ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ИНТЕГРАЦИИ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ В ФАСАД

Проблематика. Для всей территории Республики Беларусь поступление солнечной энергии составляет около    в год, или   при ожидаемом потреблении в 2020 г. всех видов ТЭР  Это во много раз превышает потребность республики в энергоресурсах и говорит о больших потенциальных возможностях солнечной энергетики.

Жизнедеятельность человечества невозможна без использования тепловых и атомных электростанций, котельных установок. Они снабжают нас жизненно важными ресурсами: теплом, электричеством, горячей водой. Но при сжигании любых видов топлива происходит загрязнение атмосферы.

Большинство ТЭС вынуждено работать на топливе низкого качества, при сгорании такого топлива в атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ, кроме того, вредные вещества попадают в почву с золой. Продукты сгорания, попадая в атмосферу, вызывают выпадение кислотных дождей и усиливают парниковый эффект.

А вот солнечные батареи, производя нужную человеку электрическую энергию, не загрязняют окружающую среду, не производят вредные для окружающей среды выбросы и отходы. Это производство энергии не требует ни жидкого, ни газообразного топлива, его не надо ни транспортировать, ни сжигать. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием арсенида галлия или сульфида кадмия сопровождается выбросами вредных веществ. Солнечные батареи занимают большие площади. Однако в сравнении с традиционной энергетикой они вполне приемлемы. Более того, солнечные батареи могут устанавливаться на крышах домов, вдоль шоссейных дорог.

Главной причиной, сдерживающей использование солнечных батарей, является их высокая стоимость, которая в будущем, вероятно, снизится благодаря развитию более эффективных и дешевых технологий.

Солнечная батарея – это набор модулей, воспринимающих и преобразующих солнечную энергию. Солнечные батареи способны генерировать электрическую энергию постоянно или аккумулировать ее для дальнейшего использования.

Республика Беларусь не является благоприятным районом для использования солнечной энергии. В районе Минска в среднем за год насчитывается 28 ясных дней, 167 пасмурных и 170 дней с переменной облачностью.

На основании наблюдений выяснено, что средняя продолжительность солнечного сияния в РБ составляет 1815 часов. Годовой приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность - . Наиболее благоприятным для применения солнечных панелей является период с апреля по сентябрь. Проведенный сравнительный анализ продолжительности солнечного сияния и прихода суммарной солнечной радиации в странах Западной Европы с умеренным климатом, расположенных между 50 и 60 с.ш., показал, что Беларусь имеет близкие значения по продолжительности солнечного сияния, а по приходу среднемесячной солнечной радиации даже превосходит северную часть Германии, Швецию, Данию и Великобританию. Эти государства наряду с «солнечными странами» считаются лидирующими в Европе по выпуску и применению гелиоэнергетического оборудования [3].

Технические данные солнечных панелей для снятия вопроса «о надежности конструкции панели во время града ил др.»: Рама - анодированный алюминий, стекло - специальное закалённое стекло для солнечных модулей, светопроницаемость стекла: 97 %, выдерживает без повреждения металлический шарик 227 г., с высоты 1 метр, ветровая нагрузка: до 60 м/с (200 кг на квадратный метр).

Цель настоящей работы – исследовать возможность снижения потребления органического топлива на выработку электроэнергии для нужд корпуса №2 УО БелГУТ путём интеграции солнечных панелей в финишное покрытие фасада здания. Расчеты выполнены для панелей моно- и поликристаллического кремния мощностью 150 Вт, геометрические размеры которых 1508×680×31 мм [1]. В таблице 1 представлена выработка одной солнечной панели за день в зависимости от угла установки.

Таблица 1.

Выработка одной солнечной панели, кВт*ч/сутки

Характеристики выбранной панели указаны в таблице 2. Характеристика работы указанной солнечной панели для условий Гомеля представлена на рисунке1. Годовая выработка одной панели составляет 124,56 кВТ×ч. Для 2-го корпуса УО БелГУТ наилучшее расположение солнечных панелей – на юго-восточном фасаде здания. Мы рассматривали возможность размещения панелей горизонтально в межоконных пространствах над 3-м – 6-м этажами. Расчетное количество панелей составило 144 шт.

Таблица 2.

Характеристики выбранной панели

Рисунок 1. Сезонная выработка одной солнечной панели

Годовой расход электроэнергии по 2-му корпусу УО БелГУТ составляет 76,3 МВт×ч. Годовая выработка 144-x солнечных батарей – 19,3 МВт×ч, что эквивалентно 6.65 т у.т., и это 25,3 % от годового потребления 2-го корпуса. Размещение панелей на фасаде позволяет сэкономить на финальной отделке, т.к. панели также выполняют функцию декоративного покрытия.

В результате четверть электроэнергии, необходимой для обеспечения 2-го корпуса, будет вырабатываться безопасным для окружающей среды способом, а значит, потребление органического топлива уменьшится на 25,3 %.

На рисунке 2 представлена схема возможного расположения солнечных панелей на фасаде здания.

Рисунок 2. Схема расположения солнечных панелей

Расчет экономической эффективности проекта.

Стоимость одной панели Sunmodule Plus SW 150 mono - 344,59 бел. руб. Цена инвертора Sunville SV15000s – 11700 бел. руб. Разработка проектной документации - 8500 бел. руб. Выполнение строительно-монтажных работ и электрофизических измерений - 16900 бел. руб.

В соответствии Постановлением министерства экономики Республики Беларусь № 45 от 7 августа 2015 г. при получении квоты на строительство установок по использованию энергии солнца тариф на продаваемую электрическую энергию составит 0,64645 руб./кВтч (повышающий коэффициент 2,5). Без квоты можно продавать электроэнергию с понижающим коэффициентом 0,7 (0,18 руб./кВтч.)

Срок окупаемости вычислен по формуле 1.

                                                       (1)

S – объем первоначальных инвестиций;

q – среднегодовой доход;

Срок окупаемости при наличии квоты составит 6,4 лет, без квоты – 12,5 лет.

Вывод: При наличии квоты гелиоэнергетическая конструкция окупится примерно через 6,4 лет и дальше будет работать «в плюс». Что есть хороший итог.

Список литературы:

1. Использование солнечной энергии для повышения энергоэффективности жилых зданий: справочное пособие/исполн.: В. В. Покотилов, М. А. Рутковский. – Минск: 2015. – 64 с.
2. Русан В. Солнечная энергетика: состояние и перспективы использования в Беларуси//URL: https://energobelarus.by/articles/alternativnaya_energetika/
3. Национальная стратегия устойчивого социально-экономического развития Республики Беларусь на период до 2020 г. /Нац. ком. По устойчивому развитию Респ. Беларусь; редкол. : Я. М. Александрович [и др.]. – Минск: Юнипак. – 200 с.