Экономическое обоснование создания сети стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры города Днепр

Ключевые слова: солнечная энергия для города, энергетическая независимость, альтернативная энергия для инфраструктуры города, солнечная энергия для транспорта города.

Рассмотрение данной тематики энергонезависимости крупных городов, актуальной для нашего государства, как никогда за всю его историю независимости. Но наш подход к энергонезависимости должен соблюдать наши обязательства по эффективной энергетике, предусматривающие уменьшение влияний энергетического сектора на окружающую среду. Реализация данных обязательств предусмотрена в Энергетической стратегии Украины на период до 2035 года [1], которая при сегодняшних обстоятельствах будет только усиливаться в сторону солнечной энергетики. Среди основных целевых программ указанной стратегии развития отмечается механизм оптимизации структуры энергетической сферы Украины, обусловленной энергетической безопасностью с долей возобновляемой энергетики на уровне двадцати процентов. Целью данной научной статьи является принципиальное экономическое обоснование возможности использования солнечной энергетики для обслуживания инфраструктуры города Днепр, к которой отнесены: городской электротранспорт, зарядные станции, освещение улиц, энергоснабжение предприятий связи и энергетики. Для оценки такой большой структуры будем пользоваться фундаментальным методом научных абстракций, используемым для обработки и выделения обособленных критериев, таких как средняя цена, общий объем, приведенная мощность и т.п. При этом происходит отделение от вторичных свойств опытного объекта, сосредотачиваясь на первичных свойствах этого объекта. Основным параметром, сочетающим все эти первичные свойства изучаемого объекта, является их прямой ресурсный характер, который имеет фактическую рыночную стоимость и является предметом рыночных отношений. Основными результатами данной научной статьи является получение и дальнейший аргументированный анализ ряда первичных рыночных критериев экономической целесообразности внедрения дальнейшего проектного менеджмента в направлении создания стационарных электростанций для обеспечения потребностей инфраструктуры города Днепр. Информация, полученная по результатам данной научной статьи, имеет большой вес в сфере энергетической безопасности Украины, указывая механизмы реализации части международных обязательств государства с привлечением международных инвестиционных программ, по результатам внедрения которых реальный крупный город может получить стратегическую энергонезависимость своей инфраструктуры.

В международных энергетических отношениях происходят значительные изменения в подходах к созданию энергетической повестки и политике государств: внедряется переход энергетического сектора от устаревшей конъюнктуры с ее крупными производителями, месторождениями и хранилищами ископаемого топлива, и неэффективными сетями – к обновленной модели с активной конкурентной средой, которая обеспечивает выравнивание возможностей развития для всех желающих участников энергетического рынка [1]. Эта международная повестка с ее инвестиционными ресурсами создает уникальные возможности для повышения, а со временем и обеспечения энергоэффективности украинских городов и поселений. Внедрение данных направлений ставит перед Украиной большие экономические, инфраструктурные и промышленные вызовы, давая при этом чрезвычайные возможности развития энергетической безопасности энергонезависимого государства. Кроме того, внедрение солнечной энергетики в крупных городах улучшит экологическую ситуацию как на местном, так и на государственном уровне. Сама по себе проблематика вопроса заключается в острой необходимости обеспечения потребностей стратегической инфраструктуры городов и поселений в альтернативной энергетике, имеющей значительный уровень независимости, особенно во время военных действий. Для государственной энергетической стратегии развития очень привлекательно иметь крупные города-миллионники, которые были бы энергетически стабильны, и могли собственными силами обеспечить энергетические потребности экономической составляющей города как основного концентратора рыночной деятельности [2]. В существующих крупных городах, таких как Днепр, внедрение солнечных электростанций имеет ряд проблем, таких как площади для размещения солнечных электростанций, требующих решения за счет рационального и иногда альтернативного использования существующих ресурсов. Также существуют разные подходы к реализации стратегии внедрения солнечной энергетики: государственные энергогенерирующие станции и частные энергогенерирующие станции. Также возможен комплексный подход к решению этого вопроса с сочетанием различных форм собственности, который обеспечит большую гибкость и устойчивость энергетического рынка. Решение вопроса энергонезависимости крупных городов-миллионников, достаточно молодая проблема глобализации, возникшая в новом тысячелетии после 2004 года в результате дефицитной нестабильности энергорыночных международных отношений и многократно усиленная в 2022 году в результате сложной энергетической составляющей рыночной экономики. К настоящему моменту ситуация очень сложная, фактически стала катастрофической и угрожает не только развитию, но и существованию рыночной экономики в том виде, в каком ее знали последние пятьдесят лет [3]. Анализ европейской практики внедрения альтернативных источников энергетики указывает на использование всех возможностей крупными городами-миллионниками: от геотермальных источников до автосейсмической дорожной генерации. Это обусловлено тем, что только три страны ЕС (Испания, Италия, Греция) имеют значительные возможности в солнечной генерации, а остальным странам приходится комбинировать возможности других источников возобновляемой энергетики, и повышать эффективность существующих экономических систем. Пока решение этой проблемы не имеет одного решения: каждая ситуация требует своего рецепта, поэтому пока основной фокус большинства европейских стран смещается на электроэнергию и отопление [4]. Такие меры являются вынужденными и достаточно серьезно сдерживают развитие европейских экономических и промышленных формаций, так как у каждого решения есть свои недостатки и при бездумном копировании, эти недостатки становятся больше преимуществ конкретных типов альтернативных источников энергии. Фактически, единого подхода на европейском энергетическом рынке нет, что приводит к большой стоимости внедрения разнотипных систем, поскольку эти системы носят новаторский и научно-исследовательский характер, а принцип серийного применения не используется по указанным причинам. Выводы из этого только одни и они практичные так как сложились из-за множества попыток и ошибок: каждый регион сам должен выбрать свой путь альтернативного энергообеспечения. В настоящее время на территории Украины действует ряд энергетических программ [5], но все они сосредоточены на глобальном подходе к реализации идей альтернативного энергоснабжения, которых не в полной мере обеспечивает все региональные возможности, в том числе не учитывает возможности крупных городов для реализации данных систем, а возможности таковы, и они должны учитывать все имеющиеся ресурсы. Пример такого ресурса в нашем случае для города Днепр есть площади крыш зданий, использование которой позволило бы значительно увеличить электрогенерацию и уже на втором этапе внедрять использование свободной поверхности стен зданий, соединив электрические сети батарей с повышением энергоэффективности зданий. Рассмотрим данный вопрос в приведенной научной статье и установим его экономическую целесообразность.

Для сбора, обработки и анализа данных наиболее оптимальным является метод научной абстракции, принципиальная логическая модель которого заключается в отделении от внешних и внутренних вторичных свойств исследуемого объекта, сосредотачиваясь на его основных показателях и свойствах [6]. Эта методология абстрагирования от вторичных свойств требует конкретики для анализа тех показателей, которые определены основными. Так на практике, используя абстрагирование от вторичных свойств, можно анализировать такие сложные комплексные объекты как инфраструктурные схемы крупных городов, где вторичные свойства объединяются в одну экономическую категорию – ресурс, фиксируя главные общие свойства. К примеру, каждый ресурс имеет стоимость и используется экономической моделью для создания нового продукта или товара. Таким образом, используя метод научной абстракции для экономического обоснования создания сети стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры города Днепр, получим фактическое освобождение от представлений об объекте исследования, то есть переход от частного, единичного, разового, случайного, нетипичного, кратковременного – к общему, массового, постоянного, закономерного, типичного и длительного. Этот переход позволяет изучить через общее явление, частные свойства объекта исследования. Таким образом, использованный метод научной абстракции нуждается в исследовании явлений, иметь те же явления в развитом и финальном виде. Таким образом, данный метод отвечает потребностям охвата энергетической сферы города Днепр, которая находится в развитом и финальном виде, хотя и по большей части в устаревшем. В результате использования логической модели данного метода, получим упрощение взаимосвязей между экономическими переменными, входящими в комплексные составляющие изучаемого объекта. Эти экономические переменные представляют собой натуральные финансово-экономические величины с присущей им количественной рыночной оценкой. Примером таких экономических переменных в данном случае являются объем потребления электроэнергии, объем производства электроэнергии, затраты на транспортировку электроэнергии, нормы потребления электроэнергии, стоимость единицы электроэнергии и другие показатели [7]. Вышеуказанные экономические переменные структурируются и определяются как экзогенными воздействиями, так и эндогенными факторами. Таким образом, размер затрат на производство условной единицы электрической энергии зависит от: факторов государственной энергетической политики – является экзогенным влиянием и факторов примененной технологии производства электроэнергии – является эндогенным фактором [8]. В дальнейшем рассмотрим формы метода научной абстракции, таких как: анализ и синтез, индукция и дедукция. Для практического использования форм метода научной абстракции, необходимо осуществить переход от форм метода к конкретике, а именно этапов исследования: 1) Анализ экономических показателей – это мысленное разделение объекта исследования на отдельные звенья и составляющие, сбор данных и последующая их отдельная систематизация. Фактическим результатом анализа является перечень исследованных данных для дальнейшего синтеза; 2) Синтез экономических переменных – это сочетание полученных по результатам анализа данных, носящих разрозненный и нескоординированный характер в структурированных экономических переменных; 3) Индукция экономических результатов – это выявление и создание взаимосвязей экономических переменных в конкретные взаимосвязанные закономерности, способные приводить к конечным результатам; 4) Дедукция экономических обоснований – это сравнение полученных результатов с целью получения логических выводов для дальнейшего абстрактного предположения. Упомянутое абстрактное предположение, необходимое для построения экономических моделей, с разными глубинами проникновения в экономические взаимосвязи и разными сферами охвата экономических интересов. Эти экономические модели будут напрямую использовать обоснованное абстрактное предположение, приведенное в данной статье, для реального расчета, примером которого может быть оснащение одного микрорайона города Днепр, стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры. Полученное по результатам этой научной статьи обоснованное абстрактное предположение фактически представляет собой гипотезу, то есть пробное утверждение об определенной закономерности обстоятельств и связей между явлениями и факторами энергетической сферы большого города как отдельной единицы экономической деятельности. Данная гипотеза в дальнейшем нуждается в проверке на истинность, т.е.

Опытная работа начинается с сбора и анализа данных. В нашем случае это первый этап метода научной абстракции, а именно анализ экономических показателей. При условной эксплуатации будущих солнечных электростанций на величину их энергогенерации будет влиять отклонение от оптимальных условий ряда факторов, среди которых: 1) Отклонение угла солнечного потока от заданного в эксплуатационной документации оптимального значения, влияющего на уровень энергогенерации и свидетельствующего о соблюдении оптимального режима работы; 2) Среднегодовая удельная мощность потока, зависящая в основном от географического расположения и дающая понимание об объемах энергогенерации; 3) Температура контактной поверхности, влияющая на потери в генерирующих элементах и ​​потери во время энергогенерации; 4) Влажность окружающей среды, влияющая на долговечность и срок эксплуатации энергогенерирующих элементов солнечной электростанции; 5) Запыленность окружающей среды, влияющая на периодичность обслуживания и максимальный уровень энергогенерации; 6) Коэффициент полезного действия, что напрямую влияет на уровень энергогенерации и снижается со временем эксплуатации, и свидетельствует об общей эффективности системы; 7) Коэффициент использования аккумуляторных батарей, влияющий на срок эксплуатации аккумуляторных батарей и свидетельствующий о степени их использования; 8) Коэффициент эксплуатационного обслуживания, влияющий на исправность системы и свидетельствующий о соблюдении требований эксплуатационной документации. Перейдем к сбору данных по параметрам солнечной активности [1]. Для города Днепр он составляет около ±23,5 ̊. Схема измерения отклонения солнечного угла указана на Рисунке 1.

Рисунок 1. Отклонение угла солнечного потока для города Днепр

В качестве площади расположения для энергогенерирующих элементов условно выбираем наиболее оптимальный и неиспользованный ресурс любого города – крыши построек, как жилых, так и промышленных, так коммерческих. Теперь определяем данные по среднегодовой удельной мощности солнечного потока [10]. Для Днепра он составляет в среднем за год примерно E = 1250 кВт/м2. Схема измерения солнечного потока указана на Рисунке 2, [10].

Рисунок 2. Среднегодовая удельная мощность солнечного потока в период с 2016 по 2020 год

Перейдем к сбору данных по окружающей среде. Определяем температуру контактной поверхности, которая для города Днепр согласно Глобальному солнечному атласу на Рисунке 2, составляет от -25 С до +55 С в зависимости от времени года [10]. Влажность окружающей среды составляет не более 85% в отдельные времена года. Важным параметром для города Днепр является запыленность окружающей среды, которая в зависимости от времени года составляет в среднем от 0,02 до 0,08 мг/м3.

Перейдем к сбору данных по эксплуатационным параметрам условной солнечной электростанции. Согласно информации производителей, приведенной к общему знаменателю, коэффициент полезного действия генерирующих элементов составляет от 18% до 22% в зависимости от времени года [11], [12], [13]. Коэффициент использования аккумуляторных батарей составляет от 40% до 20% в зависимости от наличия потребителей. Коэффициент эксплуатационного обслуживания составляет от 80% до 95% в зависимости от квалификации и соблюдения регламентов. Результируя полученные данные, создаем их список в Таблице 1.

Таблица 1. Основные номинальные условия окружающих факторов солнечной энергогенерации

Наименование условия

Летом

Зимой

1

Отклонение угла солнечного потока, q

+23,5 ̊

-23,5 ̊

2

Среднегодовая удельная мощность потока

1250 кВт/м2

3

Температура контактной поверхности

+55 ̊ С

-25 ̊ С

4

Влажность окружающей среды

85%

70%

5

Запыленность окружающей среды

0,08 мг/м3

0,02 мг/м3

6

Коэффициент полезного действия элементов

22%

18%

7

Коэффициент использования батарей

20%

40%

8

Коэффициент эксплуатационного обслуживания

95%

80%

Источник: составлен автором на базе приведения данных [11], [12], [13]

Важным экономическим показателем для дальнейшего сбора данных является приведенный к стоимости на единицу площади срок эксплуатации солнечных электростанций, который формируется из стоимости различных эксплуатационных компонентов солнечного энергооборудования и принимается в соответствии с опытом накопленного за производителями начиная с 2010 года [11], [12], [13].

Таблица 2. Приведенный к стоимости на единицу срок эксплуатации условной солнечной электростанции при номинальных условиях окружающих факторов энергогенерации

Наименование компонентов

Средний эксплуатационный период

Приведенная стоимость на 1 кВт/м2, в [€]

1

Фотоэлектрические панели

20 лет / 175 200 часов

240 (4х250 Вт)

2

Каркасы, крепеж, молниезащита

20 лет / 175 200 часов

120 (4 комплекта)

3

Аккумуляторные батареи, стабилизаторы

20 лет / 175 200 часов

880 (2 комплекта)

4

Системы управления электростанцией

20 лет / 175 200 часов

240 (2 комплекта)

5

Системы преобразования электроэнергии

20 лет / 175 200 часов

320 (2 комплекта)

6

Кабели, провода и клеммные соединения

20 лет / 175 200 часов

240

7

Корпуса электрооборудования

20 лет / 175 200 часов

120

8

Эксплуатационное обслуживание

20 лет / 175 200 часов

1460

Приведенная стоимость генерации на 1 кВт/м2:

20 лет / 175 200 часов

3620

Источник: составлен автором на базе приведения данных [11], [12], [13]

Получив основные экономические показатели и соотношение времени эксплуатации к ее стоимости, приведенной к площади, остается только определить эту полезную площадь генерации. Поскольку используется метод научной абстракции, то полезная площадь будет учтена далее. Перейдем к сбору данных относительно площади, на которой можно условно разместить будущие солнечные электростанции. Как предлагалось в начале раздела, целесообразно выбрать оптимальный и неиспользованный ресурс – крыши зданий, как жилых, промышленных и коммерческих. Теперь определяем количественные показатели для Днепра на Рисунке 3.

Условные обозначения:

8% – торговые центры, магазины, сепермаркеты; 22% – жилые здания выше 4 этажей; 32% – жилые здания до 4 этажей; 38% – промышленные здания и склады.

(Уважаемые коллеги, в связи с военными действиями, все приведённые данные являются ориентировочными, а план города Днепр лишен детализации, спасибо за понимание)

Рисунок 3. Тип застройки города Днепр согласно генеральному плану

Проанализировав полученные данные, предполагаем, что все владельцы зданий дали согласие на бесплатную установку на крышах солнечных электростанций. Согласно данным Генерального плана города Днепр, площадь города составляет примерно 410 км2 [14]. Из них площадь застройки территории составляет примерно 272 км². Принимаем предположение, что площадь застройки равна площади крыши зданий, игнорируя наклон крыши на зданиях, тем самым уравновешивая часть застройки, крыша которой не подходит для использования в качестве базы для энергогенерирующих панелей. То есть площадь генерации составляет примерно 272 км² и у нас есть все необходимые данные анализа для перехода в следующий этап синтеза.

Получив входные данные исследования, переходим ко второму этапу научной абстракции, а именно синтез экономических переменных. Экономическое обоснование определяется степенью экономической эффективности проекта, который отмечается из следующих синтезированных экономических переменных.

Расчет капиталовложения в строительство установки за год:

Кt = Ʃ Кбк + Ʃ Коб + Ʃ Ксуп, (1)

где: Кt – капиталовложение в строительство установки за год t, [€];

Ʃ Кбк – сумма капиталовложений в строительные конструкции, [€];

Ʃ Коб – сумма капиталовложений в отдельные элементы солнечной электростанции, [€];

Ʃ Ксуп – сумма сопутствующих капиталовложений, включающих предпроизводственные расходы, [€];

Расчет капиталовложения, приведенного во времени до начала расчетного периода:

Кн = Ʃ Кt / (1+ E) • t, (2)

где: Кн – капиталовложения, приведенные во времени до начала расчетного периода, [€];

Ʃ – сумма Тстр с шагом t=1, где Тстр это продолжительность постройки в годах [-];

Кt – капиталовложение в строительство установки за год t, [€];

Е – принятая процентная ставка (норма дисконта), [%].

Расчет затрат на амортизацию нового оборудования:

Ван = αа • Кн, (3)

где: Ван – затраты на амортизацию нового оборудования, [€];

αа – норма отчислений на амортизацию оборудования, [€];

Кн – капиталовложения, приведенные во времени до начала расчетного периода [€].

Расчет затрат на ремонт и обслуживание нового оборудования:

Врон = αро • Кн, (4)

где: Врон – затраты на ремонт и обслуживание нового оборудования, [€];

αро – норма отчислений на ремонт и обслуживание оборудования, [€];

Кн – капиталовложения, приведенные во времени до начала расчетного периода [€].

Расчет текущих затрат, связанных с эксплуатацией новых технических средств:

Ве = Ван + Врон (5)

где: Ве – текущие затраты, связанные с эксплуатацией новых технических средств, [€];

Ван – затраты на амортизацию нового оборудования, [€];

Ущерб – затраты на ремонт и обслуживание нового оборудования, [€].

Получив значение всех необходимых капиталовложений, устанавливаем, что для проектных работ для площади 272 км² необходимо израсходовать примерно 46 160 000 € с расчетом на один год. В процессе определения затрат до начала периода предположено, что проекты однотипны, одинаковой сложности и имеют полную унификацию между собой. На реализацию строительства солнечных электростанций на площади 272 км² необходимо потратить примерно 984,64 млн евро. В процессе определения затрат на сооружение установки (в дальнейшем комплекс солнечных электростанций рассматривается как одна установка) допускается, что данная установка будет сооружена за один календарный, а работы по сооружению будут однотипными, одинаковой сложности и имеют полную унификацию между собой. Переходим к синтезу экономических переменных, относящихся к доходной части:

Расчет прибыли:

П = ΔЕ — Ве, (6)

где: П – прибыль, [€];

ΔЕ – стоимость ресурсов, [€];

Ве – текущие затраты, связанные с эксплуатацией новых технических средств [€].

Расчет прироста чистого дохода:

ЧД = (П – ПМ) • (1 — Спп / 100), (7)

где: ЧД – прирост чистого дохода, [€];

П – прибыль, [€];

ПМ – налог на имущество, [€];

Спп – действующая ставка налога на прибыль, [%].

Расчет годового дохода:

Дt = ЧД — Ван, (8)

где: Дt – доход, полученный за год t, [€];

ЧД – прирост чистого дохода, [€];

Ван – затраты на амортизацию нового оборудования, [€].

Расчет чистого дисконтированного дохода:

ЧДД = Ʃ Дt / (1+ E) • t — Ве, (9)

где: ЧДД – чистый дисконтированный доход, [€];

Ʃ – сумма T с шагом t=1, [-];

Дt – доход, полученный за год t, [€];

Ве – текущие затраты, связанные с эксплуатацией новых технических средств, [€];

Е – принятая процентная ставка (норма дисконта), [%].

Расчет производился с учетом доходности зеленого тарифа в Украине, который на сегодня составляет для города Днепр и области, от 1.79 грн./кВт•ч, до 7.55 грн./кВт•ч. (без НДС). Для проведенных расчетов принимается тариф 5.0 грн./кВт•ч, то есть 0.14 €/кВт•ч, учитывающий реальную ситуацию и дальнейшее развитие экономики Украины. В таком случае срок окупаемости будет учитывать затраты на проектирование и реализацию проекта, отнесенные к годовому его доходу.

Срок окупаемости проекта:

То = Ʃ (Кt + Кн) / Дt, (10)

где: То – срок окупаемости проекта, [год];

Ʃ – сумма капиталовложений T с шагом t=1, [-];

Кt – капиталовложение в строительство установки за год t, [€];

Дt – доход, полученный за год t, [€].

Расчет коэффициента экономической эффективности:

Кэфи = То • ЧДД / (Кt+Кн), (11)

где: Кэфи – коэффициент экономической эффективности, [-];

То – срок окупаемости проекта, [год];

ЧДД – чистый дисконтированный доход, [€];

Кt – капиталовложения в строительство установки за год t, [€]

Кн – капиталовложения, приведенные во времени до начала расчетного периода [€].

(Уважаемые коллеги, в связи с военными действиями, все приведённые данные являются ориентировочными, а расчет лишен детализации, спасибо за понимание)

Полученные данные указывают, что коэффициент экономической эффективности проекта примерно равен 72%, что является достаточно умеренной величиной для инвестиционной привлекательности, однако означает, что учтены все риски. Для примера, за 2021 год приведенная стоимость генерации на 1 кВт/м2 для реально реализуемых солнечных электростанций составляла от 800 € до 1500 €, однако учитывая риски и тенденции, расчет производился с приведенной стоимость генерации на 1 кВт/м2 в 2023-2024 годах равны 3620 €. Такая тенденция уже прогнозируема, и устанавливает риски роста стоимости продукции основных мировых производителей, комплектующих к солнечной генерации и энергетике [15].

Получив синтез экономических переменных, переходим к третьему этапу научной абстракции, а именно индукции экономических результатов, то есть использованию экономических переменных в ценовых экономических моделях с получением конечных результатов, занесенных в Таблицу 3

Таблица 3. Индукция экономических результатов условной солнечной электростанции при номинальных условиях окружающих факторов энергогенерации

Шифр

Наименование параметра

Значение

1

Кt

Капиталовложения в сооружение установки за год t

984 640 000

2

Кн

Капиталовложения, приведенные во времени до начала периода

46 160 000

3

Ван

Расходы на амортизацию нового оборудования

4 154 000

4

Врон

Расходы на ремонт и обслуживание нового оборудования

1 385 000

5

Ве

Текущие расходы, связанные с эксплуатацией

5 539 000

6

П

Прибыль

61 186 000

7

ЧД

Прирост чистого дохода

93 667 000 €

8

Дt

Доход, полученный за год t

89 513 000

9

ЧДД

Чистый дисконтированный доход

67 071 000

10

То

Срок окупаемости проекта

11 лет

11

Кэфи

Коэффициент экономической эффективности проекта

72%

Источник: составлен автором на базе входных данных первого этапа и математической модели второго этапа метода научной абстракции данной статьи

Далее, проводим моделируемую индукцию срока окупаемости проекта солнечных электростанций в городе Днепр, приведенную к сроку эксплуатации этой системы, которая составляет в соответствии с гарантиями производителя не менее 20 лет. Согласно условиям Энергетической стратегии Украины, на период до 2035 года [1], экономические показатели генерации зеленой энергетики остаются достаточно привлекательными как минимум до 2035 года включительно. На процесс окупаемости будет влиять модель случайных рисков, связанных с прогнозируемыми экономическими факторами международного рынка [16]. Учитывая вышеуказанные обстоятельства, индукция экономических результатов в сроке окупаемости на весь срок эксплуатации будет выглядеть согласно Рисунку 4.

Рисунок 4. Индукция экономических результатов срока окупаемости на весь срок эксплуатации солнечных электростанций Днепра

Анализом результатов, приведенных на Рисунке 4 установлено, что вероятная экономическая ситуация с учетом глобальных рисков не представляет значительной угрозы реализации проекта, а трендовые тенденции по разнице не превышают 3% от общего капиталовложения в проект. Таким образом, по завершению трех этапов метода научной абстракции у нас все необходимое для выполнения четвертого этапа, а именно дедукции экономических обоснований реализации проекта создания сети стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры города Днепр.

Дедукция экономических обоснований для реализации проекта является четвертым завершающим этапом метода научной абстракции и заключается в анализе и сравнении полученных в предыдущих этапах научных исследований. Согласно опыту европейских государств, внедрение солнечной энергетики является индивидуальным проектом в понимании концепций и подходов и для каждого случая будет носить разный характер [17]. Поэтому начало обоснования реализации проекта проходит с анализа потребности рынка электроэнергии города Днепр, который на данный момент состоит из трех основных источников: атомной генерации, тепловой генерации и гидротехнической генерации. Солнечная генерация города составляет менее 2-3% от общего количества и существенно не влияет на общую картину энергораспределения города и. Именно под такие проекты в большинстве своем направлены программы международного кредитования и финансовой поддержки, которые предусматривают использование новых ресурсов с выходом на новые уровни технологии генерации электроэнергии [18]. Теперь подробно перейдем к рассмотрению вопроса актуальности данного энергетического проекта. Так, согласно проблематике, основным вопросом является энергообеспечение систем города Днепр, для обеспечения потребностей которых необходимо в среднем 5000 МВт•ч. Из этого затраты электроэнергии для обслуживания инфраструктуры города Днепр составляют примерно 35% от общих затрат, то есть 1750 МВт•ч. В этот объем входят: освещение улиц и территорий, городской электрический транспорт (метро, ​​трамвай, троллейбус), стратегические объекты (водоканал, газовые сети, связь, интернет) и другие системы (лифты, заправочные и зарядные станции). В этот объем не входят железнодорожная инфраструктура, имеющая собственные источники питания. В этом случае объем будущего солнечного поколения стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры города Днепр составляет согласно третьему этапу примерно 2230 МВт•ч, что полностью обеспечивает потребности города в питании инфраструктуры и ее объектов в соответствии со средними и абсолютными пиковыми значениями нагрузки.

(Уважаемые коллеги, в связи с военными действиями, все приведённые данные являются ориентировочными, а расчет лишен детализации, спасибо за понимание)

Обоснование реализации проекта в соответствии с суточным графиком энергообеспечения инфраструктуры города Днепр состоит в том, что в отличие от общего графика энергообеспечения, график энергообеспечения инфраструктуры города имеет две большие однотипные пиковые нагрузки, по 4 часа каждое, которые приходятся на утреннее и вечернее время перемещения населения города на работу и с работы. Пиковые нагрузки имеют значительные отклонения от четкого закономерного распределения, и описываются не четкой логикой моделью. В связи с чем большим преимуществом солнечной генерации является оперативное изменение величины генерации для обеспечения необходимой нагрузки. Согласно Рисунку 4, есть перечень экономических результатов срока окупаемости на весь срок эксплуатации солнечных электростанций города Днепр, из которого видно, что срок окупаемости 11 лет, полностью устраивает инвестиционную целесообразность данного проекта, поскольку условия Энергетической стратегии Украины истекают в 2036 году. Данный срок окупаемости в 11 лет нормальный для европейской практики внедрения аналогичных проектов и имеет инвестиционную целесообразность [18]. В объемах сравнительного анализа европейской практики при определении наиболее выгодного варианта вложений используется также коэффициент экономической эффективности проекта, который для данного проекта имеет значение на уровне 72%, что в свою очередь означает средневысокий уровень экономической привлекательности. Следует отметить, что согласно европейской практике инвестиционного проектирования данный экономический параметр используется только для проведения комплексного анализа, а срок окупаемости, как отдельный главный экономический фактор эффективности, почти не используется. Исключением использования срока окупаемости, как отдельного главного экономического фактора эффективности, являются условия инвестирования, когда проект ориентирован на быстрый возврат инвестиций: к примеру, это может быть маленькая солнечная станция частного дома. Поэтому сам по себе коэффициент экономической эффективности проекта выше 70% уже экономически целесообразным и привлекательным. Однако следует считать, что в европейской практике инвестирование, при прочих равных условиях и возможностях, инвестиционный выбор отдается тем проектным предложениям, имеющим наибольший коэффициент экономической эффективности, а значит, наименьший срок окупаемости проекта [19]. Поскольку основы реализации данного проекта базируются на заемном финансировании, чрезвычайно важно, чтобы срок окупаемости был не больше, чем период предоставления и обслуживания внешними заимствованиями. В нашем случае, когда срок окупаемости составляет 11 года, а большинство заимствований от международных организаций составляет не более 10 лет, то согласно Рисунку 4 в 2035 и 2036 годах потребуется поддержка государства на уровне 20 000 000 €, что вполне возможно в рамках кредитования Украиной своих энергетических проектов и не составляет инвестиционной проблемы в целом [1].

Кроме очевидных экономических мотиваций, создание сети стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры города Днепр имеет большой социальный и экологический потенциал: внедрение данного проекта солнечной энергетики имеет смысл с точки зрения сбережения на коммунальных счетах, за счет уменьшения затрат на генерацию электроэнергии, что для обычного пользователя будет составлять скидку от 10% до 20% на использование ряда коммунальных ресурсов (электроэнергия, вода, газ, связь, отопление). Кроме того, одним из стратегических преимуществ внедрения данного проекта является обеспечение энергетической независимости инфраструктуры города Днепр от поставщиков электроэнергии, уменьшая зависимость импорта иностранных энергетических ресурсов. Таким образом, при наступлении чрезвычайных энергетических ситуаций жители города будут иметь гарантированный базовый уровень услуг. Например, питание очередного электротранспорта, водоснабжения, питания морозильных камер пищевого звена, и питание электрической энергией медицинских учреждений и учреждений связи. Кроме указанной независимости, энергосистема солнечных электростанций за счет аккумуляторов автономна на случай нештатных ситуаций, и обеспечивает устойчивость инфраструктуры и инфраструктурных объектов в случае нестабильной работы внешних энергетических цепей города Днепр. Примером такой ситуации может быть повреждение в ночное время энергосети, что в обычном случае превзойдёт к аварийной ситуации городского масштаба, но за счет автономности статических солнечных электростанций города будет преодолено почти без ограничений. Рассматривая данный проект реализации статических солнечных электростанций для питания инфраструктуры города Днепр, и по сравнению с другими типами генерации, следует отметить, что будущие солнечные электростанции нейтральны по выделениям улицу на 1 кВт•ч, что делает их использование целесообразными в ближайшие 20-30 лет. и предоставляет значительное экономическое преимущество товарам и услугам, которые будут произведены и предоставлены городом Днепром, поскольку при экспорте такие товары не будут испытывать экономическое налоговое давление с точки зрения экологического международного законодательства [20].

Подытоживая вышесказанное, следует отметить, что проект чрезвычайно масштабен и его реализация в реальном разрезе скорее всего будет проходить этапами в зависимости от объемов финансирования энергоэффективных программ инвестиционными фондами. Но любая большая цель начинается с намерения, имеющего этап первого обоснования, так называемой инвестиционной разведки, к которой данная научная статья будет чрезвычайно полезна и позволит начинать не с нуля, а с некоторого фундамента. Само по себе обоснование для реализации проекта методом дедукции свою функцию выполнило в объеме экономического метода научной абстракции и дальнейшее развитие данной тематики предполагается уже в конкретных проектных работах, где предположения будут заменены измерениями и чертежами. Поэтому для логического завершения научной работы перейдем к выводам данной статьи.

Проведенное экономическое обоснование создания сети стационарных солнечных электростанций для обслуживания инфраструктуры города Днепра, дошло до своей логической цели, и, используя научные методы, подтвердило в первом приближении целесообразность создания такой энергогенерирующей модели. Установленными преимуществами данной статьи, для такой системы солнечных станций являются: энергетическая независимость, условная автономность, высокая экологичность, простота обслуживания и ремонта, и низкая стоимость генерации электрической энергии. Внедрение данной системы солнечного поколения укрепит существующую энергосистему города Днепр, увеличив ее стабильность, а также уменьшит тарифную нагрузку на жителей города с улучшением экологической ситуации. Отдельным преимуществом такой системы является ее высокая стратегическая важность во время чрезвычайных ситуаций и военных действий, способных полностью разрушить обычную систему энергоснабжения любого города, но не способных полностью уничтожить разнесенные по зданиям разного назначения тысячи малых солнечных электростанций, которые могут быть использованы как для питания жилых. зданий, и для питания медицинских учреждений или стратегических предприятий. Полная унификация такой системы статических солнечных электростанций позволяет в кратчайшие сроки производить замену и ремонт элементов электрических станций. Кроме того, есть реальные возможности по привлечению средств на дальнейшее проектирование и реализацию системы от международных финансовых учреждений, таких как Международный банк реконструкции и развития, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии и другие. Ввод в действие данной системы стационарных солнечных электростанций целесообразно с открытием в городе Днепр завода по производству комплектующих для частичной локализации, что создаст новые рабочие места и удешевит обслуживание на период эксплуатации солнечной станции. Поэтому следует в дальнейшем продолжать популяризацию данного направления и искать инвестиции в реализацию этого и подобных проектов, поскольку у них будет будущее, особенно в таких сложных энергетических обстоятельствах, которые уже прогнозируют аналитические центры европейских финансовых организаций на ближайшие пятьдесят лет.

Дмитрий Ключников

Источники информации и ссылки на литературу (язык оригинала)

1. Міністерство енергетики України, Звітність з реалізації етапів урядової програми України «Енергетична стратегія України на період до 2035 року» (2021), http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/control/uk/publish/article?art_id=245239564&cat_id=245239555.

2. Верховна Рада України, Закон України Про альтернативні джерела енергії (2021), https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/555-15#Text.

3. International Renewable Energy Agency (IRENA), Renewable Power Generation Costs in 2021 (2022), https://www.irena.org/publications/2022/Jul/Renewable-Power-Generation-Costs-in-2021.

4. International Energy Agency (IEA), Analysis report (2022), https://www.iea.org/analysis.

5. Міністерство енергетики України, «Розвиток відновлюваної енергетики в Україні» (2021), https://saee.gov.ua/uk/activity/mizhnarodne-spivrobitnytstvo/proekty.

6. Г. Г. Стрелкова, М. М. Федосенко, А. І. Замулко, О. С. Іщенко (2019) Основи наукових досліджень. Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка, Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 120 с.

7. Міністерство енергетики України, Сонячна енергетика, Фінансова модель сонячної електростанції потужністю 1 МВт (2021), https://saee.gov.ua/uk/activity/vidnovlyuvana-enerhetyka.

8. International Energy Agency (IEA), Special Report on Solar PV Global Supply Chains (2022), https://www.iea.org/reports/solar-pv-global-supply-chains.

9. International Energy Agency (IEA), Renewable electricity (2021), https://www.iea.org/reports/solar-pv-global-supply-chains.

10. Global Solar Atlas (2022), https://globalsolaratlas.info/map?c=48.908059,28.839111,6.

11. Siemens Aktiengesellschaft, Manufacture solar panels more efficiently and more sustainably (2022), https://new.siemens.com/global/en/markets/machinebuilding/solar-production-machines.html.

12. Schneider Electric Global, Homaya Solar Home Systems (2022), https://www.se.com/ww/en/product-category/8500-home-systems.

13. ABB Group, Solar power solutions, (2022), https://new.abb.com/solar.

14. Дніпровська міська Рада, Генеральний план розвитку міста Дніпро до 2026 року (2022), https://dniprorada.gov.ua/uk/articles/item/9178/generalnij-plan-rozvitku-mista-dnipropetrovska-do-2026-roku.

15. European Bank for Reconstruction and Development (EBRD), Green financing accounts for

majority of 2021 investments (2022), https://www.ebrd.com/news/publications/annual-report/annual-review-2021.html.

16. World Bank Group, Global Economic Prospects (2022), https://www.worldbank.org/en/publication/global-economic-prospects

17. International Energy Agency (IEA), Renewable electricity capacity growth by technology, main and accelerated cases (2022), https://www.iea.org/fuels-and-technologies/solar.

18. European Bank for Reconstruction and Development (EBRD), Project Finance Glossary (2022), https://www.ebrd.com/news/publications/essays-and-glossaries/project-finance-glossary-englishrussian-and-russianenglish.html.

19. European Bank for Reconstruction and Development (EBRD), Project investments are at the heart of our operations (2022), https://www.ebrd.com/work-with-us/project-finance.html.

20. European Commission, Carbon dioxide and Nitrogen management and valorisation (2022), https://ec.europa.eu/info/funding-tenders/opportunities/portal/screen/opportunities/topic-details/horizon-eic-2022-pathfinderchallenges-01-01

Узнавайте первыми самые свежие новости железнодорожной отрасли в Украине и мире на нашей странице в Facebook, канале в Telegram, читайте журнал Railway Supply онлайн.



Разместите рекламу на портале и в журнале Railway Supply. Подробная информация в Railway Supply media kit