Лекция 6. Перспективные способы энергоэффективного применения новых и нетрадиционных энергоресурсов, установок и технологий

Определение срока окупаемости гелиосистем при замещении различных нагревателей или совместной работе с ними

1. Определение срока окупаемости гелиосистем для отопления коттеджа общей площади 100 кв. м. при центральном отоплении от ТЭЦ

1.1. Определение тепловой мощности отопления

Для ориентировочных расчетов допускается считать, что при хорошей теплоизоляции помещения за отопительный сезон для Хабаровска усредненная тепловая мощность составляет 1 кВт на 10 кв.м.

Исходя из этого, определим общую мощность на 100 кв. м.

100 кв.м : 10 кв.м /кВт = 10 кВт

1.2 Определение теплозатрат на централизованное отопление коттеджа

Определим теплозатраты исходя из времени отопительного сезона, продолжительность которого для Хабаровска примем равным 6 месяцам или 4320 часам:

4320 ч х 10 кВт = 43200 кВт * ч

1.3 Определение стоимости отопления

При центральном отоплении от ТЭЦ (см. Приложение ,таблица № 1, п/п 5) определим затраты на отопление:

0.98 руб. х 43200 кВт * ч = 42336 руб.

При использование гелиосистемы для отопления, с учетом усредненной стоимости кВт часа 0.05 руб., куда входят и затраты на электроэнергию для работы насосов. (см. Приложение ,таблица № 1, п/п 7) , .будет затрачено:

0.05 руб. х 43200 кВт * ч = 2160 руб.

Учитывая, что гелиосистема работает только днем, солнечная активность и продолжительность нагрева в осене - зимний период ниже чем в летний, из графика на рис.1 и из продолжительности дней в отопительный сезон определяем усредненную эффективность гелиоустановки, которая приблизительна равна 30% , тогда Qг — годовое (сезонное) количество тепловой энергии, вырабатываемое гелиоустановкой будет равно:

43200 кВт * ч : 100 х 30 = 12960 кВт * ч

Из расчетов видно, что гелиосистема данной мощности может лишь частично обеспечить отопление. Эту систему целесообразно применять совместно с тепловым дублером.

1.4.Определения срока экономической окупаемости гелиоустановок с тепловым дублёром. Расчеты будем производить с помощью следующей формулы:

Tлет = ( K_г - К_т – Qг *С_нагр )/( Q* C_Т ) (1)

где Qг — годовое (сезонное) количество тепловой энергии, вырабатываемое гелиосистемой;

K_г и К_т — капиталовложения в гелиоустановку и замещаемый нагреватель;

Q- суммарное количество тепловой энергии, которую совместно могут выработать обе системы за год;

C_Т— стоимость единицы замещаемой энергии;

С_нагр - разность между стоимостями единицы (в данном случае кВт* ч) замещаемой энергии и стоимостью энергии, вырабатываемой гелиосистемой Сг

Для данного вида нагрева теплового дублера ТЭЦ:

С_нагр = (0.98руб.- 0.05руб.) =

T лет = (473681 руб. – 0 – 12960 кВт * ч х 0.95руб) / (43200 + 12960) кВт * ч х 0.98 руб = = 8,2 года.

2. Определение срока окупаемости гелиосистем для коттеджа общей площади 100 кв. м. при центральном ГВС от ТЭЦ

2.1 Определение годового потребления горячей воды

Примем количество жильцов в коттедже 5 человек, исходя из нормы потребления горячей воды с температурой 55 *С на человека 70л в сутки подсчитаем годовой количество расхода воды

360дн х 5 х 70 л = 126000 л

2.2. Определение годового количества тепловой энергии для ГВС

Из таблицы №1 п/п 5 (ТЭЦ) определим усредненное количество тепловой энергии для нагрева 1 литра воды – 0.35 кВт*ч , и определим годовое количество затраченной энергии ТЭЦ:

126000 х 0.35 кВт*ч = 44100 кВт * ч

Исходя из того, что годичный нагрев воды гелиосистемами для ГВС может замещать до 70% ГВС от ТЭЦ, определим энергию на нагрев этого процента воды:

44100 кВт*ч : 100 х 70 = 30870 кВт*ч

2.3. Определение срока окупаемости затрат на гелиосистемы для ГВС

Для подсчета срока окупаемости подставим в в формулу (1) соответствующие значения

Tлет = ( K_г - К_т – Qг *С_нагр )/( Q* C_Т )

T =(473681 – 0 -30870 кВт * ч х 0.95) /(44100 + 30870) кВт * ч х 0.98 = 6 лет

Ориентировочно ежегодный процент инфляции примем равным 15%. За 6 лет он достигнет 90%. С учетом этого срок окупаемости снизится для отопления до 6 лет. Для ГВС до 4,2 лет

3. Определение срока окупаемости гелиосистем при их совмещении с различными энергетическими установками.

3.1.Срок окупаемости гелиосистемы при тепловом эл. дублере и котле на дизельном топливе

Из далее произведенного аналогичного расчета срока окупаемости гелиосистемы с другими дублирующими водонагревательными системами с использованием данных Таблицы № 1 ,Приложения 1 п/п 2 и 6 и с учетом инфляции ориентировочно определим:

. Ориентировочный срок окупаемости гелиосистемы, где тепловым дублером для отопления служит эл.котел мощностью 15 кВт -2.5 года, для ГВС -1.5 года

Для аналогичной системы с котлом на дизельном топливе срок окупаемости для отопления - 3,5 года , для ГВС – 2.2 года

Расчеты являются приблизительными. Более точные расчеты сроков окупаемости производятся для каждого конкретного объекта в отдельности.

Приложение1

Ориентировочный расчет стоимости нагрева литра воды до +55ºС различными нагревательными системами

Принятые в расчетах допущения:

Продолжительность эффективной работы гелиосистемы за световой день: летом – 8 часов, весной – 8 часов, зимой – 5 часов.

Усредненная стоимость киловатт часа тепловой энергии различных нагревательных систем получена из имеющихся данных по этим системам с учетом их КПД и затрат на эл. энергию(в том числе на работу эл.насосов).

Потребное количество энергии для нагрева 1 литра воды до +45ºС рассчитывается:

А=Q1 литр х (tв нагр. – tподачи холл. воды) : 1,163, (кВт х час) :

Азима=0,001м3(55ºС-7ºС) : 1,163 = 0,041 кВт х час/литр Авесна- осень =0,001 м3(55ºС-12ºС) : 1,163 = 0,037 кВт х час/литр Алето=0,001м3(55ºС-20ºС) :1,163 = 0,030 кВт х час/литр

Стоимость тепловой энергии воды при ее централизованной подаче для организаций: Гкал. - 1142 руб. или МВт х час – 982 руб. (кВт х час -0, 98 руб. для Хабаровска)

Имеющиеся данные и данные предыдущих и промежуточных расчетов заносим в таблицу №1:

Выводы:

Самая низкая стоимость нагрева 1 литра воды циркуляционными гелиосистемами.

Ввиду низкого уровня солнечной радиации в декабре-январе оптимально проектировать круглогодичные гибридные генерирующие системы для нагрева воды

Приложение2

Рисунок 1.

Изменение солнечной облученности поверхности по месяцам года, на 1 м² поверхности в контрольном населенном пункте со среднегодовым значением облученности 1020 кВ

Таблица 2 Потребность в энергии для ГВС домашнего пользования

Примечание: за точку отсчета взята единица, представляющая объем обычного среднемесячного потребления.т•ч/м². Годовая сумма 1020 кВт•ч