Оценка эффективности гэк

Из предыдущих расчетов по оценке эффективности ВЭУ и СЭС было видно, что при малых скоростях ветров и низких значениях солнечной радиации в наших условиях, приходилось брать установки большей мощности для того чтобы закрыть суточную потребность (48кВт*ч) в энергии. Приведу несколько примеров. На рис. 6 представлен график зависимости среднестатистической ветроустановки. Как видно из графика ветроустановка в 3кВт выходит на нормальный режим при скоростях 9-10 м/с. В среднем у большинства ветроустановок он колеблется от 7 до 12 м/с. Следовательно, нужно стремиться подбирать такое место расположения, чтобы скорость ветра была максимальной. Исключать завихрения воздушного потока вблизи турбины. Высота расположения ветряной турбины на мачте должна превосходить на 10 м все высотные объекты в пределах 100 м вокруг. Это касается, например, и столбов, и проводов ЛЭП.

Использовать природные преимущества рельефа местности. Дело в том, что ущелья и каньоны являются естественными аэродинамическими трубами и в местах их сужения скорость ветра существенно возрастает.

Располагать ВЭС на максимально открытых участках, таких как поле, побережье водоёма или вершина холма

Рис. 6 – Зависимость мощности от скорости для ВЭУ на 3 кВт.

Так же стремиться выбирать ВЭУ, выходящих на номинальный режим при меньших скоростях ветра.

Так же важный энергетический показатель «Повторяемость различных градаций скорости ветра» можно рассматривать как процент времени, в течение которого наблюдалась та или иная градация скорости ветра. Повторяемость скорости ветра по градациям представляет собой временную характеристику скорости ветра. Эта характеристика важна для ветроэнергетических расчетов, связанных с оценкой интервалов времени работы ветроэлектростанции при различных скоростях ветра. В качестве примера распределения ветрового потенциала в течение года по градациям в таблице 1 приведены данные метеостанции Александровское Томской области.

Таблица 1 - Повторяемость (%) различных градаций скорости ветра

Данные снимались на высоте 10, соответственно, чтобы увеличить процент рабочих скоростей ветров, нужно увеличить уровень расположения ветроустановки.

Согласно действующему законодательству РФ, генерирующие мощности одной единицы, не превышающие мощность 250 кВт, не требуют специальных разрешений и согласований.

Так же по действующему Законодательству РФ, объекты высотой до 50м не требуют разрешений.

Согласно предыдущей оценке ВЭУ, мы подобрали вертикальный ветрогенератор ОМ-5000, к сожалению данный ветрогенератор снят с производства. Подберем ближайший аналог со схожими характеристиками. В качестве примера возьмем ветрогенератор VAWT 3/4 кВт. Данный ветрогенератор согласно рис.6 выходит на номинальный режим при скорости ветра 10м/с.

Сопоставляя с градацией скорости ветра сведем в таблицу возможность ветрогенератора вырабатывать электроэнергию при различных скоростях.

Так же сравним вертикальный и горизонтальный ветрогенераторы на 3кВт.

Таблица 2 – Суммарная выработка мощности при различных скоростях ветра вертикального ветрогенератора VAWT-34-48, кВт.

Скорость ветра, м/с	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	48,384	47,664	46,08	44,64	44,64	45,792	51,84	38,304	52,272	47,808	46,08	49,68	563,1
5	131,328	137,664	146,304	157,248	180,864	171,648	129,024	135,936	149,76	173,376	163,008	135,936	1812,0
7	112,32	112,32	123,12	137,16	153,36	132,84	84,24	86,4	103,68	130,68	153,36	112,32	1441,8
9	64,8	66,6	77,4	97,2	111,6	88,2	50,4	59,4	75,6	82,8	104,4	55,8	934,2
11	15,12	7,56	5,04	10,08	15,12	10,08	5,04	5,04	5,04	7,56	7,56	7,56	100,8
13	8,64	5,76	2,88	2,88	2,88	2,88	2,88	0	2,88	2,88	5,76	2,88	43,2
15	0	2,88	28,8	0	0	5,76	0	0	0	0	0	0	37,4
17	0	0	0	0	2,88	0	0	0	0	2,88	0	0	5,7
Итого	380,5	380,4	429,6	449,2	511,3	457,2	323,4	325,1	389,2	447,9	480,2	380,5	4938

Таблица 3 – Суммарная выработка мощности при различных скоростях ветра для горизонтального ветрогенератора 3kW-48V STORM USE, кВт.

Скорость ветра, м/с	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	47,664	46,08	44,64	44,64	45,792	51,84	38,304	52,272	47,808	46,08	49,68	563,184	47,664
5	189,288	201,168	216,216	248,688	236,016	177,408	186,912	205,92	238,392	224,136	186,912	2491,632	189,288
7	149,76	164,16	182,88	204,48	177,12	112,32	115,2	138,24	174,24	204,48	149,76	1922,4	149,76
9	79,92	92,88	116,64	133,92	105,84	60,48	71,28	90,72	99,36	125,28	66,96	1121,04	79,92
11	8,208	5,472	10,944	16,416	10,944	5,472	5,472	5,472	8,208	8,208	8,208	109,44	8,208
13	5,76	2,88	2,88	2,88	2,88	2,88	0	2,88	2,88	5,76	2,88	43,2	5,76
15	2,88	28,8	0	0	5,76	0	0	0	0	0	0	37,44	2,88
17	0	0	0	2,88	0	0	0	0	2,88	0	0	5,76	0
Итого	483,48	541,44	574,2	653,904	584,352	410,4	417,168	495,504	573,768	613,944	464,4	483,48	6294

Как видно из таблицы 2 и 3, один ветрогенератор на 3кВт способен суммарно за год выдавать 4938 кВт*ч и 6294 кВт*ч на высоте 10м в близи метеостанции Александровское. Что недостаточно при годовой потребности в 17250 кВт*ч и составляет всего 28% и 36% от необходимого. Целесообразно взять более мощный ветрогенератор, так как мы можем установить только два ветрогенератора на одной мачте. Как видно из таблиц, целесообразней брать горизонтальный ветрогенератор, как наиболее распространенные в России и намного дешевле. К сожалению, при всех преимуществах вертикальных, в России сложно найти ветрогенератор при низких скоростях страгивания. Горизонтальные, горазда легче, у них выше кпд, меньший расход материала и следовательно они дешевле.

Полная стоимость комплектного оборудования четырех вертикальных ВЭУ для метеостанции Александровское в среднем составит 4*349000р =1396000р по 3 кВт, чтобы закрыть годовую потребность в 17250кВт. Стоимость проектных работ составит 27600р. Стоимость строительных работ приблизительно 55840р. Ежегодные затраты на обслуживание одной установки 13800р. Затраты на ремонт 19454р.

Приведенные годовые затраты на 1 кВт установленной мощности составят 25337р.

Себестоимость 1 кВт⋅ч электроэнергии:

;

р/кВт*ч

Себестоимость 1 кВт*ч равна 4.78 р/кВт*ч.

Полная стоимость комплектного оборудования трех горизонтальных ВЭУ для метеостанции Александровское составит в среднем 3*195000=585000р по 3кВт соответственно. Стоимость проектных работ составит 27600р. Стоимость строительных работ приблизительно 23400р. Ежегодные затраты на обслуживание одной установки 13800р. Затраты на ремонт 8152 р.

Приведенные годовые затраты на 1 кВт установленной мощности составят 14077р.

Себестоимость 1 кВт⋅ч электроэнергии:

;

р/кВт*ч

Себестоимость 1 кВт*ч равна 2.15 р/кВт*ч.

Согласно предыдущей оценке СЭС мы знаем, что за месяц (сентябрь) одна солнечная панель на 100Вт способна выдавать всего 4,5кВт*ч, за год же всего 55кВт*ч.

Следовательно определяем полную мощность СЭС при недостающем 21,6кВт*ч в сутки (7883кВт*ч в год):

где W − среднесуточное потребление электроэнергии объектом электроснабжения, кВт⋅ч;

кВт

Если 14,4 кВт поделить на 100Вт, то получим 144 солнечных модулей общей площадью 97 м², при общей стоимости в 636480р.

Полная стоимость комплектного оборудования СЭС Куст.уд =636480р.

Стоимость проектных К_пр работ по определению месторасположения и установки станции на местности для СЭС всех районов принята одинаковой:

Стоимость строительных Кстр работ приближенно определена с помощью коэффициента затрат на установку станции.

При К_Р = 0,04, затраты на строительные и монтажные работы по установке станции на местности составят около 25459 р. Эксплуатационные затраты на обслуживание станций Сэкс во всех районах приняты одинаковыми:

Эксплутационные расходы на ремонт приближенно определены с помощью коэффициента затрат на ремонт, принятого в расчетах равным 0,2.

С_рем = к_рем *р_н (К_уст + К_стр) = 0,2*0,067*(6364800+25459) = 8869 р

Приведенные годовые затраты на 1 кВт установленной мощности системы электроснабжения, определяются из выражения:

где Р – установленная мощность объекта электроснабжения (кВт); С – общие годовые эксплутационные расходы (р.).

р

Для рассматриваемых станций они составят 3002 р. на 1 кВт установленной мощности рублей при среднем сроке службы оборудования 15 лет. Себестоимость 1 кВт⋅ч электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрической станцией, можно определить из выражения:

где − общее количество электрической энергии, вырабатываемое электростанцией в течение года, кВт⋅ч; Рм – пиковая мощность солнечного модуля, Вт; n – общее количество модулей. Солнечная электростанция, мощностью 14,4 кВт (144 модулей по 100 Вт), обладающим наибольшей годовой суммой суммарной солнечной радиации при средних условиях облачности Е = 1104 кВт⋅ч/м² ).

кВт⋅ч (за год).

Как видно из расчетов за год может выработать 7948,8 кВт⋅ч электрической энергии при потребности в 17520 кВт⋅ч(учитывая суточную потребность в 48 кВт⋅ч). Т.е. полностью закроет необходимую мощность с учетом ВЭУ в 9367 кВт*ч.

р/кВт*ч

Вывод: как мы видим гораздо рентабельнее использовать ВЭУ, по сравнению с СЭС. К тому же солнечные панели занимают большие площади (97 м²). Но тут есть нюансы, у ВЭУ в летний период наблюдается спад выработки энергии, а у СЭС в зимний. Произведем расчеты с этими параметрами.