Составляющие экономической эффективности использования систем и установок энергетики возобновляемых источников энергии

Осадчий Г.Б., инженер

Существует и предлагается много различных методик расчета и показателей эффективности производства энергии, в том числе при использовании экологически более чистых технологий её генерирования.

Вот некоторые из них.

Коэффициент окупаемости при оценке и выборе проекта (энергосистемы) выступает в качестве неизвестного, которое находится из равенства приведенных денежных поступлений за весь срок службы проекта и приведенных капитальных вложений по его реализации [1]

где  – коэффициент приведения (окупаемости) капиталовложений, алгебраическая величина;  – срок службы проекта (его временной горизонт), в годах;  — денежные поступления от реализации проекта, рассматриваемые как результат функционирования авансированного капитала, год ;  — капитальные вложения в течение  года.

В данном случае коэффициент окупаемости — это заданный «изнутри» рамками конкретного проекта показатель (его «внутренняя доходность»), значимость которого для лица принимающего решения не распространяется на другие проекты. Он является показателем максимально возможного уровня рентабельности капиталовложений для конкретного проекта.

Анализ приведенной формулы позволяет «увидеть» экономический смысл соизмерения затрат и результатов при их приведении (дисконтировании). Речь идет о нахождении ориентира, позволяющего учитывать стоимостные взаимосвязи, полноценно раскрывающиеся в рамках всего планового горизонта. Нахождение этих ориентиров для конкурирующих проектов позволяет как бы «спроецировать» последствия альтернативных способов приложения капитала на сходную ситуацию.

Важнейшим этапом принятия решений является сравнение полученных коэффициентов окупаемости с нормативом окупаемости, т.е. его минимально приемлемым значениям. В условиях различных временных горизонтов, динамик и величин денежных поступлений, различных производственных программ и капитальных затрат по их реализации заданные показатели эффективности используемых средств должны сравниваться по своим относительным значениям, подразумевающим существование «извне» заданного, т.е. не из среды рассматриваемых проектов, показателя эффективности капиталовложений.

Этот показатель представляет собой минимальное значение окупаемости, требуемое конкретной областью приложения капитала эффективности его единицы во времени и называется критической (пороговой) ставкой дисконтирования. Его значение является нормативом окупаемости для данной компании, или совокупности рассматриваемых проектов, или отдельно взятого проекта.

Здесь же необходимо остановиться на следующем: поскольку критическая ставка дисконтирования () представляет собой минимально приемлемый коэффициент окупаемости, то проекты, чьи расчетные коэффициента удовлетворяют условно , считаются эффективными и могут быть приняты к производству.

При выборе варианта из числа многих представленных технических решений с однократными капитальными вложениями и мало меняющимися по годам эксплуатационными расходами (для систем и установок энергетики возобновляемых источников энергии (ВИЭ)), показателем сравнительной экономической эффективности капитальных вложений является минимум годовых приведенных затрат [2]:

где  = 1, 2, 3,…, n – число сравниваемых вариантов;  – эксплуатационные расходы по рассматриваемым вариантам; – капитальные вложения по тем же вариантам;  – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Критерием выбора проекта для реализации в этом случае является минимум приведенных затрат. Но сравнение вариантов необходимо осуществлять по приведенным затратам за расчетный период.

А вот если эксплуатационные расходы (особенно стоимость топлива, для традиционной энергетики) растут с течением времени равномерно, т.е. прямолинейно зависят от времени, то приведенные затраты за расчетный год будут составлять:

где  – эксплуатационные расходы в расчетном году, равные  ,   – эксплуатационные расходы первого года эксплуатации после осуществления , т.е. после сдачи объекта строительства в эксплуатацию;   – темп роста эксплуатационных расходов;  – расчетный год.

Следовательно, 

Однако, если изменение стоимости топлива не предсказуемо, то рост эксплуатационных затрат не может быть определен, что вносит неопределенность при принятии решений по использованию той или иной системы или оборудования традиционной энергетики или энергетики ВИЭ.

С определенными упрощениями эффективность по сроку окупаемости системы энергетики ВИЭ может быть рассчитана по формуле

где:  — удельная сметная стоимость системы, руб.;  — годовое количество энергии, вырабатываемое системой, МВт∙ч (холода, теплоты и т.д.);  — стоимость замещаемой энергии (холода, теплоты и т.д.), руб./(МВт∙ч).

Однако и здесь непрогнозируемая растущая стоимость топлива вносит свою неопределенность. Кроме того, для предлагаемой системы всегда можно найти такие удаленные местности, или режимы работы замещаемого оборудования (котельной, работающей только летом, отсутствие ЛЭП) где стоимость замещаемой энергии обеспечивает приемлемый срок окупаемости. В качестве примера. Тарифы на электроэнергию для промышленных предприятий в декабре 2000 г. отличались по субъектам РФ в 30 раз, а для населения в 10 раз [3].

Следовательно, оценка систем энергетики ВИЭ в сравнении с традиционной энергетикой по приведенным затратам, сроку окупаемости — это не те единственные критические показатели, по которым можно судить об эффективности использования ВИЭ, поскольку кроме всего прочего её системами и установками вырабатывается «зеленая» энергия.

По мнению ряда ученых; Х.З. Барабанер, В.М. Никитин, Т.И. Клокова [4], использование в качестве критериев эффективности производства показателей: увеличения объемов производства продукции, валового и чистого дохода, сокращение затрат труда, материальных ресурсов, роста фондовооруженности, стоимости рабочего места установленного киловатта, снижения приведенных затрат недостаточно определяет реальную динамику технического и технологического уровня производства, т.к. эти критерии относительны и неточны. Величина стоимостных показателей определяется через цены (как выражение стоимости продукта), которые не всегда отражают общественно необходимые издержки производства. Поэтому исследователи предлагают такой показатель, который позволял бы более достоверно определить затраты на производство и, не подменяя стоимостных показателей, дополнял бы их и корректировал. Таким показателем по их мнению, должна являться энергоёмкость, отражающая затраты энергии на протяжении жизненного цикла производства продукта: от добычи сырья до получения готового изделия (энергии). Они считают, что энергетические показатели предпочтительны потому, что они наиболее соответствуют экономическим критериям эффективности общественного производства, отражая затраты совокупного труда на получение продукта в энергетических единицах, и могут служить реальной основой ценообразования, связанной с учетом затрат в системе «добыча — переработка — выпуск конечного продукта». Энергетический подход позволяет сравнивать неоднородные потребительские стоимости, производства в различных отраслях. Решение этих вопросов непосредственно смыкается с использованием энергетических показателей для прогнозирования технических средств, т.к. оно требует определения энергоемкости машин и оборудования, играющей роль структурообразующего фактора.

По мнению авторов, применение энергетического критерия для технико-экономических оценок, планирования и учета открывает новые аспекты совершенствования хозяйственного механизма и стимулирования научно-технического прогресса в энергетике, или любой другой отрасли.

Однако в таком показателе также заложена неопределенность — изменение цены «энергоемкости» при низком коэффициенте использования установленной мощности, изменении КПД в течение срока службы проекта (машины) и т.д. Кроме того в нем (показателе) как и в остальных, приведенных выше не находят свое отражение дополнительные социально-экологические преимущества получаемые при использовании систем и установок энергетики ВИЭ. А ведь известно, что российские и зарубежные оценки прямых социальных-экономических затрат, связанных, с вредным воздействием электростанций, вырабатывающих электроэнергию за счет сжигания органического топлива: включая болезни и снижение продолжительности жизни людей; оплату медицинского обслуживания, потери производства, снижения урожая, восстановления лесов и ремонт зданий в результате загрязнения воздуха, воды и почвы дают величину, добавляющую около 75 % мировых цен на топливо и энергию. По источнику [5] эти затраты для угольных ТЭС выше.

Кроме того, сравнительную экономическую оценку (энергоемкость), например, теплоснабжения от сжигания дров и солнечной энергии, очень трудно привести к одному знаменателю. Ведь экономические потери от вырубки леса выражаются в уменьшении продуцирования кислорода, поглощения вредных газов, насыщения воздуха фитонцидами и т.д. Лес дает 40 % кислорода земной атмосферы, а океан 60 %. Охранно-защитные и рекреационные функции лесов, само собой, разумеется, являются не перевозимыми.

Конкурентоспособность энергогенерирующего предприятия (производства) в целом, как и машиностроительного предприятия [6], представляет собой среднеарифметическое, или средневзвешенное, число конкурентоспособности отдельных видов энергии выпускаемых предприятием:

где  – конкурентоспособность предприятия (производства) относительно конкурентов;  – относительная конкурентоспособность -й продукции предприятия к продукции первого конкурента;  – количество конкурентов по -й продукции;  – относительная конкурентоспособность -й продукции предприятия к продукции первого конкурента;  – количество конкурентов по -й продукции;  – относительная конкурентоспособность -й продукции предприятия к продукции первого конкурента;  – количество видов продукции на данном предприятии;  – количество конкурентов.

В свою очередь конкурентноспособность — экономическая эффективность систем энергетики ВИЭ напрямую зависит от показателя децентрализации потребителя энергии — чем удаленнее потребитель от основных магистралей, и чем меньше энергопотребление, тем более выгодно освоение систем работающих от ВИЭ. В этой связи может быть использовано много методик и показателей оценки эффективности использования ВИЭ в сферах производства, быта, отдыха и т.д. не обращаясь к критерию конкурентноспособность.

Опираясь на эти положения, рассмотрим работу Проекта — системы холодотеплоснабжения [7], обеспечивающей выработку холода и горячей воды в летний период и теплоты в зимний.

Экономическая эффективность проектов, подобных этому, обычно складывается из социального, экономического и экологического эффектов, или из социально-эколого-экономической эффективности.

С учетом приведенных критериев рассмотрим эколого-социально-экономическую эффективность системы холодотеплоснабжения по сравнению с традиционным холодоснабжением и теплоснабжением.

При этом возьмем за основу, близкую к современным воззрениям, по мнению автора, методику определения эффективности использования ВИЭ исследователей А.М. Некрасова и В.В. Фураева из МЭИ [8]. Дополнив её рядом новых показателей, в том числе приведенных учеными, проводившими экономические исследования в области топлива и энергетики [9, 10] и многих других.

При определении для зональной экосистемы эколого-социально-экономической эффективности системы холодотеплоснабжения (любой из технологий энергетики ВИЭ), будем пользоваться, показателями приведены на рисунке 1.

sistemy-holodoteplosnabjeniya

Рисунок 1 – Структура дополнительного экономического эффекта системы холодотеплоснабжения (отдельно взятой системы энергетики ВИЭ).

Рисунок 1 содержит основные составляющие дополнительной эффективности почти каждой, отдельно рассматриваемой технологии энергетики ВИЭ, без учета формирования на зональную экосистему многогранных социальных и вторичных (сопутствующих) экономических эффектов (результатов).

Народнохозяйственный эффект использования системы холодотеплоснабжения, как и любой технологии энергетики ВИЭ, состоит не только в производстве холода и теплоты, но и в сохранении при этом органического топлива в недрах (в том числе за счет использования зимой биометана). Это — принципиальное преимущество всей энергетики ВИЭ, и его необходимо учитывать при определении эффективности использования её систем и установок по сравнению с установками, использующими органическое топливо.

Ведь при сохранении топлива не возникает (не растет) в этой сфере глобальный «экономический долг поколения» (GED), который достиг астрономических размеров.

Поэтому основной полезный результат от использования системы холодотеплоснабжения может быть представлен в виде суммы двух слагаемых

,

где  — полученный холод;  — сохранение топлива при получении холода;  — полученная теплота;  — сохраненное топливо при получении тепла.

Поскольку  можно выразить через эквивалентное количество топлива, равное , а  через , то

.

Эти равенства, с соответствующей корректировкой, применимы ко всем технологиям использования ВИЭ. Они позволяют учесть принципиальную особенность ВИЭ — возобновляемость. Обычно при сравнении энергоустановок, использующих ВИЭ и органическое топливо, учитывается тождество сопоставимых вариантов в части , . Например, считается, что гелиоустановка эффективна, если затраты на неё не превышают затраты на топливо, которое израсходует установка такой же мощности на органическом топливе. А такое преимущество при использовании, например, энергии Солнца, как сохранение органического топлива, остается вне поля зрения.

Экономия ресурсов становится все более важной задачей, и учет многогранных последствий от их сохранения, несомненно, будет давать более объективную оценку эффективности использования ВИЭ и энергосбережения.

Народнохозяйственный эффект от сохранения запасов органического топлива в недрах при использовании ВИЭ должен оцениваться как

, руб.

где  — количество топлива сэкономленного у конечного потребителя в год;  – коэффициент учитывающий потери первичного (находящегося в недрах) топлива при движении его к конечному потребителю: при добыче, обогащении, транспортировке, переработке, распределении и т.п., когда в среднем теряется до 90 % от находящегося в недрах ();  — удельная оценка (цена) сохранения в недрах органического топлива.

Методологию оценки эффективности гелиохолодильника в части  можно свести к сравнению с холодильником и соразмерными установками, вырабатывающими для него, электроэнергию и ЛЭП.

А методологию оценки эффективности предложенной системы зимнего теплоснабжения в части  можно свести к сравнению с котельной на органическом топливе. С учетом того, что для теплоснабжения зимой, используется биометан, выработанный из отходов на сопрягаемой территории. Следовательно, система зимнего теплоснабжения, состоящая из солнечного соляного пруда, котлована с водой, теплоприводного теплового насоса (ТНТП), теплообменников, арматуры, может рассматриваться и как бы дополнительным, усложняющим элементом к традиционному отоплению на органическом топливе (газе). С той лишь разницей, что при её работе используется гораздо меньше по объему «местный» биометан, вместо «привозного» природного газа. Кроме того поскольку система теплоснабжения, её основные элементы, летом используются в составе системы холодоснабжения, то при сравнении капитальные затраты на сооружение пруда, котлована и т.д. должны быть соразмерно распределены между этими двумя предложенными системами, органически объединенными в одну — систему холодотеплоснабжения.

При определении эффективности системы холодотеплоснабжения требуется также учет и анализ расхода не только денежных ресурсов (капитальных вложений, текущих затрат), но также сырьевых, топливных, транспортных, материальных и трудовых ресурсов в натуральном выражении, изменения которых для сравниваемых вариантов надо определять последовательно.

Полное сопоставление по каждому виду ресурсов для системы холодотеплоснабжения можно вести по соотношению

 ,

где  — изменение в затратах  ресурса; — затраты  ресурса на, соразмерные по мощности системе холодотеплоснабжения, традиционные установки выработки холода и тепла;  — удельные затраты  ресурса на 1 т топлива;  — затраты  ресурса на систему холодотеплоснабжения;  — — удельные затраты  ресурса на 1 т биометана;  — количество использованного зимой биометана системой теплоснабжения.

Сопоставления, учитывающие только топливные составляющие будем вести без учета  и .

Значение  со знаком минус будет означать, что по данному виду ресурса система холодотеплоснабжения менее эффективна традиционных систем выработки холода и теплоты.

Годовая экономия топлива  в натуральном выражении у потребителя и связанная с его поставками потребителю оценивается как

,

где  — экономия топлива при выработке холода и теплоты;  — экономия топлива за счет отказа от транспорта высвобожденного топлива ;  — экономия топлива за счет уменьшения потерь при транспортировке от ТЭЦ, ТЭС произведенной энергии (электроэнергии, теплоты) конечному потребителю и т.п..

Экономия топлива при выработке холода и теплоты системой холодотеплоснабжения определяется при условии такой же обеспеченности потребителей холодом и теплотой, что и в варианте на органическом топливе. С учетом радиационных характеристик конкретной местности (зональной экосистемы), КПД (эффективности) системы.

Количество топлива, которое понадобится на доставку топлива  от места его добычи к месту потребления находится на основе данных о расходовании топлива соответствующим магистральным и внутрирайонным транспортом. Экономия топлива на внутрирайонный транспорт особенно значительна при использовании системы холодотеплоснабжения в удаленных и труднодоступных районах. Так стоимость доставки топлива для удаленных потребителей сильно зависит от расстояния его транспортировки автомобильным транспортом. Как известно, сопротивление качению грузового автомобиля на пневмоколесах в 6 – 9 раз выше, чем у железнодорожного вагона, катящегося по рельсам. По этой причине и удельные затраты энергии на перевозку, например, угля на грузовиках, в 2 – 4 раза выше, чем на железнодорожном транспорте. При этом необходимо также учитывать, что, например, коэффициент сохранности угля при транспортировке на дальние расстояния составляет 0,83 – 0,85, а коэффициенты сохранности угля при погрузочно-разгрузочных работах и хранению: по количеству — 0,90 – 0,92, по качеству — 0,93 – 0,95.

Количество топлива (энергии) которое требуется для транспорта произведенной энергии (электроэнергии, теплоты) конечному потребителю зависит от мощности генерирующей системы (установок). Обычно в производственно-транспортных задачах на размещение и мощность любого предприятия оказывают влияние противодействующие факторы. Так с увеличением мощности предприятия уменьшаются удельные производственные затраты, но зато увеличивается радиус транспорта продукта. Это в полной мере относится и к производству и транспорту энергии (электроэнергии, тепла) ТЭЦ, ТЭС.

Изменение потребности в основных материалах (например, стального проката) в натуральном выражении равно

,

где  — расход материалов на, соразмерные по мощности системе холодотеплоснабжения, традиционные установки выработки холода и тепла;  — удельные расходы материалов соответственно на добычу и транспорт топлива;  — расход материалов на систему холодотеплоснабжения;  — удельный расход материалов на выработку биометана и его хранение.

При этом расход материалов учитывается как для единовременных , так и текущих нужд . Соизмерение этих разновременных затрат осуществляется посредством нормативного коэффициента эффективности .

Тогда потребность в материалах для традиционных установок выработки холода и тепла определяется так

А потребность в материалах для системы холодотеплоснабжения определяется так

Расход материалов на добычу  и транспорт топлива  определяется так

,

,

где  — потребности в материалах соответственно на создание мощностей по добыче и транспорту топлива и на текущие нужды.

А расход материалов на выработку биометана  определяется так

,

где ,  — потребности в материалах на создание мощности по выработке биометана и на текущие нужды.

При уменьшении потребления, например, стального проката не растет в этой сфере глобальный «экономический долг поколения» (GED).

Изменение трудовых затрат при одинаковых выработках холода и теплоты в нормо-часах равно

где  — трудовые затраты на возведение, соразмерных по мощности системе холодотеплоснабжения, традиционных установок выработки холода и тепла;  — удельные трудовые затраты в нормо-часах соответственно при добыче и транспорте топлива;  — трудовые затраты на возведение системы холодотеплоснабжения;  — удельные трудовые затраты при выработке биометана и его хранении

Трудовые затраты определяются с учетом единовременных и текущих затрат труда.

Изменение численности рабочей силы

где  — эффективный (плановый) фонд времени одного работника, ч/год.

Изменение потребности в капитальных вложениях (руб.)

,

где  — капитальные затраты на, соразмерные по мощности системе холодотеплоснабжения, традиционные установки выработки холода и тепла;  — удельные капитальные затраты соответственно на добычу и транспорт топлива (с учетом отчуждаемой земли, затрат в инфраструктуру);  — капитальные затраты на возведение, соразмерного по запасам воды в пруду и котловане, традиционного противопожарного водоема;  — капитальные затраты на систему холодотеплоснабжения;  — удельные капитальные затраты на систему выработки биометана и его хранение.

* поскольку пруд и котлован с талой водой могут одновременно являться и противопожарными водоемами, изменение потребности в капитальных вложениях, например, для жилья, малого производства, фермерского хозяйства может быть учтено как предотвращенный расход части средств на водоем, благодаря использованию для этих целей пруда и котлована системы холодотеплоснабжения. Так к пожароопасным помещениям: класса П-II относятся деревообделочные цеха, малозапыленные помещения мельниц и элеваторов, зернохранилища; класса П-IIа относятся складские помещения для хранения горючих материалов, коровники, свинарники и другие животноводческие помещения при хранении на чердаках сена и соломы и т.д.

Ущерб от лесных пожаров в 2010 г., с учетом уничтоженных огнем деревень, составил свыше 15 млрд рублей.

Объем противопожарного водоема для сельского дома должен быть таким, чтобы при тушении пожара расход воды был не менее 10 л/с в течение 3 часов. Объем воды в водоеме должен быть более 100 м3.

Помимо использования котлована в качестве противопожарного водоема, он может использоваться в качестве своеобразного щита от оползней. Расположенный между склоном и зданием он может служить поглощающим резервуаром, малой и средней емкости, «буферной зоной» от оползней, селевых потоков, кампепадов и т.д. Такое расположение котлована, конечно же, имеет для этой функции свою отдельную ценность, помимо того, что он является источником низкопотенциальной энергии (тепла/холода).

Для справки: суммарные капиталовложения при комбинированной схеме энергоснабжения могут быть выражены в рублях, в общем виде:

где  — удельные капиталовложения в ТЭЦ, руб./кВт;  — годовой расход топлива на ТЭЦ, т у.т.;  — удельные капиталовложения в добычу и транспорт топлива, руб./т у.т. [11].

Определение изменения текущих затрат в части обеспечения топливом выработки холода и теплоты

где ,  — текущие затраты (себестоимость добычи и транспорта топлива) для традиционных установок;  — текущие годовые затраты на биометан, для системы теплоснабжения.

Солнечная энергия является экологически чистым видом топливно-энергетического ресурса (ТЭР), что необходимо учитывать в виде экологического эффекта. Воздействие выбросов (СО2) при сжигании биометана (зимой для привода в работу компрессора системы) на окружающую среду условно принимаем нулевым, поскольку в природных условиях из органической биомассы (отходов), которая обеспечила получение биометана в биореакторе, в атмосферу за счет естественного брожения выделился бы биометан. А вот преобразование органических отходов в биометан и удобрения необходимо учитывать в виде экологического эффекта, уменьшающего загрязнение окружающей среды далеко не безвредными отходами животноводства.

Использование биометана не требует очистных сооружений для предложенной системы холодотеплоснабжения (очистка биогаза от вредных газов осуществляется в технологическом цикле биогазовой установки).

Поэтому экологический эффект  (руб.) может быть учтен как предотвращенный ущерб благодаря отсутствию вредных выбросов в результате использования солнечной энергии системой (дезинфекция отходов животноводства при получении биометана условно не учитывается).

где , — количество вредных выбросов различных видов  в атмосферу, почву и воду соответственно, при сжигании 1 т топлива;  — удельный ущерб от этих выбросов в атмосфере, почве и воде (минус это когда выбросы положительно влияют, например, на почву — для известкования кислых почв и удобрения используется зола, которая имеет полезные микроэлементы и соединения калия).

Удельный ущерб () при одинаковых выбросах в атмосферу для каждой экосистемы свой, он зависит от предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ , которые зависят от двух факторов:

где  — предельно допустимый выброс в q-вещества в атмосферу r-пункта;  — предельно допустимая концентрация q-вещества в атмосфере r-пункта;  — метеорологический коэффициент разбавления q-вещества в воздухе r-пункта (если котельная расположена на берегу моря, то днем, когда дуют морские бризы (ветер с моря на сушу) будет «закрываться» выбросами одна и та же часть суши, что резко уменьшает фотосинтез. На удалении от берега ветер часто меняет направление, из-за этого удельный ущерб за счет разбавления будет другим);

Считается, что оба фактора в большинстве случаев количественно известны. Задача стоит в определении достаточно обоснованных величин . От достоверности этих показателей, зависит надежность расчетов.

Также можно определять удельные ущербы , при этом при одинаковых выбросах в почву и воду для каждого вида почв и водного объекта они будут свои в зависимости от коэффициентов разбавления и т.д.

Аналогично можно определять экологический эффект  как предотвращенный ущерб благодаря уменьшению вредных выбросов при создании и добыче энергоносителя [7].

При оценке ущерба водным объектам можно исходить из уровня содержания растворимого кислорода (РК) в воде и органических отходов.

Так же как и при загрязнении воздуха, почти нет предела разнообразию загрязнителей, которые могут сбрасываться, и сбрасываются в водную среду. Это термальные и радиоактивные загрязнители; происходящие изменения в качестве окружающих вод. Они имеют различные последствия для человека и живого мира, тем самым сокращая ценности, которые могут быть прямо или, косвенно получены человеком из окружающей среды. Основные источники органических разлагаемых загрязнителей вод — это промышленность, ТЭЦ, ТЭС, сельское хозяйство, бытовое хозяйство и слив дождевых вод в городах. Если сброс органических загрязнителей в конкретном месте не слишком большой, содержание РК в реке (водоеме) сначала уменьшается до определенного уровня, а затем снова восстанавливается (при условии, что не происходит других сбросов по течению реки). А если объем сброшенных в воду органических веществ, превышает определенный уровень, процесс их разложения может привести к истощению РК.

Ущерб от многих промышленных стоков очень высок — содержание кислорода в воде резко снижается, т.к. эти стоки часто имеют биологическую потребность в кислороде намного выше, чем коммунально-бытовые стоки.

Высокие уровни РК — от 7 до 8 частей на миллион (мг/л) — необходимы для некоторых важных сортов рыбы (8 – 10 мг/л — стадия насыщения кислородом в большинстве рек и озер России в летний период). Для большинства же рыб более низкие уровни кислорода — 4 – 5 мг/л — вполне подходящие для жизненного цикла. Однако при уровне РК ниже 2 – 3 мг/л могут выживать только карп и некоторые другие не столь ценные сорта рыбы.

Кроме уменьшения РК как такового, сброс органических отходов может иметь и другие нежелательные последствия для водных источников. В ходе их разложения образуются питательные вещества для водорослей, и стимулирующие их рост. Опасность чрезмерного роста водорослей и эвтрофикации водоемов — одна из наиболее трудноразрешимых задач в управлении качеством водной среды, особенно в озерах, заливах и эстуариях.

Неразлагаемые загрязнители вод не перерабатываются речной биотой. Для большинства из этих загрязнителей единственные существенные изменения, которые могут происходить в поверхностных водах — растворение и осаждение, в подземных водах — осаждение и абсорбция. Эта группа состоит из различных неорганических химикатов, включая тяжелые металлы, частицы почвы и разные типы коллоидных веществ. Когда все эти вещества накапливаются в достаточно больших объемах, они могут оказаться ядовитыми по отношению к некоторым формам жизни, привести к помутнению вод, порождать неприятные запахи, увеличивать жесткость воды и, особенно в присутствии хлоридов, вызывать коррозию металлов.

Как видно из анализа определяющих экологическую эффективность показателей, использование ВИЭ позволяет существенно уменьшить нагрузку на биосферу, понизить эргодемографический индекс территории.

Однако, Природа слишком сложна чтобы можно было однозначно утверждать, что ущерб можно достоверно определять по таким простым параметрам, и вот почему. Потенциальное генетическое разнообразие особей внутри любого вида животных и растений равно 1050. Приблизительно тем же числом (1045 – 1048) оценивается количество всевозможных вариантов окружающей эти виды среды. Любой практически неповторимый организм может попасть во все многообразие ситуаций среды жизни, не только абиотической, но и внутри своего вида (в микропопуляциях, популяциях), а также внутри минузии, консорции, биоценоза. Даже если считать несущественной генетическую разнокачественность организмов, а пытаться управлять лишь средой жизни, то в каждый из моментов придется перебирать около 1050 вариантов. Для управления необходимо знать то, что есть сейчас и что будет в ближайшем и отдаленном будущем, то есть если принять на себя прогноз развития природных систем, то число вариантов безмерно возрастает.

Вот наглядный пример тому, что способность экосистем к самоочищению и самовосстановлению неоднозначна.

На Крайнем Севере самоочищение рек происходит фактически на расстоянии до 2000 км от источника загрязнения, в то время как в умеренной зоне этот процесс может завершиться всего в пределах 200 – 300 км.

Экономия органического топлива — это и экономия кислорода, расходуемого при сжигании топлива. Представляется, что эффект от сохранения кислорода может быть выражен следующим образом:

 руб

где ,  — количество кислорода, необходимое соответственно для сжигания 1 т замещаемого топлива и биометана, кг/т;  — затраты на производство кислорода, руб./кг.

Необходимо также учитывать, что при доставке топлива к отдаленным потребителям транспортом расходуется также много кислорода.

Эффект от высвобождения рабочей силы может быть учтен как прирост чистой продукции

где  — средний объем чистой продукции в год на одного работника.

Определенный интерес представляет использование отходов сжигания, например, угля, торфа и сланцев. Зола угольная и сланцевая широко используется для раскисления почв и производства углетуков (удобрений) стимуляторов роста растений. Зола подмосковных углей содержит 37 – 38 % окиси алюминия, а нефелиновый концентрат кольских апатитовых месторождений — всего 29,5 %. Зола торфа востребована в фармакологии.

Эффект от использования этих отходов (угля, сланцев) может быть учтен согласно [12] следующим образом (если на них есть покупатель)

 руб.

где  (т)— годовая экономия угля в натуральном выражении ( — экономия угля при получении холода и теплоты;  — экономия угля за счет отказа от транспорта высвобожденного угля );  — цена заменяемого сырья, массой равной количеству отходов образовавшихся, при сжигании 1 т угля (сланца), руб./т;  и  — содержание полезного компонента соответственно в отходах и в заменяемом кондиционном сырье, %;  — коэффициент замены.

При сооружении для системы холодотеплоснабжения котлованов под солнечный соляной пруд и котлован со льдом верхний плодоносный слой земли (чернозём, гумус) может быть продан, а значит эффект от его реализации будет снижать стоимость системы холодотеплоснабжения. А если он будет использован для улучшения плодородия почвы собственника системы холодотеплоснабжения, то годовой эффект от этого будет выражаться в повышении урожая выращиваемых культур, компенсируя уменьшение площади участка, использованной под пруд и котлован.

Одним из действенных методов снижения издержек производства является система поставок комплектующих, сырья, топлива «точно вовремя». На заводах, фабриках в Западной Европе это позволяет сократить на ⅔ площади складских помещений, часто снизить в два раза потребность в персонале, занимающемся транспортировкой грузов внутри территории предприятия. Снизить уровень запасов. [13]. Благодаря этому улучшаются показатели использования оборотных средств.

В результате ускорения оборачиваемости (например, в результате снижения производственных запасов оборотных средств) достигается определенный экономический эффект.

Эффект (экономия оборотных средств на топливо) от того, что система холодотеплоснабжения летом не нуждается в привозном топливе, а зимой в минимальном объеме может быть выражен следующим образом [9].

 руб.

где ,  — сумма полученная от реализации энергии выработанной соответственно системой холодотеплоснабжения и традиционными установками выработки холода и тепла;  — средняя стоимость оборотных средств (топлива) при работе энергоустановок на органическом топливе;  — средняя стоимость оборотных средств (биометана) при работе системы.

Стоимость оборотных средств (топлива) может быть определена так

 руб.

где  — текущие и страховые запасы топлива на складе, т;  — стоимость 1 т топлива, находящегося на складе, руб.;  — коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы на приобретение топлива (топлива, находящегося в пути).

Текущие и страховые запасы топлива на складе можно определить следующим образом

где  — среднесуточная выработка холода, МДж;  — среднесуточная выработка теплоты, кВт∙ч; ,  — удельные расходы топлива на выработку холода и теплоты, кг/кВт∙ч;  — норма текущих запасов топлива (зависит от удаленности потребителя топлива от основных транспортных магистралей и их состояния), суток; ,  — теплота сгорания единицы условного и натурального топлива, кДж/кг;  — коэффициент, учитывающий страховой запас топлива.

Эффект от экономии оборотных средств будет способствовать уменьшению социальной напряженности. Ведь очень часто предприятия привлекают в качестве оборотных средств различного рода устойчивые пассивы. А это может приводить к задолженности рабочим и служащим по заработной плате, к задолженности по отчислениям в фонды и инспекции. Сохраняются средства, предназначенные для использования в последующем периоде (оплата отпусков работникам, текущий ремонт, выплата вознаграждений и пр.). Не образуется задолженность за электроэнергию, телефон и т.д. Все эти средства формально не принадлежат предприятию, но по действующей практике расчетов они постоянно находятся в распоряжении предприятия и используются ими для покрытия потребности в оборотных средствах.

При использовании солнечной энергии, энергии воды/льда и биометана отсутствуют риски, возникающие, например, при использовании угля, сжиженного газа, мазута, когда при их доставке возможно проникновение, закрепление или распространение вредных организмов (в том числе колорадских жуков, саранчи), заболеваний, переносчиков болезней или болезнетворных организмов, а также сорных растений транспортными средствами. Не нужны обязательные и дорогостоящие, при их надлежащем исполнении, ветеринарно-санитарные и фитосанитарные меры и процедуры.

В качестве примера важности фитосанитарного контроля можно привести следующий факт, правда, не касающийся поставок топлива.

В июле 2012 г. в Омскую область на Лузинский комбикормовый завод доставили партию шрота соевого из Приморского края железнодорожным транспортом, в которой специалистами Россельхознадзора при проведении карантинного фитосанитарного досмотра партии были обнаружены семена амброзии полыннолистной. Вес груза — 126 тонн. Данный сорняк опасен как для растений (амброзия засоряет все полевые культуры, подавляя их рост и развитие), так и для здоровья человека. В период цветения сорняк выделяет огромное количество пыльцы, которая, попадая в организм человека, вызывает аллергию. Чтобы предотвратить распространение этого сорняка по области, было принято решение отправить засоренные партии шрота соевого на промышленную переработку, в ходе которой семена карантинного сорняка будут лишены жизнеспособности.

Поэтому ветеринарно-санитарный эффект  может быть учтен как предотвращенный ущерб благодаря отсутствию завоза топлива, а с топливом вредных организмов и переносчиков болезней, сорных трав при использовании системами солнечной энергии и биометана:

 руб.

где  — количество вредных живых существ, сорных растений различных видов , могущих проникнуть на территорию, при завозе 1 т топлива;  — удельный ущерб от этих вредных живых существ и сорных растений различных видов .

Исходя из изложенного дополнительный экономический эффект использования системы холодотеплоснабжения будет следующим (дополнительно к эффекту, связанному с произведенным холодом и теплом)

Кроме рассмотренных эффектов, использование системы холодотеплоснабжения способствует решению социальных задач за счет сокращения тяжелого труда по добыче топлива, улучшению условий труда и быта людей на рассредоточенных объектах, в том числе за счет ликвидации сквозняков. Широко известно, что от сквозняков, как правило, заболеваемость особенно в производственных цехах возрастает примерно в два раза, а потери рабочего времени из-за болезни — до 50 %. Ликвидация сквозняков при использовании системы холодоснабжения позволит, как бывает от других мероприятий, повысить производительность труда примерно на 8 %.

Использование энергетики ВИЭ, для обеспечения бесперебойного энергоснабжения сегодня выходит на одно из первых мест. Это связано с тем, что экономические потери при отсутствии бесперебойного энергоснабжения на железнодорожном транспорте, в сельском хозяйстве сродни потерям, которые будут наблюдаться на любом производстве непрерывного цикла, будь то металлургический цех (завод) или, например, нефтеперерабатывающая установка при отключении электроэнергии. В силу биологических особенностей сельскохозяйственного производства восполнить в таких случаях потери продукции нельзя ни за счет сверхурочной работы, ни за счет форсированных режимов. Потерь продукции можно не допустить только путем ввода дополнительных производственных мощностей при надежном энергообеспечении производства, хранения, переработки.

Несомненно, что эффективность использования технологий энергетики ВИЭ с течением времени будет возрастать. Этому будет способствовать и все большая необходимость экономии топлива, и технический прогресс, и совершенствование организации создания и применения установок ВИЭ.

Кроме определения прямого экономического эффекта, существуют методики определения различных сопутствующих внедрению новшеств экономических эффектов (дополнительных показателей).

Часть показателей эффективности отдельных технологий энергетики ВИЭ, можно определять как сопутствующие экономические эффекты следующим образом.

Дополнительный экономический эффект от дополнительных объемов работ (, руб.), выполненных работниками, высвободившимися в результате применения энергии, вырабатываемой по любой из технологий энергетики ВИЭ, в местах где она раньше не применялась, и от вторично используемых рабочих можно определять по формуле [14].

где  – средняя тарифная ставка для данной категории, работающих и среднего разряда работ, руб./ч;  – численность высвобождаемых рабочих (трудовых ресурсов), чел.;  – трудоемкость годового объема работ, выполняемых высвободившимися рабочими, чел.∙ч;  – заработная плата (основная и дополнительная) производственных рабочих с отчислением на социальное страхование, руб.;  – коэффициент, выражающий отношение заработной платы промышленно-производственного персонала к заработной плате производственных рабочих, ед.;  – коэффициент, учитывающий выплаты и льготы из общественных фондов потребления, ед.;  – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;  – ежегодные приведенные затраты на социально-бытовую инфраструктуру (рассчитывается исходя из средней нормы удельных затрат на эту сферу ), руб.;  – период осуществления дополнительных работ по созданию социально-бытовой инфраструктуры и подготовке рабочих кадров, год;  – ежегодные приведенные затраты на обучение и воспроизводство рабочей силы, руб.;  – коэффициент приведения разновременных затрат к расчетному периоду.

Этот дополнительный экономический эффект можно распространить и на семьи. Ведь по расчетам П.Я. Пирхавки, в сельской семье из 4-х человек один взрослый полностью занят работой по обеспечению дома водой, топливом, приготовлением пищи и т.п. На это затрачивается до 3000 часов в год. Следовательно, применение энергетического оборудования для обработки почвы, ухода за растениями и животными, отопления помещений, приготовления пищи имеет как социальное, так и экономическое значение.

Возникает сопутствующий эффект также в добывающих и перерабатывающих сырье отраслях, в машиностроительном комплексе, что будет оказывать влияние на улучшение инвестиционной политики в стране.

Следует учитывать, также, что при применении предлагаемых новых ресурсосберегающих технологий отпадает необходимость: в геолого-разведочных работах. В производстве значительной части опытно-экспериментального производства, приборов и оборудования для проведения испытаний, станочного парка опытного производства и т.п., для создания новых материалов. Отпадает необходимость в увеличении пропускной способности транспортной инфраструктуры, т.к. при сооружении солнечных соляных прудов и котлованов будут использоваться в основном природные «готовые и вечные» материалы, и не требуется транспорт топлива в прежних объемах.

Сопутствующий экономический эффект от уменьшения инвестиций в добывающих отраслях () в расчете на одну технологию энергетики ВИЭ (экономическая оценка экологического эффекта) [14]:

 руб.

где  – единовременные затраты на геолого-разведочные работы в -м году, руб.;  – единовременные затраты на строительство шахт, бурение скважин в -м году, руб.;  – единовременные затраты на рекультивацию земель в -м году, руб.;  – инвестиционный период в добывающих отраслях, год.

Сопутствующий экономический эффект от уменьшения инвестиций в строительство машиностроительных заводов () в расчете на одну технологию энергетики ВИЭ (систему холодотеплоснабжения) [14]:

 руб.

где  – единовременные затраты на строительство в -м году машиностроительных заводов (цехов, участков) для выпуска оборудования традиционной энергетики, использующего органическое топливо, руб.;  период строительства заводов (цеха, участков), год.

Методический принцип, примененный при определении величины сопутствующего эффекта  (так же, как и  и указанный ниже ), является достаточно научно обоснованным, т.к. учитываемое при расчете прямого экономического эффекта изменение экономических показателей до и после широкого использования «готовых и вечных» природных материалов для принципиально новой технологии, производится на основе цен, отражающих сложившуюся структуру промышленности и капитальных вложений в неё. Поэтому вновь требующиеся капитальные вложения, исключаемые в этом случае, правомернее учитывать отдельно в качестве сопутствующего эффекта. Утверждение отдельных экономистов о том, что подобный эффект уже учтен в цене продукции, правомерны только в тех случаях, когда эти цены пересмотрены с учетом вновь примененных капитальных вложений.

Сопутствующий экономический эффект от уменьшения инвестиций в транспортном строительстве () в расчете на одну технологию энергетики ВИЭ (для примера взята железная дорога):

где  – единовременные затраты на строительство железных дорог в -м году, руб.;  – единовременные затраты на строительство зданий и сооружений инфраструктуры железных дорог в -м году, руб.;  – единовременные затраты на приобретение в -м году локомотивов (тепловозов, электровозов), руб.;  единовременные затраты на приобретение в -м году железнодорожных вагонов, платформ, цистерн и т.п., руб.;  инвестиционный период, год.

Определение сопутствующего эффекта  представляет собой важную часть общего расчета социально-экономической эффективности ускорения и расширения сфер использования технологий энергетики ВИЭ, т.к. средняя стоимость строительства объектов железнодорожного транспорта возрастает в разы. Увеличение сметной стоимости транспортного строительства связано в основном с объективными причинами, такими, как увеличение ширины земляного полотна и толщины балластного слоя, преимущественное использование тяжелых рельсов, железобетонных шпал и т.п.

На всех видах транспорта наблюдается также тенденция возрастания стоимости подвижного состава в связи с его техническим усовершенствованием. Увеличивается и оплата труда транспортных работников.

Нельзя обойти стороной и такой важный дополнительный показатель комплексного (полноты) использования солнечной энергии, и её производных как фондоотдача.

Оценка методов, способствующих полному использованию солнечной энергии, и её производных (теплоты/холода различных температурных диапазонов) может производиться на основе показателя фондоотдачи. Однако, если фондоотдача рассматривается применительно к одному изолированному технологическому переделу (производству), то, как правило, когда комплексность (полнота) использования, например, сырья (за счет попутного извлечения компонентов) возрастает, фондоотдача падает. И на основании этого комплексность использования сырья, ошибочно считается экономически не целесообразной. Подобные заключения не вызывают сомнения, если рассматривается «локальная» фондоотдача без учета экономии капитальных вложений в результате отказа от сооружения специализированных производств.

В случае комплексного (более полного) использования солнечной энергии коэффициент фондоотдачи  следует рассчитывать с учетом экономии капитальных вложений в топливную базу, транспорт топлива и в сооружение специализированных производств по формуле:

,

где  — конечная продукция (теплота и холод различных температурных диапазонов, востребованные в зависимости от времени года) в денежном выражении;  — основные фонды предприятия при комплексном использовании солнечной энергии;  — удельные капитальные затраты на производство единицы энергии (продукции) с учетом вложений в топливную базу, транспорт топлива и в сооружение специализированных производств при получении этой энергии из солнечной энергии;  — количество дифференцированных видов энергии получаемых из солнечной энергии ();  — порядковый номер дифференцированного вида энергии.

Таким образом, с учетом перечисленных выше факторов фондоотдача имеет другую «положительную» тенденцию — возрастает на каждый процент повышения комплексности использования ВИЭ.

Сооружение пруда и котлована и использование аккумулированных видов энергии, фондоемкость и фондоотдача также находятся в зависимости от коэффициента комплексности полученной энергии:

,

где  — фондоотдача;  — объем полученной энергии;  — основные фонды.

Как видно, полное определение эколого-социально-экономической эффективности любой системы энергетики ВИЭ должно рассматриваться с учетом приведенных зависимостей охватывая многие отрасли промышленности, сельского хозяйства, транспорта, экономики, социальной сферы и т.д.

Поэтому определение дисконтированных чистых денежных поступлений или чистой приведенной величины дохода (), характеризующей общий, абсолютный результат инвестиционного Проекта (систем и установок энергетики ВИЭ), надо вести с учетом социально-эколого-экономических преимуществ энергетики ВИЭ по предлагаемой автором формуле:

 руб.

где  – выгода (доход) от Проекта в году , руб.;  – коэффициент учитывающий дополнительную социально-эколого-экономическую эффективность использования оборудования энергетики ВИЭ на рассматриваемой территории;  = – коэффициент учитывающий опережающий рост цен на энергию, произведенную посредством сжигания органического топлива, а также сезонные эксплуатационные расходы и издержки, при производстве этой энергии;  – затраты на Проект в году , руб.;  – ставка дисконта;  – число лет жизни Проекта.

Примечания:

1) величина коэффициента  возрастает до значений (1,5 – 1,75) при возведении системы энергетики ВИЭ в пригородных, курортных, заповедных зонах и т.д.

2) значение коэффициента  снижается по мере снижения, темпа роста стоимости традиционно генерируемых видов энергии в России.

3) ставка дисконта  снижается по мере становления (развития) энергетики ВИЭ.

Приведенная структура составляющих дополнительного социально-эколого-экономического эффекта системы холодотеплоснабжения (отдельно взятой системы энергетики ВИЭ) показывает, как взвешенно нужно подходить к анализу эффективного использования новых технических решений. А ведь часто при освоении различных по климатическим условиям и предназначению территорий выбор того или иного источника энергоснабжения поручают людям далеким не только от энергетики ВИЭ, но и от традиционной, топливной энергетики. Игнорируется выработанное годами правило, использовать знания специалистов. Ведь химик берет данные по электричеству от электрика; физиолог справляется о геологии у геолога — каждый из них счел бы наглостью со стороны другого, если бы тот произнес суждение не по своей отрасли науки.

И странно, истинно странно, что это разумное правило совершенно отбрасывается, когда дело касается децентрализованного энергоснабжения или обеспечение энергией угнетенных с экологической точки местностей. Как часто некоторые из числа корифеев традиционной энергетики, без сомнения крупные специалисты в своей отрасли знания, считают себя компетентными высказывать догматические суждения по актуальности и социально-эколого-экономической эффективности новых направлений энергетики ВИЭ. А также всему, что к ней относится, не будучи свидетелями ни по одному из её «феноменов» и часто совершенно не имея представления о её принципах и практике.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Наука в современной капиталистической экономике/ Под ред. С.М. Никитина. М., Наука, 1987. 240 с.
  2. Экономика железнодорожного транспорта / Под ред. И.В. Белова. М.: Транспорт, 1983. 351 с.
  3. Мастепанов А.М. Экономика и энергетика регионов Российской Федерации / А.М. Мастепанов, В.В. Саенко, В.А. Рыльский и др. М.: Экономика, 2001. 476 с.
  4. Методические вопросы развития энергетики сельских районов / Х.З. Барабанер, В.М. Никитин, Т.И. Клокова и др. Иркутск, СЭИ, 1989. 260 с.
  5. Копылов А.Е. Экономические аспекты выбора системы поддержки использования возобновляемых источников энергии в России / А.Е. Копылов // Энергетик. 2008. № 1– С. 7 – 10.
  6. Воронов А.А. К оценке уровня конкурентоспособности машиностроительных предприятий / А.А. Воронов // Машиностроитель. 2000. № 12. С. 27 – 29.
  7. Осадчий Г.Б. Солнечная энергия, её производные и технологии их использования (Введение в энергетику ВИЭ) / Г.Б. Осадчий. Омск: ИПК Макшеевой Е.А., 2010. 572 с.
  8. ТРУДЫ МЭИ. Тематический сборник. Нетрадиционные источники энергии. Выпуск 619 / Под ред. Б.И. Казанджана. М.: МЭИ, 1983, 141 с.
  9. Экономика добычи и переработки топлива / Ред. коллегия Б.А. Давыдов, Е.Л. Кантор, П.Н. Евстратов. Тула: ТПИ, 1977. 130 с.
  10. Падалко Л.П. Экономика и управление в энергетике / Л.П. Падалко. Минск: Высшая школа, 1987. 240 с.
  11. Паршуков Н.П. Источники и системы теплоснабжения города / Н.П. Паршуков, В.М. Лебедев. Омск: Омская областная типография, 1999. 168 с.
  12. Марченко О.В. Оценка экономичности использования энергии ветра для производства водорода/ О.В. Марченко, С.В. Соломин // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт: труды 3-й международной науч.-техн. конф./ Иртышский филиал ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта», Омск, 2007. С. 214 – 221.
  13. Методы снижения издержек производства. Перевод с англ., нем., яп., / Под ред. Б.И. Майданчик, Г.В. Сергеева. М.: Экономика, 1987. 150 с.
  14. Конов Ю.П. Ускорение использования изобретений / Ю.П. Конов, С.Ф. Мазнев. М.: Машиностроение, 1980. 152 с.

Автор: Осадчий Геннадий Борисович, инженер, автор 140 изобретений СССР

Тел дом. (3812)60-50-84, моб. 8(962)0434819, E-mail: genboosad@mail.ru

Для писем: 644053, Омск-53, ул. Магистральная, 60, кв.17.

Оставить комментарий

(Spamcheck Enabled)

Реклама Яндекс
Ссылки
Grandeg.su - пеллетные котлы в вашем доме! Продажа и покупка пеллет
Rambler's Top100 Яндекс.Метрика