Экономические показатели системы гелиотеплоснабжения

При определении экономических показателей технических решений главным является оценка их эффективности. Понятие «эффективность» используется для выражения самых различных взаимосвязей, поэтому при решении новых задач необходимо определить критерии, в соответствии с которыми будет оцениваться эффективность. Для определения полезности солнечной энергии, как и любого другого источника энергии, следует рассмотреть экономическую, энергетическую и экологическую эффективности принимаемых решений.

Экономическая эффективность отражает соотношения между полезным результатом и затратами, необходимыми для достижения этих результатов, поэтому при сравнении нескольких вариантов лучше применять методику, оценивающую эффективность по стоимостным показателям. Выбор эффективного варианта солнеч-ного теплоснабжения можно осуществить по себестоимости энергии, получаемой от гелиоустановки:

где И_гу – эксплуатационные издержки на гелиоустановку, складывающиеся из отчислений на амортизацию, текущий ремонт и т.п.

Система солнечного теплоснабжения требует наличия дублирующего источника энергии, поэтому необходимо учитывать затраты на все элементы системы. Тогда себестоимость тепловой энергии

где И_тэ – эксплуатационные издержки на получение потребной энергии.

Сравнительная эффективность системы солнечного теплоснабжения оценивается сравнением годовых издержек в базовых (б) и новых (н) условиях:

Система солнечного теплоснабжения будет эффективной при условии:

Ибтэ Интэ.

(3.30)

Годовые издержки в базовых условиях определяется по выражению

Где a– коэффициент учитывающий долю отчислений от капиталовложений К на амортизацию, текущий ремонт и прочие расходы; В^б_т, β_т – количество и стоимость органического топлива; З_пл – затраты на содержание обслуживающего персонала.

Годовые издержки в новых условиях:

где К_гу – капиталовложения на гелиоустановку; В^н_т – количество органического топлива в новых условиях с использованием гелиоустановки.

Капиталовложения на гелиоустановку удобно представить через удельные показатели (затраты на единицу площади):

При одинаковых затратах на обслуживание условие (2.30) можно представить в виде

,

(3.34)

После преобразования получим

,

(3.35)

где (В^б_т – В^н_т) – количество сэкономленного органического топлива.

Количество сэкономленного топлива зависит от режима работы гелиоустановки и определяется количеством полезно выработанной (замещаемой) энергии:

,

(3.36)

где - теплотворная способность условного топлива, принимается равной 29330МДж/т у.т.; h_эк - эксплуатационный коэффициент полезного использования топлива.

Коэффициент h_эк учитывает потери топлива при транспортировке и хранении, преобразовании в теплогенерирующих установках и распределении по тепловым сетям, а также потери из-за неточности регулирования подачи теплоты:

где h_тх - коэффициент, учитывающий потери топлива при транспортировке и хранении (в сельской местности тх =0,8); h_тгу - коэффициент полезного использования теплогенерирующих установок; h_тс - коэффициент, характеризующий потери теплоты в тепловых сетях (для укрупненных расчетов h_тс =0,85); h_рег - коэффициент, характеризующий неточность регулирования подачи теплоты, h_рег =0,8.

Для централизованных установок, расположенных в сельской местности, h_тгу составляет: 0,48 (электроэнергия); 0,55...0,70 (жидкое топливо); 0,45...0,65 (каменный уголь); 0,4...0,5 (бурый уголь); 0,5...0,7 (газ).

При известных удельных капиталовложениях на гелиоустановку и стоимости замещаемого топлива можно определить площадь, при которой гелиоустановка будет эффективной. Оптимальную площадь определяют методом последовательного сравнения вариантов.

Энергетическая эффективность оценивает степень совершенства самой техники, и расчеты, основанные на энергетических затратах, исключают влияние политики ценообразования. Суть в том, что для изготовления любой продукции затрачивается какое-то количество энергии. Энергетические затраты на солнечный коллектор можно представить в виде суммы затрат:

где Э^К_МАТ - энергетическое содержание материалов, используемых для изготовления коллектора; Э^К_ИЗГ, Э^К_ТР - энергетические затраты на изготовление и транспортировку солнечного коллектора; Э^К_КП - затраты на корпус и тепловоспринимающую панель; Э^К_КП 2500 МДж/м²; Э^К_УТ 25 МДж/м² – затраты на утеплитель (минеральную вату); Э^К_СТ, Э^К_ЛМ - затраты на стекло, лакокрасочные материалы соответственно 100 и 60 МДж/м².

Таким образом, общие энергетические затраты составили 5700 МДж/м², в том числе на строительные работы 1900...2200 МДж/м². На ежегодные эксплуатационные расходы на гелиоустановку приходится около 300 МДж/м².

Энергетическую эффективность выражает соотношение энергии, полезно выработанной гелиоустановкой, и энергии, затраченной на ее создание. Для сравнения эффективности различных вариантов использования гелиоустановок определяется их энергетическая эффективность:

.

(3.39)

Количество энергозатрат удобно представить удельным показателем на единицу площади установки:

.

(3.40)

По показателю энергетической эффективности можно выбрать площадь гелиоустановки, а также определить срок окупаемости различных вариантов использования гелиоустановки:

.

(3.41)

В любом случае при оценке эффективности гелиоустановки необходимо учитывать эффект от уменьшения неблагоприятных воздействий на окружающую среду по сравнению с традиционными источниками энергии.

Экологическая эффективность проводимых мероприятий определяется путем отнесения величин экологических результатов к вызвавшим их затратам. Экологические результаты определяются разностью показателей состояния окружающей среды до и после проведения мероприятий.

Эффективность гелиоустановки в первую очередь определяется количеством вырабатываемой энергии, а экологические результаты лишь дополняют ее. Поэтому экологическую эффективность энергетических установок, использующих возобновляемые источники энергии, можно определить ущербом от возможного загрязнения среды:

,

(3.42)

где γ- удельный ущерб, численное значение γ= 2,4 руб./т у.т. (в ценах 1990 г.); σ´- показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над территориями различных типов. Для населенных мест σ´=0,1n (n – число жителей), для пастбищ σ´=0,05; f´- коэффициент, учитывающий характер рассеяния примеси в атмосфере; М - приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, т у.т.

Значение коэффициента f´зависит от скорости распространения и оседания примесей. При коэффициенте улавливания менее 70% f´=10. Приведенная масса годового выброса М определяется по выражению

,

(3.43)

где A_i - показатель относительной агрессивности примеси i-го вида, т у.т./т ( A_i=1 для СО, 22 - для SО₂, 41 - для NО₂; 80 – для угля, 200 - для жидкого топлива); m_i - масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год; N - общее количество примесей, выбрасываемых в атмосферу.

Все приведенные значения приемлемы в зонах с количеством осадков свыше 400 мм в год. Для более засушливых мест их надо увеличить в 1,2 раза. При сгорании твердого и жидкого топлива основными загрязнителями воздуха являются сернистый ангидрид, окислы азота, твердые частицы.

Расчетные данные показывают, что при использовании водонагревателей, работающих на угле, ущерб от сжигания на порядок больше, чем при использовании жидкого топлива или газа. Таким образом, по количеству сэкономленного топлива можно определить снижение ущерба от выбросов.