Романець І.В., Коцюбинська С.С., Гончаренко Т.В.
Вінницький національний технічний університет , Україна
ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ІННОВАЦІЙНИХ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ В СФЕРІ ЕКОЛОГІЗАЦІЇ ЕНЕРГЕТИКИ В КОНТЕКСТІ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РЕГІОНАЛЬНОГО РОЗВИТКУ
Пріоритети економічного розвитку й завдання з впровадження сучасних енергоефективних технологій із малим терміном окупності у сфері альтернативної енергетики є пріоритетними завдання нашої держави на сучасному етапі розвитку. Серед відновлюваних джерел енергії провідне місце в Україні займає біомаса, зокрема солома.
Використання соломи для отримання теплової енергії є раціональним способом утилізації надлишків соломи, яка не використовується для інших цілей сільського господарства (на корм чи підстилку): солома екологічно безпечне джерело енергії; солома є місцевим паливом, досить розповсюдженим у сільськогосподарських районах; солома – побічний продукт виробництва зерна і тому є відносно дешевим видом палива, порівняно з традиційними; гроші, що сплачувалися за постачання газу, при спалюванні соломи залишаються в районі та сприяють його розвитку [1].
Щорічний надлишок соломи в Україні, що може бути використаний для отримання теплової енергії, становить 7,6 млн. тонн (приблизно 20% від загальної кількості), що свідчить про наявність великого потенціалу для розвитку технологій спалювання соломи. Енергетичний потенціал 7,6 млн. тон соломи становить 3,6 млн. тонн умовного палива (близько 2% загальної потреби України в енергоносіях). Для спалювання такої кількості соломи в Україні повинно бути встановлено 16 тис. фермерських котлів 0,1 – 1 МВт та 1400 котлів для централізованого теплопостачання 1 – 10МВт. Щорічна економія природного газу за рахунок заміщення соломою складатиме при цьому 3,0 млрд. м 3 (близько 4% загального споживання газу в Україні), а сумарне зниження викидів вуглекислого газу (СО 2 ) в атмосферу – 5,9 млн. тонн за рік [2,5].
На сьогодні відомі декілька типів установок по переробці соломи, а саме: фермерські установки, 0,1 – 1 МВт; станції централізованого теплопостачання, 1 – 10 МВт; міні – ТЕЦ, 2 – 30 МВт [3].
Спалювання соломи може стати непоганою альтернативною традиційним видам палива, які використовуються для опалення. В умовах України для теплопостачання соціальних і адміністративних об'єктів у сільській місцевості найбільш доцільним видається спалювання тюків соломи у котлах періодичної дії. Такі котли, як правило, мають невелику потужність — від 20 до 100 кВт. Такі котли дешеві, прості в експлуатації, але характеризуються невисоким коефіцієнтом корисної дії, який становить від 50 до 75% [2]. Котли для спалювання середніх та великих тюків соломи потужністю від 70 до 1000 кВт мають найбільше поширення в країнах Західної Європи, умовно їх називають фермерськими [2,3].
У таблиці 1 наведено результати розрахунків споживання палива для опалення приміщень площею до 3500- 4000 м 2 за допомогою котла потужністю 350 кВт.
Таблиця 1. Порівняння витрат на опалення пр . використанні різних котлів
Назва величини |
Потужність котла 350 кВт (0,3 Гкал/ч ) |
||
Вид палива |
Солома |
Вугілля |
Газ |
Площа опалювальних приміщень |
3500- 4000 м 2 |
||
Теплота згоряння палива |
3238 ккал./кг . |
5153 ккал./кг . |
8570 ккал/м 3 |
Середній ККД котла |
83% |
88% |
92% |
Витрата палива |
108кг./год. |
65,5 кг ./год. |
38,4 м 3 /год. |
Добова витрата палива |
2,6 т./добу |
1575 кг ./добу |
921,6 м 3 /добу |
Тривалість опалювального сезону |
180 діб |
||
Коефіцієнт навантаження |
0,7 |
||
Витрата палива за сезон |
327 т |
198 т. |
116 тис.м 3 |
Ціна палива |
90 грн./т. |
650 грн/т. |
1010 грн./тис.м 3 |
Вартість палива за сезон |
29,5 тис.грн . |
129 тис. грн |
117,3 тис. грн. |
Витрати на закупівлю різних видів палива: соломи, вугілля та природного газу визначені за поточними ринковими цінами. Як свідчать дані табл. 1, використання соломи замість вугілля чи природного газу дозволяє зменшити витрати на паливо на 87-99 тис. грн. за опалювальний сезон. Така економія на паливі може забезпечити окупність капітальних вкладень у новий соломоспалювальний котел за 2 роки, при розрахунковому строку його служби 12 років [3]. Очевидно, що із збільшенням цін на імпортований газ в Україні показники економічної ефективності таких котлів в порівнянні з газовими зростатимуть.
Вибір економічно ефективного котла, який варто встановити у селі для опалення його адміністративних будівель за умови відсутності газопроводу, здійснимо для котлів однакової потужності – 300 кВт для опалювального сезону 2009-2010 років, який складає 180 днів. Вартість природного газу складає 1010 грн./ тис.м 3 за даними «Урядового порталу».
Для розрахунку вартості біомаси в Україні використовується нормативний метод. Згідно з цим методом, вартість біомаси для сезону 2009 року склала – 90 грн./т. для тюкованої біомаси [1; 5]. За даними Інституту технічної теплофізики НАН України, науково-технічного центру "Біомаса", витрати палива на сезон для котла потужністю 300 кВт складають: природного газу – 116 тис. м 3 , а соломи 327 тонни. Витрати електроенергії відповідно: 14,4 та 74,4 кВт год./ день [2]. Поточні витрати включають в себе заробітну плату робітників (враховуючи додаткову заробітну плату), витрати на електроенергію, транспортні витрати, загальновиробничі , адміністративні та інші витрати (які доцільно приймати як 200% від загальної суми витрат) [6].
Розраховуються поточні витрати за формулою (1):
В = В п + З пл + Н зпл + А + В е + В ін , (1)
де В – поточні витрати, грн.;
В п – витрати на паливо (газ або солома) за сезон, грн.;
З пл – основна заробітна плата робітників, грн.;
Н зпл – нарахування на заробітну плату, грн.;
А – річна норма амортизаційних відрахувань для обладнання становить 25% загальної вартості;
В е – вартість електроенергії, грн.;
В ін – інші витрати, грн.
Для обслуговування газового котла та котла на соломі заробітна плата обслуговуючого персоналу становить З о =7826 грн. на рік. Додаткова заробітна плата робітників З д розраховується як 10 % від основної заробітної плати (З о ), і становить відповідно 783 грн. Нарахування на заробітну плату робітників Н зп розраховуються як 37 % від суми основної та додаткової заробітної плати робітників і становить Н зп = (7826 + 783) 0,37 = 3185,3 грн.
Загальні витрати на заробітну плату з нарахуваннями:
З 1 газ = З 2 сол = 7826 + 3185,3 = 11011,3 грн.
Витрати на паливо за сезон (180 днів) становлять:
– природний газ: В п газ = 116 тис. м 3 · 1010 грн / тис. м 3 = 117,3 тис. грн.;
– солома: В п сол =327 т · 90 грн/т = 29,5 тис. грн.
Витрати на електроенергію становлять:
В ел газ = 14,4 кВт/год · 0,55 грн · 180 = 1425,6 грн ;
В ел сол = 74,4 кВт/год · 0,55 грн · 180 = 7365,6 грн.
Амортизаційні витрати становлять:
– для газового котла: 11181,2 грн ;
– для котла на соломі: 23150 грн.
Загальні поточні витрати розраховуємо за формулою 1 для газового котла та котла на соломі:
В газ = (117300+7610+3185,3+11181,2+1425,6) ·3 = 421367,1 грн.
Для котла на соломі у загальні поточні витрати входить вартість транспортних витрат за сезон (транспортування з місця зберігання до сховища біля котла), які складають 6538 гривень [3].
В сол = (29500+8609+3185,3+23150+7365,6+6538) ·3= 235043,7 грн.
Порівняльні економічні показники для системи опалення на біомасі (соломі) та природному газі для опалювального сезону 2009/2010 років, для котлів потужністю 300 кВт наведені у таблиці 2.
Так, встановлюючи у сільській місцевості котел по спалюванню біомаси, який буде працювати на соломі, забезпечуючи опалення адміністративних будівель села (сільська рада, клуб, школа і дитячий садок) отримуємо економію коштів у розмірі 186323,4 гривень. Ймовірно, ця цифра буде зростати з року в рік, внаслідок постійного зростання ціни на природний газ.
Таблиця 2. Порівняльні економічні показники систем опалення біомасою і газом
Показник |
Газове опалення |
Опалення біомасою |
Витрата палива за сезон |
166 тис.м 3 |
327 т. |
Вартість палива |
1010 грн/1000м 3 |
90 грн./т. |
Витрати на паливо за сезон, тис. грн. |
117,3 |
29,5 |
Витрата електроенергії, кВт·год./день |
14,4 |
74,4 |
Витрата електроенергії за сезон, грн. |
1425,6 |
7365,6 |
Заробітна плата операторів, грн. |
11011,3 |
11011,3 |
Транспортні витрати за сезон (транспортування з місця зберігання до сховища біля котла), грн. |
0,0
|
6538,0
|
Загальні експлуатаційні витрати, грн. |
421367,1 |
235043,7 |
Виробництво теплоти, Гкал . |
0,3 |
0,3 |
Економія коштів на поточних витратах за сезон, грн. |
Х |
186323,4 |
Капітальні витрати на обладнання включають: вартість котла, вартість робіт по встановленню та налагоджуванню роботи та у випадку газового опалення вартість газової мережі. За проведеними розрахунками:
КВ газ = 44725,2 + 846000=890725,2 грн.
КВ сол = 92600 + 15000= 107600 грн.
Результати розрахунків узагальнені за допомогою табл. 3.
Таблиця 3. Порівняння економічних показників використання котла по спалюванню біомаси (соломи) та газового котла, тис. грн.
Показники |
Газовий котел |
Котел по спалюванню біомаси (соломи) |
Економія при використанні котла по спалюванню біомаси (соломи) |
Капітальні витрати, тис.грн . |
890,7 |
107,6 |
783,1 |
Поточні витрати (на рік), тис.грн . |
421,4 |
235,0 |
186,4 |
Поточні витрати за 5 років експлуатації, тис.грн . |
2107,0 |
1175,0 |
932,0 |
Загальні витрати (економія), тис.грн . |
3419,1 |
1517,6 |
1901,5 |
Економія на капітальних витратах становить 783125,2 грн. Отже, загальна економія при 5-річній експлуатації котла без урахування фактору дисконтування грошових потоків становить 1901,5 тис. грн.
Висновки. В результаті проведення розрахунків економічної ефективності можна зробити висновок, що встановлення котла по спалюванню соломи є економічно, екологічно та соціально ефективним для сільської місцевості, особливо у випадках, коли відсутні інші традиційні джерела палива, а саме, у негазифікованих регіонах.
Розвиток біоенергетики приносить суспільству величезну користь, особливо доцільно встановлювати котли, що працюють на соломі у селах, де відсутня газова мережа, крім того, їх використання дає багато еколого-економічних переваг.
Список використаних джерел:
1. Енергоефективні та відновлювані джерела енергії/ Під заг . ред. А.К. Шидловського . – К.: Укр. Енциклопедія знань, 2007. – 560 с.
2. Концепція цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України “Біомаса як паливна сировина” (“Біопалива”)// Додаток 1 до постанови Президії НАН України від 28.02.2007 р. № 56 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://ittf.kiev.ua/biopalyvo/index.html.
3. Альтернативне тепло. Котли для спалювання соломи.// Агросектор №6, 2007р., с. 36-37.
4. Piece na s?om? [Електронний ресурс]. – Режим доступу: www.piecenaslome.republika.pl/sloma_txt.html#top#top .
5. Гелетуха Г.Г. Виробництво енергії з місцевих видів палива в Україні/ Г.Г. Гелетуха , Т.А. Желєзная // Науковий вісник Національного аграрного університету. – Вип. 73. – К, 2007.
6. Козловський В.О. Техніко-економічне обґрунтування та економічні розрахунки в дипломних проектах та роботах: навч . посіб. / В.О. Козловський. – Вінниця: ВДТУ, 2003. – 95с.