Энергетика будущего г. Колпашево

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательное школа №7 имени Героя Советского Союза
Николая Герасимовича Барышева» г. Колпашево

Автор: Жура Артём Андреевич, 8 класс.

Руководитель работы:
Чипизубова Любовь Владимировна, педагог дополнительного образования

Постановка проблемы

В 2011 году Европейский союз подтвердил намерение сократить выбросы парниковых газов на 80−95% к 2050 году по сравнению с уровнем 1990 года — это считается необходимым шагом для сдерживания глобального потепления ниже 2 °C.

Электросети дают сбои во всем мире. Поэтому

важно оптимизи-ровать работу за счет новых технологий

Вопросы экологии все сильнее влияют на нашу жизнь

Примерно к 2050 году альтерна-тивная энергетика станет намного дешевле и выгоднее традиционной

Возобновляемая энергетика активно развивается по всему миру

Солнце, ветер, вода, тепло земли, биотопливо – составляющие, которые подразумеваются при обсуждении возобновляемой энергии. Возобновляемая энергетика – ключ к обеспечению благоприятного будущего нашей планеты.

Солнечные станции летом в дневное время суток работают достаточно стабильно, однако не могут обеспечить такой же уровень производства энергии зимой

Производство энергии на ветряных станциях менее надежно, но средняя эффективность ветряных станций зимой выше, чем у фотоэлектрических источников

Биомасса летом «страхует» ВИЭ-ресурсы во время вечерних пиков.
Зимой используется для удовлетворения базовой нагрузки и во время
пиков потребления

При моделировании своей энергосистемы, построенной полностью на ВИЭ, мы старались учесть пики потребления и генерации электроэнергии.

Аддитивные технологии –
одни из самых передовых и востребованных во всем мире.
Аддитивные технологии –
это технологии послойного наращивания и синтеза объектов.

Они используются для создания физических моделей, прототипов, образцов, инструментальной оснастки и производства пластиковых, металлических, керамических, стеклянных, композитных компонентов и компонентов из биоматериалов.

Аддитивные технологии имеют ряд преимуществ:

Улучшенные свойства готовой продукции

Большая экономия сырья

Возможность изготовления изделий со сложной геометрией

Мобильность производства и ускорение обмена данными

На сегодняшний день и наш регион получает электроэнергию от станций, работающих на угле и газе. Очевидна необходимость в создании энергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии, являющихся экологически чистыми.

Мы решили создать модель энергосистемы будущего города Колпашево.

Гипотеза

Решение проблемы

Колпашево – это административный центр своего района с населением 20 тыс. человек.
В городе имеются: 7 небольших промышленных предприятий, 6 средних учебных заведений, предприятия сферы обслуживания, жилой сектор, содержащий как частные усадьбы, так и многоэтажки.
Энергопотребление составляет
60 млн кВт*ч в год.

Солнечные панели устанавливаются на специальные опорные конструкции, позволяющие сделать угол наклона в 40 градусов, оптимальный для нашего региона.

Солнечные, облачные и пасмурные дни в году в г.Колпашево

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м

В последнее десятилетие в городе наблюдается усиление ветра,
что связано с интенсивной вырубкой лесов. Среднегодовая скорость ветра (на высоте 10 м) – 1,9, максимальная скорость ветра – 19 м/с.

Мы расположили ветрогенераторы с учетом всех факторов: территория возле них должна быть свободной от факторов, снижающих продуктивность установки. Для своей энергосистемы мы выбрали ветровые генераторы с вертикальной осью. Они имеют ряд преимуществ.

На этой территории разместим 7 000 ветрогенераторов.
Мощность ВЭС составляет 17,5 млн кВт*ч в год.

Наш небольшой городок производит 80000 куб. м бытового мусора в год, добавляются еще отходы от лесопереработки, очистных сооружений, овощные отходы от Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук и т.д.

Если мы привлечем еще и соседние поселения, то получим мощность БЭС в количестве
12 млн кВт*ч в год.

Проект энергосистемы будущего г. Колпашево

Энергосистема г. Колпашево

Наша энергосистема производит 47,5 млн кВт*ч в год.
Для обеспечения нужд г. Колпашево не хватает еще 12,5 млн кВт*ч в год, которые будут добавляться из ЦЭС в результате автоматического переключения системы в другой режим работы, о чем потребитель даже не будет догадываться, т.к. электроэнергия будет поступать без перерывов.

Расчет стоимости энергосистемы

С учетом наших климатических условий одна солнечная панель будет производить 1800 кВт*ч электроэнергии в год. В своей СЭС мы установили 10000 солнечных панелей, а также всё сопутствующее оборудование. Таким образом стоимость СЭС составляет 356 млн руб.

ВЭС содержит 7000 ветрогенераторов с вертикальной осью, которые обойдутся нам в 3,36 млрд руб.

Строительство БЭС обойдется в 250 млн руб.

Получаем, что наша энергосистема будущего, построенная полностью на ВИЭ, стоит 3,966 млрд руб. Добавим сюда 25% на обслуживание всей системы, получаем стоимость 4,9575 млрд руб. Из официальных источников известно, что себестоимость электроэнергии выше для ВИЭ. Поэтому для расчетов мы возьмем стоимость 1 кВт*ч за 10 руб. Тогда 47,5 млн кВт*ч * 10 руб. = 475 млн руб. мы получим за год, продав выработанную электроэнергию нашей энергосистемой.

Заключение

Подсчитаем окупаемость:
4,9575 млрд руб. / 475 млн руб. = 10,4 года. Таким образом, видно, что прибыль от нашей энергосистемы мы будем получать через 10 лет.

На сегодняшний день наш регион получает электроэнергию от станций, работающих на угле и газе. Эти источники энергии быстро истощаются, а также их сжигание приводит к нарушению экологической обстановки окружающей среды.
Поэтому очевидна необходимость в создании энергетических установок, работающих на возобновляемых источниках энергии, являющихся экологически чистыми.
Мы показали возможность такого строительства в регионе, где нет явных преимуществ у каких-либо источников энергии: нет круглогодичного яркого солнца, нет сильных постоянных ветров, нет моря с приливами и отливами.
Наша энергосистема вполне жизнеспособна и экономически оправдана!