Аруов Б.Б.

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга

имени Ш.Есенова

 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ   НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ

СОВМЕСТНО С СОЛНЕЧНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

 

В настоящее время срок службы фотоэлектрических модулей оценивается в 20 лет, в перспективе до 30 лет, при устойчивой тенденции снижения стоимости вырабатываемой ими энергии.

Необходимо учитывать, что в России и Казахстане имеются большие районы, формально находящиеся в зонах централизованных энергосетей, но остродефицитные по энергии, а в сегодняшних условиях цены на энергоносители постоянно растут и неравномерны по регионам, прежде всего из-за сложности транспортировки топлива и энергии. Дефицит энергии, как правило, приводит к значительным потерям, в том числе материальным и финансовым. Например, во многих сельских районах из-за частого отключения электроэнергии происходят потери сельскохозяйственной продукции, отключение электроэнергии в больницах и аптеках приводит к потерям из-за порчи лекарств и биологических препаратов, не говоря уж о возникновении угрозы здоровью и жизни пациентов.

Это означает, что в энергодефицитных районах определение экономическое эффекта равно:

 

                            Э = ТСЛ ((ЕS - Q) ЦТ –ИЭКS)-CS +  ТСЛ ИП,                (1)

 

где Q, кВт ч/год - годовой дефицит энергии, покрываемый энергоустановкой Ип - стоимость «избегаемых» потерь в год, которые включают как стоимость неполученной продукции, так и стоимость прямых потерь от нарушения технологических процессов, руб./год:

 

ИП =  Q ЦП;                                   (2)

 

Цп - удельная цена потерь от недостатка энергии, руб./(кВт ч), Тсл - срок службы фотоэлектрических модулей.

Срок окупаемости установки – формулы (1) запишется в виде:

 

                     Э = (ТСЛ - ТОК) (ЕЦТ - ИЭК) S + ТСЛ Q (ЦП - ЦТ).                 (3)

 

Таким образом, вопрос об экономической целесообразности и эффективное использования фотоэлектрических солнечных установок, как и других установок возобновляемой энергетики, является предметом анализа с использованием местных социально-экономических условий, в том числе, дефицита энергии и стоимости топлива, а также географических и климатических данных по приход солнечной энергии и параметрам окружающей среды.

Основным фактором, определяющим высокую удельную стоимость фотоэлектрических установок, является высокая стоимость самих фотопреобразователей включая исходный полупроводниковый материал и технологию производств: Удельная стоимость солнечной установки с обычными плоскими модулями солнечных батарей может быть выражена как

 

                         (4)

где Сф, руб./м2 - стоимость единицы площади фотопреобразователя, определяемая стоимостью материала, из которого он изготовлен, и технологии; Цс, руб.; - стоимость сборки модуля, пропорциональная числу фотопреобразователей в модуле, включая стоимость каркаса модуля, защитных покрытий, ламинированя; SФ - общая площадь фотопреобразователей; Су - стоимость создания конструкции установки, отнесенная к единице площади фотопреобразователей, включая стоимость систем преобразования и аккумулирования вырабатываемой электроэнергии, устройств крепления модулей, и, возможно, систем ориентации.

Стоимость единицы мощности установки с солнечными батареями ЦБ1 в стандартных условиях освещения получается равной

 

                     (5)

 

Обычно в экономических оценках производства реализуются примерные соотношения:

                                                                   (6)

так что удельная стоимость плоского фотоэлектрического модуля в сборке примерно равна удвоенной удельной стоимости фотопреобразователей, а удельная стоимость фотоэлектрической установки примерно в четыре раза больше удельной стоимости фотопреобразователей. Таким образом, стоимость установки оказывается практически пропорциональной стоимости фотопреобразователей и, следовательно, их экономическая эффективность зависит от снижения стоимости материала и технологии производства фотопреобразователей.

Другое направление снижения стоимости фотоэлектрических установок представляет использование систем с концентраторами солнечного излучения.

Стоимость единицы мощности фотоэлектрической установки с солнечными батареями и концентраторами Цбк при средней концентрации солнечного излучения К можно представить следующим выражением [1]:

 

                        (7)

 

где: SБ - площадь солнечной батареи; Ск - стоимость конструктивных элементов, приходящаяся на единицу площади батареи, включая стоимость концентратора, радиатора, устройств крепления и, возможно, системы ориентации батареи, а также стоимость преобразователей и накопителей электроэнергии; η(К) - КПД фотопреобразователя, зависящий от концентрации излучения на нем.

 

Литература:

1. Бреусов В.П., Елистратов В.В. Обоснование комбинированных систем, работающих на энергии возобновляемых источников // Известия Академии наук. Энергетика. 2002. №6. С. 36-40.