Альтернативные источники энергии. Финансовые аспекты альтернативных источников энергии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

 «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

                                        Творческий проект:

Альтернативные источники энергии. 
Финансовые аспекты альтернативных источников энергии.

     

 

 

Выполнил студент гр.   2Э31        

               ______   _____      С.В. Гончаров

           Подпись             Дата                      И.О.Фамилия

 

 

Проверил доцент кафедры ЭПР                    ________  _______      И.В. Шарф

                       Подпись             Дата                     И.О.Фамилия

 

Оглавление

 

 

 

Введение

 

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию». Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

 

Альтернативные источники энергии в современном мире

 

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие - ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотеримальное тепло, энергия морских волн и приливов.

Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе.  Доступность технологий получения энергии из неисчерпаемых источников позволяет строить энергонезависимые дома с экологически чистой инфраструктурой в удаленных районах и решать проблемы энергоснабжения уже существующих объектов.

 

Виды альтернативных источников энергии

 

Такие альтернативные источники энергии, как энергия солнечного света и ветра используются для энергоснабжения и нагрева воды, геотермальное тепло земли - для отопления и кондиционирования зданий. Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит при помощи фотоэлектрических пластин из кремния - самого распространенного элемента на планете. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни - более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего ресурса. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния. Технология стремительно развивается и показатель эффективности постоянно растет.

Эксплуатация ветро-установок (ветрогенераторов) для получения электричества, целесообразна в районах с высоким значением средней скорости ветра или в периоды низкой солнечной активности. Эффективность преобразования энергии ветра не уступает эффективности гелиоустановок, но зависит от точки расположения объекта и корректно рассчитанного потенциала местности.

Широко используется для отопления зданий и геотермальное тепло земли. Тепловые насосы позволяют получать тепло окружающей среды: земли, воды или воздуха. В зимний период геотермальное тепло используется для отопления зданий, а в летние месяцы позволяет эффективно отводить тепло, производя кондиционирование.

 

Альтернативные источники энергии и выгоды их использования

 

Эффективность использования тех или иных альтернативных источников энергии напрямую зависит от региона, в котором необходима установка. Качественный мониторинг энергопотенциала позволяет определять наиболее подходящую технологию и рассчитывать ее окупаемость на годы вперед, а так же исключает ошибки связанные с региональными особенностями.

Конечно, первоначальную цену энергонезависимого дома, с экологически чистыми, возобновляемыми источниками энергоснабжения, сегодня нельзя назвать низкой, но по истечении двух - пяти лет эксплуатации альтернативные источники энергии полностью окупают свою стоимость и приносят ощутимую финансовую выгоду в течении многих лет.  Не стоит забывать о экологичности альтернативных технологий добычи энергии. Солнечные, ветровые и гелиоустановки не производят вредных выбросов в атмосферу, не загрязняют воду и безопасны для человека.

 

Солнечная энергия

 

О повсеместном использовании «зеленой» энергии твердят на каждом шагу. Каждый день появляются новые заметки о разработке того или иного солнечного элемента, обладающего рекордным КПД. Каждый день ученые-физики трудятся над новыми материалами, обещая всем потребителям бесплатную, а главное неиссякаемую энергию. Но так ли все безоблачно, как нам рассказываются. Какова стоимость солнечной энергии на самом деле? Выгодно ли переходить от нефти и газа на солнечные батареи?

Все эти вопросы задает каждый, кто задумывается или планирует приобретение солнечных панелей для генерации своего собственного электричества. Cлыша истории о бесплатной и бесконечной энергии, способной вдохнуть жизнь во все электрические приборы и бытовую технику, в голове сразу промелькнет мысль, что нужно срочно покупать чудо-батареи. Но для начала необходимо рассчитать, сколько стоит солнечная система энергоснабжения, какова ее экономическая эффективность, и через сколько лет она сможет окупить себя.

Во сколько обойдется система солнечных батарей?

Назвать конкретную стоимость солнечных панелей достаточно сложно. Все зависит от типа используемых фотоэлементов, мощности самой батареи, ее КПД, а также от производителя. Батареи могут быть моно- и поликристаллические кремниевые либо изготовленные с использованием тонкопленочной технологии. Стоят они по-разному, да и технические характеристики у них различные.

Наиболее распространенными считаются поликристаллические батареи на основе кремния, так как в категории «цена/эффективность» они показывают самые лучшие результаты. Несмотря на то, что монокристаллические элементы имеют более высокий показатель КПД – это не означает, что срок их окупаемости будет меньше, ведь цена на них существенно выше, да и при пасмурной погоде их производительность падает в сравнении с поликристаллическими батареями.

1. Панель мощностью в 50 Вт обойдется примерно в 3-4 тыс. руб., в 250 Вт – около 14-15 тыс. руб.

Если Вы задумываетесь о приобретении солнечных батарей, не забудьте, что помимо панелей Вам понадобятся и другие элементы системы:

2. Инвертор для преобразования напряжения в нужные 220 вольт. Цена на инвертор составит порядка 2-4 тыс. руб. при мощности 300-600 Вт. За более высокие показатели мощности нужно будет заплатить в разы больше.
3. Аккумулятор для накопления преобразованной энергии. За аккумулятор с характеристиками 12 В и 50 Ач придется выложить около 5-6 тыс. руб., а характеристики 2 В и 100 Ач обойдутся в 1500-2000 руб.
4. Контроллер заряда/разряда аккумулятора. – минимальная цена около 1,5 тыс. руб.

Панель 250Вт	Инвертор 600 Вт	Аккумулятор 2В	Контроллер зар.
14-15 тыс.руб	2-4 тыс.руб	1,5-2 тыс.руб	1,5 тыс.руб

 

Получается, что чем больше энергии Вы хотите получать и чем выше эффективность солнечной системы, тем больше придется заплатить, все достаточно логично. А все это дополнительные траты, да и установка всей этой системы потребует от Вас денежных вложений.

 

Следующий немаловажный вопрос – это окупаемость солнечной батареи. Выгодно ли будет Вам ее использование, нужно определить до установки системы. Первое, что потребуется сделать – это рассчитать потребляемую энергию. Если в среднем в месяц Вы тратите около 200 кВт, то в час это значение составит примерно 270-280 Вт. Следующий показатель – это пиковая нагрузка, то есть количество потребляемой электроприборами энергии при условии, что они включены одновременно. Ну и конечно, многое зависит от региона, в котором вы проживаете. Чем больше ясных дней в году, тем большее количество генерируемой системой энергии, больше всего в этом вопросе повезло, конечно, южной части России, на них правительство и возлагает надежды по развитию солнечной энергетики.

После расчета потребляемой энергии можно приступить к вопросу об окупаемости. Воспользуемся конкретными цифрами. Примерная стоимость системы солнечных батарей со средней месячной производительностью в 240 кВт составит порядка 250-300 тыс. руб. Зная сколько стоит 1 кВт электроэнергии в Вашем городе, Вы сможете без проблем рассчитать срок окупаемости планируемой системы на солнечных батареях. И тем самым оценить ее эффективность лично для себя.

Еще один важный момент: стоимость солнечных фотоэлементов постоянно уменьшается, а вот тарифы на электроэнергию, наоборот, растут. Вот и получается, что первоначально рассчитанный срок окупаемости с каждым годом будет становиться меньше.

Как показывает практика, наибольшую эффективность от использования солнечных батарей получают жители Европы. Здесь 2 причины:

1. Благоприятный климат, то есть большее число безоблачных дней в году позволяют генерировать достаточное количество электроэнергии, которого хватает и на обеспечение собственных нужд и даже позволяет продавать излишки государству, поэтому Европа и является лидером в сфере солнечной энергетики. Но, к сожалению, в России пока такой практики не наблюдается.
2. Высокие тарифы на электрическую энергию. В России этот показатель значительно ниже, поэтому и эффективность использования солнечных батарей в нашей стране гораздо меньше.

Стоит отметить, что разработка все более эффективных солнечных батарей позволяет снижать стоимость 1 кВт электроэнергии, получаемой от солнечного излучения, с каждым годом. Так на 2013 год в странах с жарким климатом 1 кВт электроэнергии стоит 8-12 центов. И по прогнозам специалистов ее стоимость будет только уменьшаться. Для России эта цифра, конечно, гораздо выше той, которую мы все привыкли платить коммунальным хозяйствам, но нужно помнить, что после того, как система окупит себя, производимая ею энергия будет абсолютно бесплатной.

Сколько тратят страны на развитие солнечной энергетики?

Мировые инвестиции в возобновляемые источники энергии (ВИЭ) поражают. Сотни миллиардов долларов ежегодно расходуются на развитие «зеленой» энергетики. Нельзя назвать правительство крупнейших держав «экономическими мазохистами». Получается, что эта программа вполне осознанный шаг со стороны большой группы стран.

К 2020 году странами Евросоюза планируется вырабатывать около 20% всей электроэнергии, потребляемой ими, именно из ВИЭ. К примеру, до 2030 г. более 1,8 трлн. $ на развитие ВИЭ планирует потратить Германия, остальные страны тоже не собираются отставать от нее.

Гораздо хуже дела обстоят у нас в России, лишь к 2020 году планируется поднять долю электроэнергии, получаемой с использованием ВИЭ, до отметки в 4,5%. Цифра в сравнении с европейскими показателями мизерная. И если механизм развития солнечной энергетики в нашей стране не изменится, то мы очень сильно останемся позади других крупнейших государств мира. Выходит, что для всех стран использовать солнечные батареи становится выгодно, а вот для России – этот вопрос остается открытым.

Ветряная энергия

 

Не случайно энергия, полученная при бескорыстной помощи ветра, приобретает всё большую востребованность у жителей всех республик бывшего Советского Союза. Всего один раз заплатив за ветрогенератор, можно долгие годы получать бесплатную электроэнергию и обеспечивать свой дом освещением, сигнализацией, смотреть телевизор и работать на компьютере.

Если бы все жители бывших советских республик дружно приобрели для себя ветроустановки, то разбогатевшие энергетические компании остались бы без прибыли.

И ведь монтируется ветряная электростанция очень быстро и начинает работать на ваши нужды буквально сразу же после её установки при минимальной скорости движения воздуха от трёх метров в секунду. Устанавливается она на небольшой штанге высотой около трёх метров и может выдерживать самые сильные ураганные напоры.

 

Купить ветрогенераторы любых мощностей и размеров можно в специализированных интернет-магазинах, где выбор – на любой вкус и кошелёк. Стоит только сделать заказ и вы получите самое большее через неделю своего бескорыстного помощника.

Перейдем к конкретике. Допустим, что при ветре 10 м/сек ваш ветрогенератор имеет мощность 10 киловатт. Мачта высотой 10 метров, 8 аккумуляторных батарей, один инвертор на 6 киловатт. Стоимость такой электростанции – чуть меньше полумиллиона рублей.

Расчет, конечно же, приблизительный, но близкий к реальным расценкам. И любой может эти цифры изменять в ту, или в другую сторону. Например, вы сами можете решать, уменьшить или увеличить высоту мачты, количество лопастей на ветряке, мощность генератора, емкость аккумуляторов и так далее. В зависимости от уменьшения или увеличения мощности зависит и общая цена установки.

Те показатели ветрогенератора, которые приведены выше, показывают на его способность снабжать электроэнергией и горячей водой среднее фермерское хозяйство. Если его месячная производительность достигает 1500 квт/час, то этого будет достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией дом до 6 человек проживания, плюс работу всех коммунальных агрегатов (насосов, водонагревателей, стиральных машин, электрочайников, телевизоров).

Если вас и такие возможности не устраивают, и вы бы хотели работать ещё и сварочным аппаратом на дармовой электроэнергии, то достаточно заменить инвертор на 18 киловатт.

Речь идёт об окупаемости. В среднем период окупаемости длится от пяти до семи лет, после чего идёт бесплатное использование ветровой электроэнергии. То есть, пошла ваша прибыль.

Как решить проблему окупаемости?

 

Вопрос самый ходовой и актуальный был, есть и будет. Особенно для жителей средней полосы России, где не настолько сильные ветры. Как при таких условиях выбрать оптимальный ветрогенератор, чтобы не прогореть и быстро окупить его стоимость?