэнергетики. Применение вертикальных ВЭС также не спасает ситуации, хотя они и начинают вращение с меньших, чем горизонтальные ветряки, скоростей ветра, однако решающим фактором все равно остается стабильность и скорость ветра не ниже 7 м/сек.
Известно, что с высотой скорость ветра увеличивается. Поэтому в последнее время наблюдается рост строительства ВЭС на мачтах-опорах, достигающих высоты 150 метров, с диаметром ротора 80-120 м, при мощности около 20 МВт. По-видимому, это предельные габаритные, да и энергетические характеристики. Существенным недостатком горизонтальных (крыльчатых) ВЭС, наряду с внушительными габаритами и весом (а значит и стоимостью), является буревой предел по скорости ветра 25 м/сек. При слишком больших скоростях ветра их работа просто прекращается автоматической тормозной системой, во избежание поломки. Для менее распространенных вертикальных ветроагрегатов буревой предел составляет 50 м/сек. С учетом этого деструктивного фактора возрастает значение использования вертикальных ВЭС с ветряными турбинами турбореактивного типа с относительно малым диаметром ротора и большим числом лопаток, для которых такого предела в принципе не существует.
Существует множество технических средств, позволяющих сконцентрировать воздушный поток. Среди перспективных направлений является использование конструкций, воспроизводящих идеи сопла Лаваля. Например, компания Mass Megawatts Wind Power разработала проект ВЭС с многоосевыми турбинами (Multi-Axis Turbo system; MAT) и так называемой системой интенсификации, позволяющей увеличить скорость ветра, поступающего к турбинам, на 70% и утроить выходную мощность электростанции. Однако применение наземных концентраторов не устраняет проблему непостоянства силы и направлений ветра.
Понимая ограниченные возможности существующих ветроагрегатов, в последнее время исследователи и проектировщики все чаще обращают внимание на «летающие», «парящие» ВЭС различных конструкций. Решающее значение здесь имеет не столько сила ветра (ее можно повысить в различного рода концентраторах воздушных потоков), сколько постоянство, ведь, как уже говорилось, важно повысить КИУМ ВЭС.
Рабочие слои атмосферы. На высоте 500 метров сила ветра в один и тот же момент времени вдвое выше, чем на высоте флюгера (10 м), поскольку с высотой снижается сила трения воздуха о земную поверхность. Это означает, что среднегодовые значе-
ния ветров для Байкальского региона удваиваются и приближаются к границе рентабельного производства электроэнергии на наземных ВЭС. Атмосферный уровень трения (часть тропосферы) простирается до высоты 1000 м, после которой сила трения практически исчезает. Скорость ветра у поверхности на уровне флюгера вследствие трения вдвое меньше, чем скорость геострофического ветра, рассчитанного для того же барического градиента.
Подавляющее большинство созданных практических образцов и проектов свободно летающих и привязных ВЭС ориентированы на использование энергии ветра на высоте около 500 м.
Приведем примеры «летающих» надувных ВЭС. В Канаде создан экспериментальный ветряк-дирижабль MARS (Magenn Power Air Rotor System) с КИУМ 4050%. Данный дирижабль реализует большой крутящий момент надувного ветроцилиндра (эффект Магнуса), обеспечивающий повышенную устойчивость конструкции. Дирижабль, наполненный гелием, работает на высотах от 90 до 300 метров, где воздушные потоки со скоростью от 1 до 28 м/сек имеют большее, чем в приземном слое, постоянство. Предельная сила ветра, улавливаемого таким ветрогенератором, составляет 90 м/сек. Вырабатываемая энергия передается на землю по кабелю, где установлена площадка с лебедкой и трансформаторная станция.
Примером ветряных турбин турбореактивного типа может служить предложенная FloDesign технология, основанная на захвате ветра ветряной турбиной, размещенной на дирижабле, через небольшое отверстие, что делает такую турбину, которая выглядит как реактивный двигатель, примерно в 4 раза эффективнее, чем используемые в настоящее время похожие на ветряные мельницы.
Применение дирижаблей при проектировании и практическом создании ВЭС позволяет увеличить вес поднимаемого ветрогенератора в сравнении с ненадувными, использующими исключительно подъемную силу воздушных потоков. При этом возможно сочетание обоих подходов, т.е. создание наполняемой газом конструкции воздушного змея. Поэтому в рассматриваемой здесь концепции ветропарков предпочтение отдается привязанным к земле летательным аппаратам аэростатного типа, удерживаемым с помощью системы «канат - электрокабель».
Однако, наряду с приповерхностной частью тропосферы (уровнем трения) представляет интерес и использование ветровых энергоресурсов зоны тропопаузы, находящейся на высоте 8-10 км, для которой характерно устойчивое наличие ветра (с повторяемостью 80-90%) с высокой скоростью (20-30 м/сек). Таким образом, существенно КИУМ повышается, примерно до 80%. В зимний период скорость ветра увеличивается, а высота снижается примерно на 1,5 км, что также полезно для энергетического использования ветра.
Известно, что плотность воздуха в тропопаузе в два раза ниже, чем в приземном слое, следовательно, пропорционально снижается энергетическая отдача с единицы ометаемой площади колеса ВЭС. Однако
если учесть, что средняя скорость здесь на порядок выше, чем в приземном слое Байкальского региона, то следует оценить эквивалентную (с учетом плотности воздуха) скорость ветра в 10-15 м/сек, что представляется приемлемым с учетом стабильности потока такого ветра.
Базовые конструкции. В качестве основы для построения схемы конструкции ВЭС для слоя до 1000 м может быть рассмотрен проект российской фирмы «СКИФ». В данной «парящей» ВЭС применен ряд воздуховодов с полноповоротными воздухозаборными устройствами на концах (сопла Лаваля), сходящихся в общий конфузор и далее - в рабочий канал. Воздуховоды выполнены в виде части конструкции змея-дирижабля или наполненного водородом пневмокры-ла для увеличения подъемной силы, а сама турбина размещена внутри корпуса. Принципиальное отличие данной установки от всех типов традиционных ветро-установок состоит в использовании обтекающих установку воздушных потоков (по крайней мере, в десять раз больших, чем максимальный диаметр установки) и их последовательном ускорении в параллельно-последовательной системе сопел Лаваля (первый контур - несколько параллельных сопел, второй - общее сопло, ветровой поток которого подается на вет-ротурбину). В результате достигается околозвуковая скорость потока на лопатках турбины. При ометаемой площади вращения лопастей ветрогенератора 10 кв. м (диаметр - 5 м), скорости входного воздушного потока 5 м/сек, при пяти входных воздуховодах подаваемая на генератор мощность ветра составляет 48 МВт. Испытания экспериментальной установки подтвердили перспективность нового подхода.
Оценки специалистов ООО «СКИФ» показывают низкую стоимость установленной мощности - не более 0,6 дол./Вт; себестоимость 1 кВт-часа вырабатываемой электроэнергии оценивается не более 0,01 дол. По мнению разработчиков, данная конструкция позволяет в 5-6 раз снизить материалоемкость энергоустановки, а значит, и ее стоимость.
Для освоения энергоресурсов тропопаузы представляет интерес проект, разработанный в 1960-х годах группой советских инженеров (Р. Гохман, И. Спи-цын, Л. Константинов, Г. Вайнштейн и А. Полянкер), которые предложили варианты тропопаузных ветро-электростанций (ТВЭС), представляющих собой привязные аэростаты.
Скомпонованный с ветроколесом и электрогенератором такой аэростат поднимается в тропопаузу на длительное время. ТВЭС мощностью 2 МВт, использующая ветроколесо, «обвивающее» аэростат, передает энергию на землю по кабель-тросу. Аэростат-носитель объемом 220 тыс. куб. м имеет форму эллипсоида вращения с линейными размерами 168 х 50 м. Конструкция корпуса аэростата - жесткий полумо-нокок. Наружный диаметр ветроколеса - 53 м, годовая выработка электроэнергии - 16 млн кВт-час, полный вес ТВЭС с тросом-кабелем - 45 тонн, материалоемкость - 30-40 кг/кВт (в 6-10 раз меньше, чем материалоемкость наземных ветроэлектростанций, и в сотни раз меньше, чем материалоемкость тепло- и
гидроэлектростанций) [1].
Попробуем самостоятельно оценить хотя бы порядок уровня затрат и выявить состояние и пути решения ключевых элементов и проблем рассматриваемых ВЭС.
Электрогенератор. На действующих ВЭС применяются асинхронные (реже синхронные) электрогенераторы. Вес электрогенератора мощностью 2 МВт и мультипликатора, объединенных в гандолу, составляет около 30 т.
В случае применения сопел Лаваля и высокооборотных электрогенераторов необходимость в мультипликаторе отпадает. Снизить вес электрогенератора на порядок возможно с использованием высокоскоростных так называемых вентильных (индукционных) генераторов (в нашем случае, генераторов-двигателей, называемых также обратными генераторами, поскольку в режиме двигателя с их помощью возможен самоподъем привязного аэростата-ВЭС).
В англоязычной литературе вентильно-индукторные электромашины обозначаются как SRM/G (Switched Reluctance Motors/Generators) - вентильные реактивные электродвигатели/генераторы (ВРД/ВРГ).
Предпосылкой развития вентильно-индукторных генераторов и двигателей послужили разработка и освоение массового производства мощных полевых транзисторов IGBT или MOSFET (HEXFET), способных в ключевом режиме коммутировать токи в сотни ампер при напряжении в сотни вольт. Признак реактивный здесь означает использование реактивных (намагниченных) сил, возникающих в роторе. Возможности современных микропроцессорных систем управления снимают ограничения на сложность алгоритмов, реализуемых в таких устройствах.
Различают вентильно-активные и вентильно-реактивные машины. В последних высокоэнергетические магниты Nd - Fe - B (неодим - железо - бор) заменены электрической системой, также управляемой микропоцессором. Для вентильно-реактивных машин доступны высокие (до 200 тыс. об./мин и выше) частоты вращения из-за отсутствия необходимости жестко закреплять постоянные магниты на роторе, которых в данном случае нет. В среднем, при одинаковых электрических и весогабаритных характеристиках ВРД/ВРГ имеют в 4 раза меньшую стоимость, значительно большую надежность, более широкий диапазон частот вращения, более широкий диапазон рабочих температур.
Производство электромеханических преобразователей оказывается дешевле даже производства асинхронных двигателей (на роторе нет обмоток, в статор-ной обмотке используется меди на 40-50% меньше). Так, один из электроинструментов, производимых ООО «Свободинский электромеханический завод», мощностью 10 кВт, имеет вес 25 кг, тогда как ближайший (асинхронный) аналог - 250 кг. Данный пример позволяет предположить, что высокоскоростной ВРГ будет так же, примерно в 10 раз, легче своего ближайшего аналога [2] (для мощности 2 МВт это может составить примерно 1,3 т).
Стоимость выпускаемых НИЦ «ВИНДЭК» и НИИЦ «ВИНДЭК-энерго» вентильных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов на основе Nd - Fe - B для работы в составе ветроэнергетических установок и МикроГЭС номинальной мощностью 5 кВт составляет 4 тыс. дол. Поскольку стоимость ВРД оценивается в 4 раза дешевле, то аналогичный генератор может стоить 1 тыс. дол. Следовательно, предварительно можно определить стоимость вентильного реактивного генератора мощностью 2 МВт в 0,4 млн дол.
При использовании технологии магнитной левитации (электромагнитных подшипников) возможно не только дополнительно снизить вес, но и практически исключить затраты, связанные с обслуживанием генератора в механической части.
Поскольку важнейшим параметром ветрогенера-тора в нашем случае является вес, отметим, что в числе направлений по дальнейшему снижению мас-согабаритных характеристик электрогенераторов является применение аморфных сплавов для изготовления ротора, а также нанотрубок для производства обмоток. Это позволит снизить массогабариты генератора дополнительно в 2-3 раза в сравнении с базовыми моделями (что следует также рассматривать как «запас» для приведенных здесь оценок массы генератора).
Аэростат. В последние годы дирижаблестроение в России и за рубежом перешло в практическую плоскость с использованием новых материалов. В России налажено производство дирижаблей в ФГУП «Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики» (ДКБА), - аэростатный комплекс «Пересвет», ЗАО «Воздухоплавательный центр «Авгуръ» (дирижабль Au-30 и др.).
Применение гелия в современных дирижаблях объясняется его негорючестью. С учетом высокой стоимости гелия применяется так называемый технический подъемный газ - смесь гелия и водорода в пропорции по массе 85: 15. Технический подъемный газ данного состава не воспламеняется, не горит и не взрывается в любых пропорциях в смеси с воздухом. Также не взрывается водород с добавкой 10% гелия. Имеются и иные газовые смеси. Так, наличие 1-2% ингибитора (газообразного полипропилена) предотвращает переход горения во взрыв любых смесей водорода в воздухе.
В качестве ориентира по грузоподъемности и стоимости примем V-образный дирижабль «Ascender» длиной 53 метра, объемом 150 тыс. куб. м, с полезной нагрузкой 2 тонны, стоимостью 0,5 млн дол. [3]. Предлагается включить элемент крыла с воздухозаборником и генератором в конструкцию этого дирижабля.
Система «электрокабель - трубка газоснабжения». В России разработана технология производства нанокомпозитных проводов [4], которые прочнее стали примерно в пять раз при электропроводности примерно 70% от электропроводности чистой меди. Повышенная прочность на разрыв позволяет уменьшать диаметр и массу кабеля. Провода и кабели с такими нанокомпозиционными проводниками могут с успехом
применяться, в том числе в тех случаях, когда эти изделия подвергаются воздействию повышенных продольных механических нагрузок. Конструкции кабелей и проводов с использованием нанокомпозиционных проводников защищены патентом РФ № 90253 (приоритет от 29 июля 2009).
Для тросов, изготовленных из сплетенных длинных углеродных нанотрубок, характерна необычайная механическая прочность. Кроме того, высокая электропроводность нанотрубок обеспечит передачу энергии на поверхность (землю) почти без потерь. С использованием таких гибких нанотрубочных тросов дирижабли или другие летательные аппараты могут оставаться на большой высоте в течение весьма продолжительного времени, опускаясь на землю только для проведения ремонта и обслуживания. Стоимость таких нановолокон составляет 1-2 дол. за грамм. На 1 км такого электропроводящего каната потребуется около 10 кг, т.е. 10-20 тыс. дол., во втором (тропопа-узный вариант) - в 10 раз больше.
Применяемые в рассматриваемых конструкциях вентильные реактивные генераторы производят постоянный ток, поэтому необходимо иметь две нитки кабеля и одну резервную, которую можно использовать в качестве элемента заземления.
Для обеспечения долговременного нахождения аэростата-ВЭС в работе без дозаправки газом (гелием) целесообразно использовать вместо дополнительных канатов соответствующие тонкие трубки, например из кевлара. Отметим, что трос из кевлара длиной 10 км диаметром 9 мм весит 800 кг.
Проблема обледенения. Для противодействия процессам обледенения необходимо покрывать все элементы конструкции рассматриваемых ВЭС соответствующими наноматериалами. В работе [5] выявлен механизм возникновения уникальной способности покрытий с бор-нитридными нанотрубками самопроизвольно восстанавливать высокогидрофобное состояние. Этот механизм может найти применение при создании новых материалов, смачивание которых может циклически изменяться при внешних воздействиях. Среди практических направлений решения проблемы обледенения отметим создание совместного предприятия с участием корпорации Alcoa и ОАО «Холдинг межрегиональных распределительных сетевых компаний» (МРСК) по производству нанопокрытий для сетей передачи электроэнергии.
Таким образом, проблема обледенения к настоящему времени подошла к своему эффективному решению.
Попробуем оценить размер инвестиций в рассматриваемые авиа-энергокомплексы.
Инвестиции в авиаэнергокомплекс в атмосферном слое до 1000 м. Основу аэростата составляет наполняемое гелием «летающее крыло», включающее воздухозаборник с поворачивающимися соплами Ла-валя. Учитывая существенную разность рабочих высот (для дирижабля "Ascender" - это 30 км, для нашего аэростата - 1 км), предположим, что имеется запас подъемной силы, позволяющий дополнить эту V-образную конструкцию планером, включающим «ле-
тающее крыло» со встроенным воздухозаборником, и получить удвоение полезного подвеса (до 4 т) при увеличении стоимости аэростата-планера в 1,5 раза. Полезная нагрузка в 4 тонны включает: 0,5 т для системы поворотных сопел; 3,5 - в электрогенератор, мощностью 5,4 МВт, стоимостью 0,8 млн дол. Таким образом, инвестиции в аэростат-планер составят примерно 0,8 млн дол. Инвестиции в систему «кабель-трубка газоснабжения» достаточно низкие, на уровне 0,05 млн дол. Всего - примерно 1,7 млн дол. Итого, с учетом инвестиций в наземное оборудование (условно в размере 30% от стоимости авиаэнергетической системы) получаем 2,2 млн дол.
Принимая КИУМ равным 0,5, получаем инвестиции в 1 Вт отпущенной мощности в размере 4,4 дол., что в 1,6 раза ниже, чем для наземных ВЭС.
Инвестиции в авиаэнергокомплекс тропопауз-ного слоя. Также примем полезную нагрузку в 4 т, из которых 2,6 т предназначено для генератора, 0,4 т -для ветроколеса, 1 т - для системы «кабель-трубка газоснабжения». Затраты на аэростат составят 1 млн дол., на электрогенератор, мощностью 4 МВт с ветро-колесом также порядка 1 млн дол., на систему «кабель-трубка газоснабжения» около 0,5 млн дол., всего - 2,5 млн дол., с учетом инвестиций в наземное оборудование - 3,25 млн дол. Принимая КИУМ в размере 0,8, получаем инвестиции в 1 Вт отпущенной мощности в размере 4,06 дол., что в 1,7 раза ниже, чем для наземных ВЭС.
Себестоимость электроэнергии. Для оценки себестоимости примем текущие затраты, включая стоимость гелия, в размере 2% от стоимости основных фондов, как это принято для наземных ВЭС. Принимая срок службы оборудования в 5 лет, получаем высокую норму амортизационных отчислений в 20%.
При фонде рабочего времени в году 8760 часов, с учетом КИУМ, получим объем отпущенной электроэнергии в первом варианте 23600 МВтч, во втором -28000 МВтч. Себестоимость годовой продукции в первом случае - 0,48 млн дол., во втором - 0,81 млн дол., себестоимость электроэнергии соответственно 0,02 и 0,03 дол./ кВтч, что соответствует себестоимости на угольных электростанциях (в среднем по миру), однако вдвое ниже, чем на наземных ВЭС, и указывает на рентабельность аэростатных ВЭС в Забайкалье. Что касается Иркутской области, то при существующих тарифах такой способ производства является безубыточным, однако, учитывая ежегодный рост тарифов, можно говорить о рентабельности таких ВЭС уже в ближайшие годы.
Таким образом, предлагаемое направление развития ветроэнергетики в Байкальском регионе является перспективным и экономически оправданным. В сравнении с тепловыми электростанциями предлагаемые ВЭС отличаются меньшим сроком службы и требуют примерно вдвое больших инвестиций на единицу отпущенной мощности.
Указанные авиа-энергоустановки на основе применения привязанных аэростатов в перспективе следует рассматривать как первые этажи системы привязных дирижаблей, следующим (верхним) этажом
которой является стратосферный дирижабль, несущий радиотехнический комплекс и систему видеонаблюдения гражданского и военного назначения.
В таком случае существенно облегчается проблема энергообеспечения, которое осуществляется за счет кабеля с земли либо с рассматриваемой в данной статье энергоустановки. Применение привязной конструкции позволяет также осуществлять передачу информации не только по радиоканалам, но и через средства оптико-волоконной связи.
Размещение стратосферных дирижаблей для средств радиосвязи, радиоразведки и других целей на высоте свыше 20 км объясняется рядом причин. Во-первых, на этой высоте они не могут быть сбиты существующими противовоздушными зенитно-ракетными комплексами. Кроме того, воздух на этой высоте имеет меньшую плотность, а значит, воздействующие на конструкцию будут в 30-40 раз меньше, чем в тропопаузе.
На высоте порядка 20 км радиогоризонт составляет около 750 км, что вполне сопоставимо со спутниковой связью. Понятно значение данного параметра и для целей радиоразведки, а также преимущества с позиции текущих затрат, обнаружения и уязвимости в сравнении с самолетами.
Преимуществом Байкальского региона в сравнении с европейской частью России для применения аэростатных ВЭС, в том числе в комбинации с «паря-
щими» средствами связи и наблюдения, является наличие большего свободного воздушного пространства ввиду меньшей плотности авиационного сообщения. Более того, такая конструкция является даже предпочтительной для решения задач ПВО-ПРО в современных условиях, характеризующихся ослаблением военного потенциала страны на территории бывшего Забайкальского военного округа.
Следует отметить наличие в Байкальском регионе ресурсных, технологических и интеллектуальных предпосылок для производства здесь всего или основного объема оборудования и материалов, необходимых для реализации описываемого проекта:
• уникальных месторождений природного газа с высоким содержанием гелия (Ковыктинское и др.), намеченных к эксплуатации;
• авиастроительных предприятий с налаженным производством композиционных материалов (Иркутский авиационный завод, Улан-Удэнский вертолето-строительный завод);
• профильных исследовательских центров, проводящих теоретические и практические разработки в сфере нанотехнологий (Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет), построения современных энергосистем (Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (ИСЭМ СО РАН) и др.
Библиографический список
1. Полянкер А. Может ли воздухоплавание способствовать процветанию и защите государства, или коротко о проекте системы аэростатического освоения атмосферы (САОАТ) // Монгольфьер. 2003. №1.
2. Ганин И.А. Энергосберегающее оборудование на основе вентильно-реактивных технологий // Энергосовет (электронный журнал). 2012. С.12-15.
3. Мясников В. Возвращение дирижабля. В XXI веке ожидается бум строительства воздухоплавательных аппаратов военного назначения // Независимое военное обозрение.
23.09.2005.
4. Путилов А.В., Панцырный В.И., Шиков А.К. [и др.] Создание высокопрочных наноструктурных микрокомпозиционных CuNb электротехнических проводов с использованием методов деформации // Цветные металлы. 2008. №3.
5. Алиев А.Д., Бойнович Л.Б., Буховец В.Л. [и др.] Супергидрофобные покрытия на основе нанотрубок нитрида бора: механизм супергидрофобности и самовосстановление высокогидрофобных свойств // Российские нанотехнологии. 2011. Т. 6, № 9-10.
УДК 621.1:005.6
ТЕЛЕРЕКЛАМА КАК МОДЕЛЬ СОСТОЯНИЯ ЭКОНОМИКИ
© М.М. Семенова1, М.А. Семенов2
Рекламное агентство е:тд, 115054, Россия, г. Москва, ул. Щипок, д.22, стр.4. 2Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Выполнен аналитический обзор состояния телерекламы в России за последние 25 лет. Отмечены особенности распределения бюджетов рекламы по различным сегментам до и после финансового кризиса 2008г. Выделены четыре периода формирования телерекламного рынка России. Сформирована математическая модель, отражающая распределение бюджетов телерекламы в течение ряда лет по месяцам года. Предложенная модель адекватно отражает циклический, сезонный (новогодние каникулы и период отпусков в июле, августе) характер уровня деловой активности в экономике страны. Это позволяет сформировать адекватные математические модели для других секторов экономики, которые можно использовать для прогнозирования уровня бюджетов будущих
1Семенова Мария Михайловна, руководитель департамента реализации проектов, тел.: (495) 7978664,. Execution director. Semenova Mariya, Head of the Department of Project Implementation, tel.: (495) 7978664.
2Семенов Михаил Алексеевич, доктор технических наук, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, тел.: (3952) 405174.
Semenov Mikhail, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: (3952) 405174.
