Економічне обґрунтування створення мережі стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури міста Дніпро

Ключові слова: сонячна енергія для міста, енергетична незалежність міста, альтернативна енергія для інфраструктури міста, сонячна енергія для транспорту міста.

Розгляд даної тематики енергонезалежності великих міст, актуальній для нашої держави, як ніколи за всю її історію незалежності. Але наш підхід до енергонезалежності має дотримуватись наших зобов’язань по ефективній енергетиці, що передбачають зменшення впливів енергетичного сектору на навколишнє середовище. Реалізацію даних зобов’язань передбачено у Енергетичній стратегії України на період до 2035 року [1], яка за сьогоднішніх обставин буде тільки посилюватись у бік сонячної енергетики. Серед основних цільових програм вказаної стратегії розвитку, зазначається механізм оптимізації структури енергетичної сфери України, обумовленої енергетичною безпекою з часткою відновлювальної енергетики на рівні двадцяти відсотків. Метою даної наукової статті, є принципове економічне обґрунтування можливості використання сонячної енергетики для обслуговування інфраструктури міста Дніпро, до якої віднесено: міський електротранспорт, зарядні станції, освітлення вулиць, енергопостачання підприємств зв’язку та енергетики. Для оцінювання такої великої структури будемо користуватись фундаментальним методом наукових абстракцій, що буде використовується для обробки і виділення відокремлених критеріїв, таких як середня ціна, загальний обсяг, приведена потужність і тому подібне. При цьому проходить відокремлення від вторинних властивостей дослідного об’єкту, зосереджуючись на первинних властивостях цього об’єкту. Основним параметром що поєднує всі ці первинні властивості досліджуваного об’єкту є їх прямий ресурсних характер, який має фактичну ринкову вартість і є предметом ринкових відносин. Основними результатами даної наукової статті є отримання та подальший аргументований аналіз ряду первинних ринкових критеріїв економічної доцільності впровадження подальшого проектного менеджменту в напрямку створення стаціонарних сонячних електростанції для забезпечення потреб інфраструктури міста Дніпро. Інформація, отримана за результатами даної наукової статті, має велику вагу в сфері енергетичної безпеки України, вказуючи механізми реалізації частини міжнародних зобов’язань держави з залученням міжнародних інвестиційних програм, за результатами впровадження яких, реальне велике місто може отримати стратегічну енергонезалежність своєї інфраструктури.

У міжнародних енергетичних відносинах відбуваються значні зміни у підходах з створення енергетичної повістки та політики держав: впроваджується перехід енергетичного сектору від застарілої кон’юнктури з її великими виробниками, родовищами та сховищами викопного палива і неефективними мережами – до оновленої моделі з активним конкурентним середовищем, яке забезпечує вирівнювання можливостей розвитку для всіх охочих учасників енергетичного ринку [1]. Ця міжнародна повістка з її інвестиційними ресурсами, створює унікальні можливості для підвищення, а з годом і забезпечення енергоефективності українських міст та поселень. Впровадження даних напрямків, ставить перед Україною великі економічні, інфраструктурні та промислові виклики, даючи при цьому – надзвичайні можливості розвитку енергетичної безпеки енергонезалежної держави. Крім того, впровадження сонячної енергетики у великих містах покращить екологічну ситуацію як в місцевому рівні, так і на державному рівні. Сама по собі проблематика питання полягає в гострій необхідності забезпечення потреб стратегічної інфраструктури міст та поселень в альтернативній енергетиці, що має значний рівень незалежності, особливо під час військових дій. Для державної енергетичної стратегії розвитку, дуже привабливо мати великі міста-мільйонники, які б були енергетично стабільні, та могли власними силами забезпечити енергетичні потреби економічної складової міста, як основного концентратора ринкової діяльності [2]. В існуючих великих містах, таких як місто Дніпро, впровадження сонячних електростанцій має ряд проблем, таких як площі для розміщення сонячних електростанцій, які потребують вирішення за рахунок раціонального та подекуди альтернативного використання існуючих ресурсів. Також існують різні підходи до реалізації стратегії впровадження сонячної енергетики: державні енергогенеруючі станції, та приватні енергогенеруючі станції. Також можливий комплексний підхід по вирішення цього питання, з поєднанням різних форм власності, котрий забезпечить більшу гнучкість та стійкість енергетичного ринку. Вирішення питання енергонезалежності великих міст-мільйонників, досить молода проблема глобалізації, що виникла в новому тисячоріччі після 2004 року в наслідок дефіцитної нестабільності енергоринкових міжнародних відносин і багатократно посилена у 2022 році в наслідок складної енергетичної складової ринкової економіки. На цей момент ситуація із складної, фактично стала катастрофічною і загрожує не тільки розвитку, а і існуванню ринкової економіки в том вигляді, в якому її знали останні п’ятдесят років [3]. Аналіз європейської практики впровадження альтернативних джерел енергетики, вказує на використання усіх можливостей великими містами-мільйонниками: від геотермальних джерел, до автосейсмічної дорожньої генерації. Це зумовлено тим, що здебільшого тільки три країни ЕС (Іспанія, Італія, Греція) мають значні можливості в сонячній генерації, а решті країн доводиться комбінувати можливості інших джерел відновлювальної енергетики, та підвищувати ефективність існуючих економічних систем. Наразі вирішення цієї проблеми не має одного рішення: кожна ситуація потребує свого рецепту, тому поки що основний фокус більшості європейських країн зміщується на електроенергію та опалення [4]. Таки заходи є вимушеними і досить серйозно стримують розвиток європейських економічних і промислових формацій, через те, що у кожного рішення є свої недоліки і при бездумному копіюванні ці недоліки стають більшими за переваги конкретних типів альтернативних джерел енергії. Фактично, єдиного підходу на європейському енергетичному ринку немає, що призводить до великої вартості впровадження різнотипних систем, оскільки ці системи мають новаторський і науково-дослідний характер, а принцип серійного застосування не використовується по вказаним причинам. Висновки з цього є лише одні і вони є практичними так як склалися через безліч спроб і помилок: кожний регіон сам має обрати свій шлях альтернативного енергозабезпечення. На даний момент, на території України діє ряд енергетичних програм [5], але всі вони зосереджені на глобальному підході до реалізації ідей альтернативного енергопостачання, яких не в повній мірі забезпечує всі регіональні можливості, в тому числі не враховує можливості великих міст для реалізації даних систем, а можливості такі є і вони мають враховувати усі наявні ресурси. Приклад такого ресурсу в нашому випадку для міста Дніпро, є площі дахів будівель, використання котрої дозволило би значно збільшити електрогенерацію і вже на другому етапі впроваджувати використання вільної поверхні стін будівель, поєднавши електричні мережі батарей з підвищенням енергоефективності будівель. Розглянемо дане питання в приведеній науковій статті, та встановимо його економічну доцільність.

Для збору, обробки та аналізу даних, найбільш оптимальним є метод наукової абстракції, принципова логічна модель якого, полягає у відокремленні від зовнішніх та внутрішніх вторинних властивостей дослідного об’єкту, зосереджуючись на його основних показниках та властивостях [6]. Ця методологія абстрагування від вторинних властивостей потребує конкретики для аналізу тих показників що визначені основними. Так на практиці, використовуючи абстрагування від вторинних властивостей можливо аналізувати такі складні комплексні об’єкти як інфраструктурні схеми великих міст, де вторинні властивості об’єднуються в одно економічну категорію – ресурс, фіксуючи головні спільні властивості. Для прикладу, кожний ресурс має вартість і використовується економічною моделлю для створення нового продукту, чи товару. Таким чином, використовуючи метод наукової абстракції для економічного обґрунтування створення мережі стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури міста Дніпро, отримаємо фактичне звільнення від уявлень про об’єкт дослідженні, тобто перехід від приватного, одиничного, разового, випадкового, нетипового, короткочасного – до загального, масового, постійного, закономірного, типового, та тривалого. Цей перехід дозволяє вивчити через загальне явище, часткові властивості об’єкту дослідження. Таким чином, використаний метод наукової абстракції потребує для дослідження явищ, мати ті самі явища в розвиненому і фінальному вигляді. Таким чином даний метод відповідає потребам охоплення енергетичної сфери міста Дніпро, яка знаходиться в розвиненому і фінальному вигляді, хоча і здебільшого в застарілому. В результаті використання логічної моделі даного методу, отримаємо спрощення взаємозв’язків між економічними змінними, що входять до комплексних складових досліджуваного об’єкту. Ці економічні змінні є натуральними фінансово-економічними величинами з притаманною їм кількісною ринковою оцінкою. Прикладом таких економічних змінних в даному випадку є: обсяг споживання електроенергії, обсяг виробництва електроенергії, витрати на транспортування електроенергії, норми споживання електроенергії, вартість одиниці електроенергії та інші показники [7]. Вищевказані економічні змінні, структуруються і визначаються як екзогенними впливами, так і ендогенними факторами. Таким чином, розмір витрат на виробництво умовної одиниці електричної енергії залежить від: чинників державної енергетичної політикиє екзогенним впливом, та чинників застосованої технології виробництва електроенергії – є ендогенним фактором [8]. В подальшому, розглянемо форми методу наукової абстракції, таких як: аналіз та синтез, індукція та дедукція. Для практичного використання форм методу наукової абстракції, необхідно здійснити перехід від форм методу до конкретики, а саме етапів дослідження: 1) Аналіз економічних показників – це уявне розділення об’єкту дослідження на окремі ланки та складові, сбір даних та наступне їх окрема обробка ти систематизація. Фактичним результатом аналізу, є перелік досліджених даних для подальшого синтезу; 2) Синтез економічних змінних – це поєднання отриманих за результатами аналізу даних, які носять розрізнений і нескоординований характер у структуровані економічні змінні; 3) Індукція економічних результатів – це виявлення і створення взаємозв’язків економічних змінних у конкретні взаємопов’язані закономірності, які здатні приводити до кінцевих результатів; 4) Дедукція економічних обґрунтувань – це порівняння отриманих результатів з метою отримання логічних висновків для подальшого абстрактного припущення. Згадане абстрактне припущення, необхідне для побудови економічних моделей, з різними глибинами проникнення у економічні взаємозв’язки, та різними сферами охоплення економічних інтересів. Ці згадані економічні моделі будуть напряму використовувати обґрунтоване абстрактне припущення, наведене в даній статті, для реального розрахунку, прикладом якого може бути оснащення одного мікрорайону міста Дніпро, стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури. Отримане за результатами цієї наукової статті обґрунтоване абстрактне припущення фактично являє собою гіпотезу, тобто пробне твердженнями про певну закономірність обставин та зв’язків між явищами та факторами енергетичної сфери великого міста, як окремої одиниці економічної діяльності. Дана гіпотеза в подальшому потребує перевірки на істинність, тобто верифікації, та згодом з комплексного підходу створюється теорія з сум, об’єднаних одним принциповим методологічним підходом до наукових положень економічної теорії.

Дослідна робота починається з збору та налізу даних. В нашому випадку це перший етап методу наукової абстракції, а саме аналіз економічних показників. Під час умовної експлуатації майбутніх сонячних електростанції на величину їх енергогенерації буде впливати відхилення від оптимальних умов ряду факторів, серед яких: 1) Відхилення кута сонячного потоку від заданого в експлуатаційній документації оптимального значення, що впливає на рівень енергогенерації і свідчить про дотримання оптимального режиму роботи; 2) Середньорокова питома потужність потоку, що залежить здебільшого від географічного розташування і дає розуміння на про об’єми енергогенерації; 3) Температура контактної поверхні, що впливає на втрати у генеруючих елементах і втрати під час енергогенерації; 4) Вологість навколишнього середовища, що впливає на довговічність і термін експлуатації енергогенеруючих елементів сонячної електростанції; 5) Запиленість навколишнього середовища, що впливає на періодичність обслуговування та максимальний рівень енергогенерації; 6) Коефіцієнт корисної дії, що напряму впливає на рівень енергогенерації і знижується з часом експлуатації, та свідчить про загальну ефективність системи; 7) Коефіцієнт використання акумуляторних батарей, що впливає на термін експлуатації акумуляторних батарей і свідчить про ступінь їх використання; 8) Коефіцієнт експлуатаційного обслуговування, що впливає на справність системи і свідчить про дотримання вимог експлуатаційної документації. Перейдемо до збору даних стосовно параметрів сонячної активності [1]. Для міста Дніпро він складає приблизно ±23,5 ̊. Схема вимірювання відхилення кута сонячного потоку вказана на Рисунку 1.

Рисунок 1. Відхилення кута сонячного потоку для міста Дніпро

В якості площі розташування для енергогенеруючих елементів умовно обираємо найбільш оптимальний і невикористаний ресурс будь-якого міста – дахи будівель, як жилих, так і промислових, так комерційних. Тепер визначаємо данні стосовно середньорокової питомої потужності сонячного потоку [10]. Для міста Дніпро він складає в середньому за рік приблизно E = 1250 кВт/м2. Схема вимірювання сонячного потоку вказана на Рисунку 2, [10].

Рисунок 2. Середньорокова питома потужність сонячного потоку в період з 2016 по 2020 рік

Перейдемо до збору даних стосовно навколишнього середовища. Визначаємо температуру контактної поверхні, яка для міста Дніпро згідно Глобального сонячного атласу на Рисунку 2, складає від -25 ̊ С, до +55 ̊ С в залежності від пори року [10]. Вологість навколишнього середовища, складає не більше 85% в окремі пори року. Важливим параметром для міста Дніпро є запиленість навколишнього середовища, яка залежності від пори року, складає в середньому від 0,02 до 0,08 мг/м3.

Перейдемо до збору даних стосовно експлуатаційних параметрів умовної сонячної електростанції. Відповідно до інформації виробників, приведеної до спільного знаменника, коефіцієнт корисної дії генеруючих елементів, складає від 18%, до 22% в залежності від пори року [11], [12], [13]. Коефіцієнт використання акумуляторних батарей, складає від 40%, до 20% в залежності від наявності споживачів. Коефіцієнт експлуатаційного обслуговування, складає від 80%, до 95% в залежності від кваліфікації і дотримання регламентів. Результуючий отримані данні, створюємо їх перелік у Таблиці 1.

Таблиця 1. Основні номінальні умови навколишніх факторів сонячної енергогенерації

Найменування умови

Влітку

Взимку

1

Відхилення кута сонячного потоку, q

+23,5 ̊

-23,5 ̊

2

Середньорокова питома потужність потоку

1250 кВт/м2

3

Температура контактної поверхні

+55 ̊ С

-25 ̊ С

4

Вологість навколишнього середовища

85%

70%

5

Запиленість навколишнього середовища

0,08 мг/м3

0,02 мг/м3

6

Коефіцієнт корисної дії елементів

22%

18%

7

Коефіцієнт використання батарей

20%

40%

8

Коефіцієнт експлуатаційного обслуговування

95%

80%

Джерело: складено автором на базі приведення даних [11], [12], [13]

Важливим економічним показником для подальшого збору даних є приведений до вартості на одиницю площі термін експлуатації сонячних електростанцій, який формується з вартості різних експлуатаційних компонентів сонячного енергообладнання, та приймається відповідно до досвіду накопиченого за виробниками починаючи з 2010 року [11], [12], [13].

Таблиця 2. Приведений до вартості на одиницю термін експлуатації умовної сонячних електростанцій за номінальних умов навколишніх факторів енергогенерації

Найменування компонентів

Середній експлуатаційний період

Приведена вартість на 1 кВт/м2, в [€]

1

Фотоелектричні панелі

20 років / 175 200 годин

240 (4х250 Вт)

2

Каркаси, кріплення, блискавкозахист

20 років / 175 200 годин

120 (4 комплекти)

3

Акумуляторні батареї, стабілізатори

10 років / 175 200 годин

880 (2 комплекта)

4

Системи керування електростанцією

10 років / 175 200 годин

240 (2 комплекта)

5

Системи перетворення електроенергії

10 років / 175 200 годин

320 (2 комплекта)

6

Кабелі, дроти та клемні з’єднання

20 років / 175 200 годин

240

7

Корпуси електрообладнання

20 років / 175 200 годин

120

8

Експлуатаційне обслуговування

20 років / 175 200 годин

1460

Приведена вартість генерації на 1 кВт/м2:

20 років / 175 200 годин

3620

Джерело: складено автором на базі приведення даних [11], [12], [13]

Отримавши основні економічні показники, та співвідношення часу експлуатації до її вартості приведену до площі, лишається тільки визначити цю саму корисну площу генерації. Оскільки використовується метод наукової абстракції, то корисна площа буде врахована далі.

Перейдемо до збору даних стосовно площі на якій можна умовно розташувати майбутні сонячні електростанції. Як пропонувалось на початку розділу, доцільно обрати оптимальний і невикористаний ресурс – дахи будівель, як жилих, промислових і комерційних. Тепер визначаємо кількісні показники для міста Дніпро на Рисунку 3.

Умовні позначення:

8% – торгівельні центри, магазини, сепермаркети; 22% – житлові будівлі вище 4 поверхів; 32% – житлові будівлі до 4 поверхів; 38% – промислові будівлі і склади.

(Шановні колеги, в зв’язку з військовими діями, усі невидені данні є орієнтовними, а план міста Дніпро позбавлено деталізації, дякуємо за розуміння)

Рисунок 3. Тип забудови міста Дніпро згідно генерального плану

Проаналізувавши отримані данні, припускаємо що всі власники будівель дали згоду на безкоштовне встановлення на дахах сонячних електростанції. Відповідно до даних Генерального плану міста Дніпро, площа міста складає приблизно 410 км², [14]. З них, площа забудови території складає приблизно 272 км². Приймаємо припущення, що площа забудови рівна площі даху будівель, ігноруючи нахил даху на будівлях, ти самим урівноважуючи частину забудови дах якої не підходить для використання у якості бази для енергогенеруючих панелей. Тобто, площа генерації складає приблизно 272 км² і в нас є всі необхідні данні аналізу для переходу у наступний етап синтезу.

Отримавши вхідні дані дослідження, переходимо до другого етапу наукової абстракції, а саме синтез економічних змінних. Економічне обґрунтування визначається студінню економічної ефективності проекту, який зазначається з наступних синтезованих економічних змінних.

Розрахунок капіталовкладення в спорудження установки за рік:

Кt = Ʃ Кбк + Ʃ Коб + Ʃ Ксуп, (1)

де: Кt – капіталовкладення в спорудження установки за рік t, [];

Ʃ Кбк – сума капіталовкладень в будівельні конструкції, [];

Ʃ Коб – сума капіталовкладень в окремі елементи сонячної електростанції, [];

Ʃ Ксуп – сума супутніх капіталовкладень, які включають передвиробничі витрати, [];

Розрахунок капіталовкладення, наведеного в часі до початку розрахункового періоду:

Кн = Ʃ Кt / (1+ E) • t, (2)

де: Кн – капіталовкладення, наведені в часі до початку розрахункового періоду, [];

Ʃ – сума Тстр з кроком t=1, де Тстр це тривалість спорудження в роках [];

Кt – капіталовкладення в спорудження установки за рік t, [];

Е – прийнята процентна ставка (норма дисконту), [%].

Розрахунок витрат на амортизацію нового обладнання:

Ван = αа • Кн, (3)

де: Ван – витрати на амортизацію нового обладнання, [];

αа – норма відрахувань на амортизацію обладнання, [];

Кн – капіталовкладення, наведені в часі до початку розрахункового періоду, [].

Розрахунок витрат на ремонт та обслуговування нового обладнання:

Врон = αро • Кн, (4)

де: Врон – витрати на ремонт та обслуговування нового обладнання, [];

αро – норма відрахувань на ремонт та обслуговування обладнання, [];

Кн – капіталовкладення, наведені в часі до початку розрахункового періоду, [].

Розрахунок поточних витрат, пов’язаних з експлуатацією нових технічних засобів:

Ве = Ван + Врон (5)

де: Ве – поточні витрати, пов’язані з експлуатацією нових технічних засобів, [];

Ван – витрати на амортизацію нового обладнання, [];

Врон – витрати на ремонт та обслуговування нового обладнання, [].

Отримавши значення усіх необхідних капіталовкладень, встановлюємо, що для проектних робіт для площі 272 км² необхідно витратити приблизно 46 160 000 € з розрахунком на один рік. В процесі визначення витрат до початку періоду припущено, що проекти є однотипними, однакової складності і мають повну уніфікацію між собою. На реалізацію будівництва сонячних електростанцій на площі 272 км² необхідно витратити приблизно 984 640 000 €. В процесі визначення витрат на спорудження установки (в подальшому комплекс сонячних електростанцій розглядається як одну установка) допускається, що дана установка буде споруджена за один календарний, а роботи по її спорудженню будуть однотипними, однакової складності і мають повну уніфікацію між собою. Переходимо до синтезу економічних змінних що відносяться до доходної частини:

Розрахунок прибутку:

П = ΔЕ – Ве, (6)

де: П – прибуток, [];

ΔЕ – вартість ресурсів, [];

Ве – поточні витрати, пов’язані з експлуатацією нових технічних засобів, [].

Розрахунок приросту чистого доходу:

ЧД = (П – ПМ) • (1 – Спп / 100), (7)

де: ЧД – приріст чистого доходу, [];

П – прибуток, [];

ПМ – податок на майно, [];

Спп – діюча ставка податку на прибуток, [%].

Розрахунок річного доходу:

Дt = ЧД – Ван, (8)

де: Дt – дохід, що одержаний за рік t, [];

ЧД – приріст чистого доходу, [];

Ван – витрати на амортизацію нового обладнання, [].

Розрахунок чистого дисконтованого доходу:

ЧДД = Ʃ Дt / (1+ E) • t – Ве, (9)

де: ЧДД – чистий дисконтований дохід, [];

Ʃ – сума T з кроком t=1, [];

Дt – дохід, що одержаний за рік t, [];

Ве – поточні витрати, пов’язані з експлуатацією нових технічних засобів, [];

Е – прийнята процентна ставка (норма дисконту), [%].

Розрахунок проводився з урахуванням доходності зеленого тарифу в Україні, який станом на сьогодні складає для міста Дніпро і області, від 1.79 грн./кВт•год, до 7.55 грн./кВт•год. (без ПДВ). Для проведених розрахунків приймається тариф 5.0 грн./кВт•год, тобто 0.14 /кВт•год, який враховує реальну ситуацію та подальший розвиток економіки України. В такому випадку, термін окупності буде враховувати витрати на проектування і реалізацію проекту, віднесені до річного його доходу.

Термін окупності проекту:

То = Ʃ (Кt + Кн) / Дt, (10)

де: Тотермін окупності проекту, [рік];

Ʃ – сума капіталовкладень T з кроком t=1, [];

Кt – капіталовкладення в спорудження установки за рік t, [];

Дt – дохід, що одержаний за рік t, [].

Розрахунок коефіцієнта економічної ефективності:

Кефі = То • ЧДД / (Кt + Кн), (11)

де: Кефі – коефіцієнта економічної ефективності, [-];

Тотермін окупності проекту, [рік];

ЧДД – чистий дисконтований дохід, [];

Кt – капіталовкладення в спорудження установки за рік t, []

Кн – капіталовкладення, наведені в часі до початку розрахункового періоду, [].

(Шановні колеги, в зв’язку з військовими діями, усі невидені данні є орієнтовними, а розрахунок позбавлено деталізації, дякуємо за розуміння)

Отримані данні, вказують що коефіцієнт економічної ефективності проекту приблизно рівний 72%, що є досить помірною величиною для інвестиційної привабливості, однак означає що враховані усі ризики. Для прикладу, за 2021 рік приведена вартість генерації на 1 кВт/м2 для реально реалізованих сонячних електростанцій складала від 800 € до 1500 €, однак враховуючи ризики і тенденції, розрахунок проводився з приведеною вартість генерації на 1 кВт/м2 у 2023-2024 роках на рівні 3620 €. Така тенденція вже є прогнозованою, та встановлює ризики зростання вартості продукції основних світових виробників комплектуючих до сонячної генерації та енергетики [15].

Отримавши синтез економічних змінних, переходимо до третього етапу наукової абстракції, а саме індукції економічних результатів, тобто використанню економічних змінних в цінових економічних моделях з отриманням кінцевих результатів, що занесені в Таблицю 3.

Таблиця 3. Індукція економічних результатів умовної сонячних електростанцій за номінальних умов навколишніх факторів енергогенерації

Шифр

Найменування параметра

Значення

1

Кt

Капіталовкладення в спорудження установки за рік t

984 640 000

2

Кн

Капіталовкладення, наведені в часі до початку періоду

46 160 000

3

Ван

Витрати на амортизацію нового обладнання

4 154 000

4

Врон

Витрати на ремонт та обслуговування нового обладнання

1 385 000

5

Ве

Поточні витрати, пов’язані з експлуатацією

5 539 000

6

П

Прибуток

61 186 000

7

ЧД

Приріст чистого доходу

93 667 000 €

8

Дt

Дохід, що одержаний за рік t

89 513 000

9

ЧДД

Чистий дисконтований дохід

67 071 000

10

То

Термін окупності проекту

11 років

11

Кефі

Коефіцієнт економічної ефективності проекту

72%

Джерело: складено автором на базі вхідних даних першого етапу та математичної моделі другого етапу методу наукової абстракції даної статті

Далі, проводимо модельовану індукцію терміну окупності проекту сонячних електростанцій у місті Дніпро, приведену до терміну експлуатації цієї системи, що становить відповідно до гарантій виробника не менше 20 років. Відповідно, до умов Енергетичної стратегії України на період до 2035 року [1], економічні показники генерації зеленої енергетики лишаються досить привабливими як мінімум до 2035 року включно. На процес окупності буде впливати модель випадкових ризиків, що пов’язані з прогнозованими економічними факторами міжнародного ринку [16]. Враховуючи вищевказані обставини, індукція економічних результатів терміні окупності на весь термін експлуатації буде мати вигляд згідно Рисунку 4.

Рисунок 4. Індукція економічних результатів терміну окупності на весь термін експлуатації сонячних електростанцій міста Дніпро

Аналізом результатів наведених на Рисунку 4, встановлено, що ймовірна економічна ситуація з врахуванням глобальних ризиків не становить значної загрози для реалізації проекту, а трендові тенденції по різниці не перевищують 3% від загального капіталовкладення в проект. Таким чином, по завершенню трьох етапів методу наукової абстракції в нас є все необхідне для виконання четвертого етапу, а саме дедукції економічних обґрунтувань реалізації проекту створення мережі стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури міста Дніпро.

Дедукція економічних обґрунтувань для реалізації проекту є четвертим завершальним етапом методу наукової абстракції і полягає в аналізі та порівнянні отриманих у попередніх етапах наукових досліджень. Відповідно до досвіду європейських держав, впровадження сонячної енергетики є індивідуальним проектом в розумінні концепцій та підходів і для кожного випадку буде мати різний характер [17]. Тому початок обґрунтування реалізації проекту, проходить з аналізу потреби ринку електроенергії міста Дніпро, який на даний момент складається з трьох основних джерел: атомної генерації, теплової генерації та гідротехнічної генерації. Сонячна генерація міста Дніпро складає наразі менше 2-3% від загальної кількості і суттєво не впливає на загальну картину енергорозподілу міста та. Саме під такі проекті здебільшого спрямовані програми міжнародного кредитування і фінансової підтримки, які передбачають використання нових ресурсів з виходом на нові рівні технології генерації електроенергії [18]. Тепер, детально перейдемо до розгляду питання актуальності даного енергетичного проекту. Так, відповідно до проблематики, основним питанням є енергозабезпечення систем міста Дніпро, для забезпечення потреб яких необхідно в середньому 5 000 МВт•год. З цього, витрати електроенергії для обслуговування інфраструктури міста Дніпро складають приблизно 35% від загальних витрат, тобто 1750 МВт•год. В цей обсяг входять: освітлення вулиць і територій, міський електричний транспорт (метро, трамвай, тролейбус), стратегічні об’єкти (водоканал, газові мережі, зв’язок, інтернет), та інші системи (ліфти, заправні та зарядні станції). До цього обсягу не входять залізнична інфраструктура, яка має власні джерела живлення. В цьому випадку, обсяг майбутньої сонячної генерації стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури міста Дніпро, становить згідно третього етапу приблизно 2230 МВт•год, що повністю забезпечує потреби міста в живленні інфраструктури та її об’єктів відповідно до середніх та абсолютних пікових значень навантаження.

(Шановні колеги, в зв’язку з військовими діями, усі невидені данні є орієнтовними, а розрахунок позбавлено деталізації, дякуємо за розуміння)

Обґрунтування реалізації проекту відповідно до добового графіку енергозабезпечення інфраструктури міста Дніпро, полягає в тому, що на відміну від загального графіку енергозабезпечення, графік енергозабезпечення інфраструктури міста має два великі однотипні пікові навантаження, по 4 години кожне, які припадають на ранковий та вечірній час переміщення населення міста на роботу та з роботи. Пікові навантаження мають значні відхилення від закономірного чіткого розподілу, та описуються не чіткою логікою моделлю. В зв’язку з чим, великою перевагою сонячної генерації є оперативна зміна величини генерації для забезпечення необхідного навантаження. Відповідно до Рисунку 4, маємо перелік економічних результатів терміну окупності на весь термін експлуатації сонячних електростанцій міста Дніпро, з якого видно, що термін окупності 11 років, цілком влаштовує інвестиційну доцільність даного проекту, оскільки умови Енергетичної стратегії України закінчуються в 2036 році. Даний термін окупності в 11 років є нормальним для європейської практики впровадження аналогічних проектів і має інвестиційну доцільність [18]. В обсягах порівняльного аналізу європейської практики при визначенні найбільш вигідного варіанту вкладень, використовується також коефіцієнт економічної ефективності проекту, який для даного проекту має значення на рівні 72 %, що в свою чергу означає середньовисокий рівень економічної привабливості. Варто відзначити, що згідно європейської практики інвестиційного проектування, даний економічний параметр використовується лише для проведення комплексного аналізу, а термін окупності, як окремий головний економічний фактор ефективності, майже не використовується. Винятком такого використання терміну окупності, як окремого головного економічного фактору ефективності, є умови інвестування, коли проект орієнтований на швидке повернення інвестицій: для прикладу, це може бути маленька сонячна станція приватного будинку. Тому сам по собі коефіцієнт економічної ефективності проекту який є вищим за 70% вже є економічно доцільним і привабливим. Однак слід вважати, що в європейській практиці інвестування, при інших рівних умов та можливостях, інвестиційний вибір віддається тим проектним пропозиціям, що мають найбільший коефіцієнт економічної ефективності, а значить найменший термін окупності проекту [19]. Оскільки засади реалізації даного проекту базуються на позиковому фінансуванні, надзвичайно важливо, щоб термін окупності був не більше, ніж період надання та обслуговування зовнішніми запозиченнями. В нашому випадку, коли термін окупності становить 11 року, а більшість запозичень від міжнародних організацій становить не більше 10 років, то згідно Рисунку 4 у 2035 та 2036 роках знадобиться підтримка держави на рівні 20 000 000 €, що є цілком можливим в рамках кредитування Україною своїх енергетичних проектів, та не становить інвестиційної проблеми в цілому [1].

Також крім очевидних економічних мотивацій, створення мережі стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури міста Дніпро має великий соціальний та екологічний потенціал: впровадження даного проекту сонячної енергетики має зміст з точки зору заощадження на комунальних рахунках, за рахунок зменшення витрат на генерацію електроенергії, що для звичайного користувача складатиме знижку від 10%, до 20% на використання ряду комунальних ресурсів (електроенергія, вода, газ, зв’язок, опалення). Крім цього, одною з стратегічних переваг впровадження даного проекту є забезпечення енергетичної незалежності інфраструктури міста Дніпро від постачальників електроенергії, зменшуючи залежність імпорту іноземних енергетичних ресурсів. Таким чином, при настанні надзвичайних енергетичних ситуацій, мешканці міста будуть мати гарантований базовий рівень послуг. Для прикладу: живлення чергового електротранспорту, водопостачання, живлення морозильних камер харчової ланки, та живлення електричною енергією медичних закладів та закладів зв’язку. Крім вказаної незалежності, енергосистема сонячних електростанцій за рахунок акумуляторів є автономною на випадок нештатних ситуацій, та забезпечує стійкість інфраструктури та інфраструктурних об’єктів в разі нестабільної роботи зовнішніх енергетичних ланцюгів міста Дніпро. Прикладом такої ситуації може бути пошкодження в нічний час енергомережі, що в звичайному випадку перезвите до аварійної ситуації міського масштабу, але за рахунок автономності статичних сонячних електростанцій міста буде подолане майже без обмежень. Розглядаючи даний проект реалізації статичних сонячних електростанцій для живлення інфраструктури міста Дніпро, та в порівнянні з іншими типами генерації, слід зауважити що, майбутні сонячні електростанції є нейтральні за виділеннями вулицю на 1 кВт•год, що робить їх використання доцільними в найближчі 20-30 років та надає значну економічну перевагу товарам та послугам, що будуть вироблені та надані містом Дніпром, оскільки під час експорту такі товари не будуть зазнавати економічного податкового тиску з точки зору екологічного міжнародного законодавства [20].

Підсумовуючи вищезазначене, слід відзначити що проект є надзвичайно масштабним і його реалізація в реальному розрізі скоріш за все, буде проходити етапами в залежності від об’ємів фінансування енергоефективних програм інвестиційними фондами. Але будь-яка велика мета починається з наміру, який має етап першого обґрунтування, так званої інвестиційної розвідки, до якої дана наукова стаття буде надзвичайно корисною і дозволить починати не з нуля, а з деякого фундаменту. Само по собі обґрунтування для реалізації проекту методом дедукції свою функцію виконало в об’ємі економічного методу наукової абстракції і подальший розвиток даної тематики передбачається вже в конкретних проектних роботах, де припущення будуть замінені вимірами та кресленнями. То ж для логічного завершення наукової роботи, перейдемо до висновків даної статті.

Проведене економічне обґрунтування створення мережі стаціонарних сонячних електростанцій для обслуговування інфраструктури міста Дніпро, дійшло до своєї логічної мети, та використовуючи наукові методи підтвердило у першому наближенні, доцільність створення такої енергогенеруючої моделі. Встановленими перевагами в даній статті, для такої системи сонячних станцій є: енергетична незалежність, умовна автономність, висока екологічність, простота обслуговування і ремонту, та низька вартість генерації електричної енергії. Впровадження даної системи сонячної генерації зміцнить існуючу енергосистему міста Дніпро, збільшивши її стабільність, та також зменшить тарифне навантаження на мешканців міста, з покращенням екологічної ситуації. Окремою перевагою такої системи є її висока стратегічна важливість під час надзвичайних ситуацій і військових дій, які здатні повністю зруйнувати звичайну систему енергопостачання любого міста, але не здатні цілковито знищити рознесені по будівлях різного призначення тисячі малих сонячні електростанції, які можуть бути використані як для живлення житлових будівель, так і для живлення медичних закладів чи стратегічних підприємств. Повна уніфікація такий систем статичних сонячних електростанцій дозволяє в найкоротші терміни виконувати заміну і ремонт елементів електричних станції. Окрім цього, є реальні можливості по залученню коштів на подальше проектування і реалізацію системи від міжнародних фінансових установ, таких як Міжнародний банк реконструкції та розвитку, Міжнародне агентство по відновлювальним джерелам енергії, та інші. Введення в дію даної системи стаціонарних сонячних електростанцій доцільно з відкриттям у місті Дніпро заводу з виробництва комплектуючих для часткової локалізації, що створить нові робочі місця та здешевить обслуговування на період експлуатації сонячної станції. Тому варто в подальшому продовжувати популяризацію даного напрямку і шукати інвестиції до реалізації цього та подібних проектів, оскільки в них буде майбутнє, особливо в таких складних енергетичних обставинах які вже прогнозують аналітичні центри європейських фінансових організацій на найближчі п’ятдесят років.

Дмитро Ключніков

Джерела інформації та посилання на літературу (мова оригіналу)

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

Дізнавайтесь першими найсвіжіші новини залізничної галузі в Україні та світі на нашій сторінці в Facebook, каналі в Telegram, долучайтесь до групи Ukraine: Railway Supply, читайте журнал Railway Supply онлайн.



Розмістіть рекламу на порталі та в журналі Railway Supply. Детальна інформація в Railway Supply media kit