На форумах ведется много споров о том, выгодно ли, можно ли и целесообразно ли использовать солнечную энергетику в Украине. Многие спорщики приводят цифры из справочников, кто-то строит догадки, но четких ответов построенных на наблюдениях нет.
Такая ситуация меня не устраивала, и я решил понаблюдать за облачной активностью в Харькове, и попытаться дать ответы на возникающие вопросы относительно солнечной энергетики в Харькове. Прошел год и пора изложить результаты наблюдений и цифры.
И так, был собран простенький программно аппаратный комплекс состоящий из фотоаппарата подключенного к компьютера, делающего снимки с одинаковым периодом времени. Далее снимки обрабатывались на процент заполнения неба облаками.
Если облакозаполнение находилось в пределах 100 - 66% ставилась отметка "2", в пределах 67 - 34% ставилась отметка "1", и для предела 33 - 0% ставилась отметка "0".
Примечание: так получилось, что в основном если в харькове облачно, то небо целиком затянуто облаками, и параметр для "2" являлся почти всегда 100%, и соответственно для других отметок. Эта ремарке необходима для понимания формулы, которая будет приведена ниже. Формула выводит коэффициент использования солнечных коллекторов и солнечных фотоэлектрических модулей.
Результаты.
100% пасмурных дней в году - 216.
50% облачности в году - 74 дня.
Солнечных дней в году - 75 дней.
Общий коэффициент использования оборудования без учета ночного времени суток.
("2"*0+"1"*0,5+"0"*1)/365=Х
(216*0+74*0,5+75*1)/365=0,31.
Если принять факт, что ночью солнце не светит, и то что основные солнечные дни в конце весны, летом и начале осени, то полученное значение необходимо домножить на число: У=(0,7+0,5+0,3)/3=0,5.
Тогда коэффициент использования оборудования с учетом ночного времени суток будет равен X=0,15.
Простому пользователю, эти коэффициенты мало чего скажут, лучше привести наглядный пример расчета окупаемости солнечного коллектора для нагрева воды.
Бак для нагрева воды от розетки на 100 литров стоит 1000 грн (без стоимости монтажа).
Средняя система нагрева воды от солнца будет стоить 7000 грн (без стоимости монтажа).
Для нагрева 100 литров воды с 20 градусов до 70 электричеством необходимо потратить 21000 кДж. 21 000 000 Дж= 5,8 кВт*час. Без учета кпд нагревателя. Стоимость нагрева воды 6*0,53=3,18грн.
На 2 метра квадратных поверхности падает 1800 Вт солнечной энергии (вариант харькова).
Чтобы нагреть 100 литров воды, нам надо потратить 350 Ватт(работа насоса)*3,3 часа.
350*3,3=1155 Ватт*часов. В данном случае я принял КПД коллектора 100%, хотя на самом деле он находится в районе 70-80%. 1,16*0,53(тариф электроэнергии для населения 0,24 грн, для предприятий 0,53грн)=0,6грн.
3,18грн-0,6грн=2,58грн. Разница стоимости оборудования составляет 6000грн. 6000грн/2,58грн=2325 дней=6,3года. А если учесть, что солнца у нас в году не 100% времени, то получаем срок окупаемости 42 года, если взять коэффициент использования оборудования 0,15.
Также надо заметить, что использование системы нагрева воды от солнца в зимний период для обогрева дома в нашей полосе абсолютно не подходит. То же самое относится к пассивному отоплению помещений солнцем, когда на южном фасаде делается витражное остекление, чтобы захватить максимальное количество падающих зимних лучей солнца.
И это говорит нам о том, что не все приёмы "пассивного дома" будут работать в условиях украинского климата. И самое лучшее, что мы можем делать это разрабатывать свои методы эффективного использования энергии, и строительства энергоэффективных зданий.
Выводы. Какие можно сделать выводы?
1. На мой взгляд единственное место, где может быть целесообразным массовое использование энергии солнца в Украине - это Крым. хотя изучение погоды требует и этот регион.
2. Необходимо снижать стоимость оборудования и продавать его по Украинским ценам.
3. Окупаемость таких установок для предприятий немного более очевидна, чем для частных пользователей.
На сегодняшний день Украина - это ветер и биотопливо. Ветер мною изучается в локальных пределах, ну а биотопливо должно быть очевидным.
ПС. Я не приводил пример расчета окупаемости фотоэлектрических модулей, кто хочет, может это выполнить самостоятельно.
Ах, забыл, что есть у нас еще и гидроэнергетика.
ОтветитьУдалитьСпасибо за полезный пост
ОтветитьУдалитьРаспространяй мудрость среди людей:) Пусть знают, что не везде правда.
ОтветитьУдалитьмудрость, Артем, это, когда ум и смекалка помножены на опыт. Ум и смекалка у вас есть - опыта еще маловато :). Современные гелиосистемы греют воду и ночью при луне. Посчитайте, пожалуйста, сколько у нас солнечных часов в году по ночам - сделаете еще один такой "полезный" пост :). Вашу бы энергию, да на мирные цели, а не погоду годами фоткать. И еще, если даже согласно вашим забавным "подсчетам" система окупается за 42 года, то газовые котлы и электрические в том числе не окупят себя НИКОГДА - эти "инвестиции" вечны :)
ОтветитьУдалитьЕсли кратко…
ОтветитьУдалитьметодика оценки пасмурных дней, а следовательно и притока солнечной радиации на поверхность земли в корне не верна. Поскольку визуально такой показатель не определяется – визуально толщину облачности оценить невозможно, это может сказать любой парашютист, не говоря уже о метрологах.
При расчете эффективность солнечных коллекторов всегда опираются на среднесуточный приток солнечной инсоляции которая известна по данным Гидрометцентра и наблюдение более 22 лет, это самые проверенные и достоверные данные.
Еще пару слов о ветроэнергетике… начнем с самого простого, это мощность ветроагрегата, но на данный момент я не знаю не одного производителя который бы приводил это значение меньше 8 м/с, как правило этот, показатель составляет 9-12м/с, а так как график зависимости мощности от скорости ветра не линейный (для ясности если при 12м/с - 1кВт, то при 6м/с будет 0,5 кВт в лучшем случае 0,4-0,3кВт) выработок на малых скоростях значительно ниже… для примера для г.Киева такой показатель в среднем составляет (в зависимости конечно от конкретного места) 3,4 м/с таким образом чтобы адекватно оценить мощность которую выработает машина можно смело что в годовом режиме это будет составлять 20% от ее номинала (это если повезет). Но это еще не все мы упускаем такой важный элемент системы как аккумуляторы, в стоимости системы они могут составлять до 50%, а срок их эксплуатации составляет 2-5 лет, потери же при заряде-разряде могут достигать порядка 30-40%, то есть чтобы иметь резерв 1кВт нужно выработать 1,4кВт, не забываем что все аккумуляторные батареи имеют свою глубину разряда, так кислотные не желательно разряжать ниже 70% своей емкости, таким образом чтобы иметь тот самый резерв 1кВт вам нужно по меньшей мере аккумуляторных батарей которые бы хранили 3кВт. Естественно, что есть батарее которые можно и до 20% разряжать, но и стоят они соответственно.
ОтветитьУдалитьО биотопливе тоже можно наговорить кучу всего… но сейчас не об этом дело в том что абсолютной панацеи нет, особенно это касается возобновляемых источников энергии. Нужно в каждом конкре6тном случае решать поставленную задачу, и наиболее эффективно использовать те ресурсы которые есть. Заместить все теплопотери здания или электроэнергию можно – но очень дорого и самое главное нецелесообразно, никто к этому и не стремиться, а вот сделать их применении наиболее эффективным с экономической точки зрения вот наша главная задача на сегодняшний день. Вот 2 примера:
ОтветитьУдалитьДанные
-замещения 150кВт тепловой энергии в месяц. – 5кВт в день.
Так вот в зависимости от того в какой период года нам нужна эта энергия - зима/лето отопление/нагрев бассейна и во многом решает ее целесообразность использования. Если вы возьмете для отопления зимой, когда приток солнечной радиации 1кВт/м2 то вам нужно 5м2 батарей, а если возьмете летом для нагрева бассейна то 1м2 батарей. Разница в 5 раз!!! Естественно что вы получите разные сроки окупаемости для этих систем. И так можно очень много рассуждать. Очень полезно использовать комбинированные системы… но это уже другая история.
Юлия, Вы гениальный менеджер по продажам или маркетолог. Я Вами восхищаюсь, даже почти поверил, что у вас супер пупер продукция. Но, я не глупый человек. И в статье много чего не сказано о способах проведения измерений.
ОтветитьУдалитьА фраза "греет воду от луны" это верх технологического совершенства.
Вас бы ко мне на работу нанять. Если бы я Вам мог её предложить:)
Александр, как хорошо, что Вы всё это знаете. Вот только инсоляция определяция тоже на наблюдениях. И само понятие инсоляции стремится указать на то, сколько параллельных солнечных лучей попадает на земную поверхность, а не рассеянных.
Как продавцы, Вы гениальны. Но не надо людям откровенно кружевные перспективы рисовать.
ПС. Юлия, 6 лет у меня вышло, если взять и ночь и день и учесть что радиация всегда в одинаковых колчествах. А если взять вариант выработки тепловой ночью, то получается срок окупаемости 18 лет.
И почему то все уходят от ответа об реальных сроках окупаемости системы.
Юлия, вы знаете как определяется фактическая инсоляция? Так вот, она определяется путем наблюдений, и мне не впадлу следить за погодой, так я получаю фактические данные, а не рассказы продавцов. Извините за грубость.
ОтветитьУдалитьну раз мы начали меряться... мое образование профильное НТУУ "КПИ" ФЭА кафедра -Возобновляемые источники энергии, инженер. И уж поврете, мои знания дают мне возможность утверждать, что точность визуального наблюдения никогда с пиранометром не сравнится, это раз. Солнечные коллектора могут улавливать не только видимы спектр, это два. А окупаемость солнечных батарей зависит от конкретных условий эксплуатации, на одном из наших объектов от достиг реальных 3 года, это три. Конечно если вы собираетесь на отопления завязывать, то срок окупаемости и 50 лет может быть, тут ведь все завязано на потреблении и времени использования системы, а также от тарифов на потребляемый газ и электроэнергию, я еже говорил что все зависит от задач и возможностей заказчика.
ОтветитьУдалить1. Без пиранометра для получения средних значений годятся и просто наблюдения. Есть у вас статистические данные за несколько лет проведенные с помощью пиранометра для киева?
ОтветитьУдалить2. Я не утверждал коллектор воспринимает только видимый спектр.
3. Привидите цифры окупаемости. Фото электрические модули какой кпд имеют при пасмурной погоде?
4. Задачи это частное. Всегда надо обращаться к конкертным пожеланиям. Но за 1,5-2,5 года эти технологии не окупаются. А смысл моих наблюдений был именно в выяснении того, за какой более-менее реальный срок можно окупить такие установки!
Цифры в студию, не думаю что это для Вас, будет раскрытием коммерческой тайны. Скорее реклама.
Сколько лет вашей кафедре?
PS. Я не ставил под сомнение вашу компетенцию, всё что мне нужно, это правда:)
ОтветитьУдалить1. Это тоже самое, что вы прейдете в магазин, а у продавщицы нет весов и она вам на глаз килограмм сосисок по 250грн/кг будет продавать. Вас устроит? От того, что у вас нет пирометра, данные правдивее не станут. Этот прибор есть практически на половине гидрометеор станций г. Киева. Ваши данные можно было бы хоть немного брать во внимание, если бы шкала измерений состояла не из 3 отметок, а минимум из 10! Это могло хоть немного уменьшить погрешность. Для города Киева данные есть.
ОтветитьУдалить2. В таком случае как вы учли в вашем эксперименте составляющую не видимого излучения?
3. Если вы заметили я говорил исключительно про коллектора, о фотовольтаике на данный момент говорить очень сложно, так как на данный момент ее основной рынок это спец объект со спец условиями.
4. Давайте реальный объект
Задача: хочу ВСЕ и так чтобы перейти на меньший тариф!
Диагностика: ВСЕ это, ГВС, Отопление, Бассейн, тариф у него 1,4грн за м3 расход 6200м3 (нужно меньше 6000м3)
Решение: установка системы коллекторов 4м2 работа на ГВС и бассейн, бак накопитель у человека был, поэтому вся система стоила 2000$
Результат: за первый год система выработала около 2920 кВт тепла таким образом экономия составила 365 м3 газа. Раньше он платил 8640 грн/год сейчас 4300 таким образом экономия в год составила 4340 грн/год предполагаемый срок окупаемости 3,7 лет. Да тут конечно можно говорить, что бойлер у человека был, и можно было осуществить нагрев бассейна напрямую практически без потерь, что трубопроводы были всего 4 метра. Но факт остается фактом, можно было ему предложить отопление (если стоит не конденсационный котел или без теплового насоса, то это слабо реализуемо) и поставить не 2 коллектора, а 8 результата могло и не быть. А так мы использовали все сильные стороны коллектора и применили именно там где он был наиболее эффективен. Если человек скажет что ему нужно отопление, я за те же деньги порекомендую ему ТН, конечно в том случае если у него не стоят чугунные батареи :)
Кафедра была еще при СССР потом она временно соединиласть с кафедро ЕТ (электрических станций), а потом в 2002 снова стала отдельной. А сам институт ИВЭ при НАНУ, от куда собственно большинство преподавателей, ко своему стыду я не знаю сколько лет
PS: я тоже настоян исключительно в русле конструктивизма и мирного диалога, я же не менеджер, я - проектирую и веду проекты с технической их стороны. Моя главная задача, чтобы работало.
ОтветитьУдалитьСтранно.
ОтветитьУдалитьНу пусть тепло от электричества - 2920 * 0,53 *1,3 = 2011грн.
Газ 365м куб * 1,96(это самый дорогой тариф, они могут платтить меньше) = 715 грн.
Как получается 4000грн экономии - не понятно.
Так и есть, они платят за газ в меньшем диапазоне.
ОтветитьУдалить