Екологічно чистий кіловат або футурологічний пекло інженера

Якихось кілька років тому вже писалися статті на тему "дешевого", екологічного кіловата електроенергії. Писалися мною і деякими колегами по цеху. Але як і раніше зустрічаються люди, які вважають, що дешевий кіловат знаходиться в сонячному світлі, в вітрі і інших підземних джоулях. І що все люди в уряді круглі дурні, що не вкладають гроші в альтернативні джерела енергії. Як було б здорово, відкрити глянцевий журнал і побачити квітучі луки Казахстану, втикані біленькими вишками вітро-генераторів або цілі плато сонячних панелей-батарей. Що б було як в Німеччині або де-небудь ще, звідки летять всі ці барвисті фотографії дармових кіловат і легкі в цей момент дихають усіма капілярами, а поруч стоїть безшумний електрокар з автопілотом. Де ти мій ТехноСтан?

І тут люди часто діляться в думках на два табори, перший - прихильники вуглеводневого палива і традиційних методів видобутку енергії. Другі свято вірять в те, що альтернативну енергетику не розвивають, через те, що уряд "гребе лопатами" і не зацікавлене в отриманні дармових кіловат. І перший і другий мають рацію по окремим тезам.

Хоча я сам заробляю собі на життя тим, що допомагаю людині дістатися до резервуарів з вуглеводнями, будучи любителем фізики, вірю, що існують альтернативні методи видобутку енергії, але це не вітряки і сонячні панелі, над чим і по сей день працюю, хоча здавалося б навіщо мені все це? Бурив б собі далі, ще моїм онукам залишиться.

Абсолютно дармової кіловат існує, але його потрібно навчитися перетворювати. От є у вас конденсатор, який безперервно заряджається (Земля) і сам розряджається досягнувши певного піку (блискавки), приблизно, в середньому 2-3 рази за кожну секунду. Як навчитися з нього відбирати енергію? - саме за цією технічним завданням, наше з вами майбутнє.

Тесла знав, Тесла робив.

Чому при підключенні заземлення, енергоеффект збільшуються, при однаковому споживанні потужності його установки? Мовчить наука.

Та й буде мовчати. Наука сидить на шиї у держави, оскаженілої натовпом нероб, що носять високі звання професорів і академіків, охороняючи фізичні святині з фанатичним консерватизмом і виховуючи нове покоління таких же.

Енергонезалежність існує, але, чи слід давати її людині? Цьому жадібному, жадібному суті, якому навіть такий, божественної волі, може виявитися мало.

Як відомо, ринок диктує лінійку товарів і послуг через попит і пропозицію. Людина, яка не освоїв це правило, може зупинитися вже на даній сходинці. Так як далі, ми з вами будемо порівнювати дешеві кіловати з невичерпних джерел енергії (сонце, вітер), з брудними і дорогими від вуглеводнів і вугілля.

Для порівняння нам знадобитися користувач. Нехай це буде людина, яка проживає у нас в країні, в квартирі з щомісячним споживанням електроенергії в 200 кВт * год.

На 2016 рік, ця людина щомісяця виплачував би суму близько 2204 тенге. Що склало б за рік 26500 тенге, відповідно до наступної лінійки тарифів:

Перші 90 кВт * год по 8.81 тенге.

Наступні 50 кВт * год по 11.29 тенге.

Ну, а все що вище 140 кВт * год, вже по 14.11 тенге за 1 кВт * год.

Що таке 1 кВт * год, а так же пік енергоспоживання.

Приблизно так само як старина Ейнштейн якось вирішив поєднати час і простір, для обліку споживаної енергії довелося ввести таку одиницю виміру, так як процес споживання йде в часі.

Наприклад, у вас є електрочайник, в основі якого, наклейка з характеристиками 220-240 Вольт, 50-60 Гц і 10 Ампер (припустимо). Якщо перемножити 220 вольт і 10 Ампер, ми отримаємо 2200 Ватт (2.2 кВт) - це потужність чайника. Якщо цей чайник пропрацює безперервно і рівно 1 годину, то він споживе 2.2 кВт * год, за які, ви віддасте енергокомпанії 2.2 * 8.81 = 19.38 тенге. Але, адже чайник не працює цілу годину, він працює від сили 4-5 хвилин 5-10 разів за день.

У кожного електроприладу є своя потужність в залежності від режиму його роботи. Найбільш витратними є нагрівальні / охолоджувальні електроприлади: чайники, холодильники, кондиціонери, електрообігрівачі.

Припустимо, ви були на роботі весь день, а в квартирі нікого не було. До цього моменту основним споживачем енергії був ваш холодильник, який працює безперервно, перемикаючись з пасивного в активний режим і назад. Але, повернувшись з роботи, ви включили електроплиту (10 Ампер), мікрохвильовку (10 Ампер), чайник (10 Ампер), пральну машину (5 Ампер), лампи освітлення (1 Ампер). Енергоспоживання вашої квартири зросла з мінімуму до максимуму, піка, 36 Ампер або 7.9 кВт. Якщо всі ці прилади пропрацюють рівно 1 годину, вони потребят 7.9 кВт * год, за що ви заплатите за тарифом, від 70 тенге і вище.

вітряки

В один прекрасний день, людина вирішила, що вистачить годувати енергокомпанії, в той час, коли навколо повно халявної енергії, та й благо ринок дає різні альтернативи, у вигляді вітряків і сонячних панелей.

- В середньому я споживаю 200 кВт * год на місяць, - думає людина. - У місяці 30 діб, 720 годин, а це значить, що 200 кВт * год / 720 годин = 0.27 кВт і є моє середнє споживання електроенергії. Буду шукати під нього вітрячок і систему накопичення і перетворення енергії потужністю в 0.27 кВт.

Розрахунок людина провів цілком собі вірний, ось тільки вітряк НЕ буде крутитися завжди і з однаковою швидкістю, так як погода мінлива, іноді протягом доби може бути повний штиль. А тому, коли людина прийшла в компанію, яка надає послуги з продажу та встановлення вітряків, йому пояснили, що навіть 0.5 кВт середньої потужності вітряка може виявитися мало. І бажано придивлятися до 1.5 кВт або навіть вище, з відповідним блоком батарей накопичувачів, що витримують піки споживання енергії і гарантують його підтримку на деякий час, поки буде слабкий вітер або штиль. Загалом, щоб ні в чому собі не відмовляти.

Людина подумав, подумав і вирішив взяти з максимальною потужністю в 1.4 кВт. відмінний вітрогенератор , Середня потужність 1 кВт, вартість 2 405 000 тенге. Все в комплекті, батареї, інвертор і дрібнота. Діаметр вітроколеса 2.8 м, 1 рік гарантії від постачальника і 20 років гарантії від виробника, на батареї 10 років.

Звучить непогано. Ну плюс там ще установка і налагодження вийде приблизно в 100 000 тенге. Разом 2 500 000 тенге. Правда потрібно знайти місце щоб розмістити 300 кг батарей і обладнання десь в приміщенні, а так само підняти його на щоглі як мінімум метрів на 7 над землею. Ах да, виробник Китай, але зате ціна стерпна!

І тут людина замислилася:

- 2 500 000 млн тенге, відразу викладу і не буде проблем з електроенергією протягом обіцяних 20 років по гарантії. А скільки міг би я купити кВт, на ці гроші у енергокомпанії, якщо я витрачаю на рік 26500 тенге? Так хрін з ним! Нехай буде навіть 35000, тенге адже постійно в падінні, ціни ростуть ....

2 500 000 тенге / 35 000 тенге в рік = 71.5 рік.

Зробивши нехитрі обчислювальні операції в голові, чоловік прийшов до висновку, що дана конструкція 71 рік не пропрацює, та й йому вже як би 46 років.

"Дивно все це. Де ж дешеві кіловати?" - думає людина.

Приходить додому, починає за столом розповідати сім'ї, мовляв ходив, порахував - дорого і не виправдано. Дивується, про що там було написано на глянцевих німецьких журналах, що дочка привезла з Німеччини.

- А ти спробуй, тато, сонячні батареї! - підказує йому дочка - Вся Німеччина живе на дармової енергії, не дурні ж вони ?!

"Ну, доча у мене розумна", - міркує батько - "Не даремно в Німеччині на енергетичному вчиться". Відправився в іншу компанію.

Сонячні батареї

ось цікава пропозиція : SES 72M 200W

Габарити панелі, 1.58 х 0.8 х 0.04 м. Тобто, площа однієї панелі 1.264 м кв. Таких панелей на мої 1.5 кВт потрібно: 1500 Ватт / 200 = 7.5 штук.

Нехай буде 7 (1.4 кВт).

Вага кожної 16 кг, а всіх панелей 16 * 7 = 112 кг.

Загальна площа 1.264 * 7 = 8.8 м кв.

Загальна вартість панелей 7 * 111 000 тенге = 777 000 тенге. І це без інверторів, накопичувачів і дріб'язку.

Виробництво Кита й, гарантія тільки від постачальника - 1 рік.

так підбираємо інвертор і акумулятори

Інвертор - 1 кВт 450 $ (148 500 тенге)

Батарея 100АН - 300 $ (99000 тенге), необхідно мінімум дві 198 000 тенге.

Разом без дріб'язку 1 123 500 тенге.

В черговий раз зробивши нехитрі математичні обчислення, людина прийшла до висновку, що економії тут немає.

1 123 500/35 000 = 32 року.

Прийшов додому чоловік, схопив знову глянсовий журнал і думає: "Ну, а як же економія і дармові кіловати? Якось же воно працює?"

Звичайно працює! Ще й як!

Альтернативні джерела енергії або міні-станції СЕС і ВЕС, дуже зручні у використанні для віддалених районів, куди економічно невигідно тягнути лінію електропередач (ЛЕП). Іншими словами ставити 100 стовпів і натягувати 2500 м дроту тільки однієї фази, щоб висвітлити один чабанський будинок з його господарством з місячним споживанням в 200-500 кВт * год - нераціонально, невигідно, інженерно дико і тупо!

★★★ Економічно невигідно = Ніхто не буде цього робити! ★★★

Зрозуміло, не маючи виробництва таких установок як сонячні батареї, вітряні генератори, акумулятори та інше у нас в країні, з власних компонентів, ми завжди будемо програвати при закупівлі цих виробів мінімум на 30-40%. Але навіть за таких умов, кВт отриманий на ТЕЦ / ТЕС / АЕС, буде виходити дешевше за вартістю, так як у нас є ресурси, такі як вуглеводневе паливо і вугілля. А з урахуванням видаються потужностей таких установок і їх терміну служби, з часом, кожен вироблений кіловат стає безкоштовним для енергокомпанії, що стимулює будівництво останніх значно краще, ніж будівництво станцій альтернативних, невичерпних джерел енергії.

Дивним є той факт, що про "дармової" електроенергії мріють громадяни держави, в якому, напевно, саме дешеву електрику в світі. Давайте розглянемо декілька країн і порівняємо вартості 1 кВт * год електроенергії. (Ціни в рублях за 1 кВт * год, дані на 2016 рік ).

І такі ціни абсолютно закономірні за умови використання "зеленої" енергетики. Наприклад, якби я жив в Німеччині, де 1 кВт * год обходився б мені в 120 тенге, я б витрачав на рік 290 600 тенге. При вартості установки вітрогенератора, описаного вище в 2 500 000 тенге, він окупився б за 9 років, при значно більшому терміні його служби.

Ось де хоч якась економія! Але, вона швидше за викликана необхідністю - Ні у Німеччині стільки вуглеводнів і вугілля.

посилання на оригінал статті (розділ розрахунку)