Пример расчета гелиоустановки

 

Из анализа данных видно, что  гелиоустановка при потребной максимальной площади сможет замещать традиционный источник энергии за сезон на 57%, причем вырабатываемая энергия используется на 45% (табл.4). При минимальной площади A=80 м², когда вырабатываемая энергия используется полностью, доля замещения потребной энергии составляет 42%.

Таким образом, энергетические показатели гелиоустановки позволяют объективно оценить возможности использования  солнечной энергии с учетом ее режимов поступления и требований, предъявляемых потребителем.

5. Оценка экономической эффективности  использования гелиоустановки и  определение оптимальной ее площади 

Для определения оптимальной площади  гелиоустановки сравниваются экономические  показатели и ее эффективность за сезон при различной площади  установки.

1) определяется количество полезно  вырабатываемой энергии и сэкономленного  топлива при различной площади  гелиоустановки.

Так, при площади A=80 м² полезно используемая энергия за сезон

количество сэкономленного топлива 

Q_пол = Q_{л *} f_c =101650*0.45 = 45742.5 МДж

              т Q_пол/Q_р^н η_эк = 45742,5 / 29330*0,45 = 3,46 т. у.т.

Расчеты для остальной площади  установки проводятся аналогично (табл.6).                                                                                   Таблица 6

Площадь, м2	Полезно используемая энергия, МДж	Количество сэкономленноготоплива, т у.т.
80	45742,5	3,46
93	49808	377
109	54891	4,15
110	54891	4,15
120	56924	4,3
140	57940,5	4,4

 

      2) оценивается эффективность гелиоустановки по энергетическим затратам. Затраченное количество энергии на создание гелиоустановки определенной площади

, МДж,

Эффективность энергозатрат

.

Например, для площади A=80 м² Q_пол=45742,5 МДж (табл. 6), энергозатраты на гелиоустановку Э_гу=5700·80 = 456000 МДж. Эффективность энергозатрат                                            r = 45742,5 / 456000 = 0,10.

Срок окупаемости гелиоустановки Т = 456000 / 45742 = 9,96 года.

Результаты расчетов приведены  в табл 7.                               Таблица 7

 

Показатели	80	93	109	110	120	140
Энергозатраты, МДж	456000	530100	621300	627000	684000	798000
Полезно используемая энергия, МДж	45742,5	49808	54891	54891	56924	57940
Эффективность энергозатрат	0,10	0,09	0,08	0,08	0,08	0,07
Срок окупаемости, лет	9,96	10,6	11,3	11,4	12	13,7

       Полученые результаты показывают  что с уменьшением плошади гелиоустановки коэффициент эффективности растет. Дальнейшее снижение площади не влияет на энергетическую эффективность установки а полезно используемая энергия и энергозатраты зависят от площади установки.

   По энергозатратам наиболее эффективной является гелиоустановка площадью A=80м².

6. Оценка эффективности гелиоустановки по стоимостным показателям

Для каждой рассматриваемой площади  гелиоустановки определяются годовые  издержки при различных капиталовложениях  на удельную площадь и экономия затрат от покупки органического топлива при различной стоимости топлива.

      Сравнительную эффективность можно определить по выражению

.

     Например, при площади 80 м² годовые издержки на гелио-установку составят 32000 рублей, если 4000 руб./м² и а = 0,1. Выручка от экономии топлива 37200 рублей, если _т= 20000 руб./т у.т. При принятых условиях данная площадь гелиоустановки считается эффективной, сравнительная эффективность гелиоустановки

Э_ср = 69200 – 32000 =37200 рублей.

Результаты расчетов приводятся в  табл. 8.

Таблица 8

Площадь,м2	Годовые издержки,   руб.(Куд=4000 руб./м2)	Выручка от экономии топлива,  руб.( т = 20000 руб./т у.т)	Сравнительная эффективность, руб.
80	32000	69200	37200
93	37200	75400	38200
109	43600	83000	39400
110	44000	83000	39000
120	48000	86000	38000
140	56000	88000	32000

 

Полученные данные показывают, что  при принятых условиях все рассматриваемые  площади гелиоустановки являются эффективными, ежегодные затраты на установку  не превышают выручку, получаемую от экономии органического топлива. Наиболее эффективна гелиоустановка площадью 109 м², здесь максимальная сравнительная эффективность составляет 39400 руб.

                           

Себестоимость энергии полученной от гелиоустановки:

 

с_гу - себестоимость энергии, руб./МДж (руб./кВт*ч); И_гу – эксплуатационные издержки на гелиоустановку, руб.; - полезная используемая энергия за сезон, МДж.

При А=109 м²:  с_гу=32000/ 45742,5=0,69 руб./МДж=2,48руб./кВт*ч.

Расчеты заносим в табл. 9.

Таблица 9.

Себестоимость энергии полученной от гелиоустановки

Площадь,м2	Сгу руб/МДж	Сгу руб/кВт*ч
80	0,69	2,48
93	0,75	2,69
109	0,79	2,86
110	0,80	2,89
120	0,84	3,04
140	0,97	3,48

 

 Результаты расчетов  позволяют сделать вывод: увеличение  площади гелиоустановки влечет  за собой увеличение себестоимости  полученной энергии.

Система солнечного теплоснабжения требует наличия дублирующего источника  энергии, поэтому необходимо учитывать  затраты на все элементы системы. В качестве дублирующего источника  можно предложить водогрейный котел  на жидком топливе.

Рассчитаем себестоимость тепловой энергии:

 

с_тэ – себестоимость тепловой энергии, руб./МДж (руб./кВт*ч);

β_Т – стоимость органического топлива, руб./т. у.т., β_Т=20000руб./т. у.т.;

 – количество используемого топлива, т.у.т.;

 

 –эксплуатационный  коэффициент полезного использования  топлива,  – для жидкого топлива.

Стоимость энергии при  совместном использовании гелиоустановки и дублирующего источника на жидком топливе:

 

- коэффициент  замещения потребной энергии.

При А=109 м²:

Результаты расчетов заносим  в табл.7.6.

Таблица 7.6.

Себестоимость энергии полученной при совместном использовании гелиоустановки и дублирующего источника на жидком топливе, руб/кВт*ч

Площадь,м2	Сгу руб/кВт*ч	Стэ руб/кВт*ч	Ском руб/кВт*ч
80	1,8	6,12	3,96
93	1,91	6,12	4,02
109	2,0	6,12	4,06
110	2,02	6,12	4,07
120	2,10	6,12	4,11
140	3,34	6,12	4,73

 

Анализ результатов показывает, что минимальная средняя стоимость  энергии будет при использовании  гелиоустановки площадью 109м².

Оценка экономической  эффективности позволила определить наиболее выгодный вариант использования  гелиоустановки. При площади 109  м² ожидается максимальная сравнительная эффективность и минимальная средняя стоимость энергии, доля замещения потребной энергии гелиоустановкой составляет 54%, а сама гелиоустановка используется на 95%.

Таким образом, вариант горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии может быть эффективным. При этом требуется  дублирующий источник энергии.