У зв’язку з масованими ракетними обстрілами росією наших об’єктів енергетичної інфраструктури, Чернігів, як і вся Україна, функціонує в режимі економного споживання електроенергії. Так, вуличне освітлення у місті не вмикають вже понад місяць, за виключенням 116 пішоходніх переходів, які, в залежності від графіків аварійних та планових відключень, в темний час доби освітлюють задля безпеки учасників дорожнього руху.
Зважаючи на ситуацію в сфері енергетики, вивчаються різні варіанти освітлення тих же пішохідних переходів та світлофорних об’єктів альтернативними джерелами енергії, зокрема, за допомогою сонячних панелей.
КП “Міськсвітло” зробило розрахунки вартості їх встановлення, терміну окупності, а головне — ефективності роботи у наших погодних умовах.
Пішохідні переходи
Наразі у місті 116 освітлюваних пішохідних переходів, які освітлюються за допомогою світлодіодних ламп. Якщо встановлювати на кожен сонячні батареї, то їх треба обладнати ще й акумуляторами, які б протягом світлового дня накопичували енергію, а в темний час доби віддавали її.
Розрахунок необхідних параметрів для освітлення одного пішохідного переходу альтернативними видами енергетики в зимовий період:
Споживання для освітлення одного пішохідного переходу складає 300 ват/год.
Період роботи освітлення пішохідного переходу приймемо ввечері, з 16:00 до 01:00, 9 годин.
Розрахунок необхідної акумуляторної батареї, яка забезпечить роботу одного пішохідного переходу потужністю 300 ват/год протягом 9 годин без додаткових джерел живлення: (12 вольт/ 300 ват)* 150Аг = 9 год роботи.
З врахуванням коефіцієнту недопущення розряду батареї менше, ніж 30% від загальної ємності, необхідна ємність складає 195 Аг.
Враховуючи емпіричну залежність ємності батареї від температури та при середній добовій температ урі +2°C (у листопаді), необхідна ємність складає 213 Аг. Для спрощення розрахунку приймемо значення 250 Аг.
Середній ефективний час роботи сонячних панелей в листопаді: з 09:00 до 15:00 = 6 годин
Розрахунок потужності необхідних сонячних панелей, які забезпечать заряд акумулятора на 250 Аг за 6 годин роботи.
Для Чернігова приймемо середню ефективність сонячних панелей в зимовий період 50% від заявленої потужності панелі. Для розрахунку візьмемо дві сонячних панелі потужністю 500 ват кожна:
- 1000 ват * 0,5 = 500 ват (середня потужність панелей в зимовий період);
- 500ват / 12 вольт = 41,6 Аг (заряджання ємності батареї за годину).
Виходячи з вищезазначеного, батарею ємністю в 400Аг зарядити можливо: 250Аг / 41,6 Аг = 6 годин.
ВИСНОВОК: Для освітлення пішохідного переходу протягом 9 годин необхідно: акумуляторна батарея на 250 Аг, сонячні панелі загальної заявленої потужності 1600 ват. Задану потужність можуть забезпечити 4 сонячні панелі по 400 ват (габарити однієї складають 1х2 м)
Враховуючи, що в похмуру погоду ефективність сонячних панелей складає, в середньому, 10% від номінальної потужності, то для освітлення пішохідного переходу протягом 12 годин необхідна: акумуляторна батарея на 350 Аг, сонячні панелі загальної заявленої потужності 8000 ват. Задану потужність можуть забезпечити 20 сонячних панелей по 400 ват (габарити однієї складають 1х2 м), що неможливо для міських умов.
Відповідно до статистики в середньому на рік похмурих днів складає 56%.
Економічний розрахунок
Споживання для освітлення одного пішохідного переходу складає 300 ват/год.
Обладнаних пішохідних переходів, які підлягають модернізації, 116 переходів.
Розрахунок загального споживання на годину: 116*0,3 квт = 34,8кВт
Середній період роботи освітлення пішохідного переходу протягом року, за умови вимкнення освітлення в 23:00, з розрахунку на добу становить 3 год. 40 хв. Для спрощення розрахунку приймемо 4 год.
Середнє споживання на добу протягом року становить: 34,8 * 4 = 139,2 квт.
Середнє споживання за рік становить: 139,2*365 = 50 808 кВт.
Вартість з розподілу та постачання електроенергії з ПДВ для міста становить 6,34 грн/кВт.
Вартість спожитої електроенергії для освітлення 116 переходів за рік складає: 50 808*6,34 = 322 122,72 грн
Для обладнання одного пішохідного переходу сонячними панелями включно з усіма витратами та роботою складає 140 000 грн з ПДВ (сюди входить вартість панелей, акумулятора та інших комплектуючих, а також – монтажні роботи):
116 (кількість переходів) *140 000 = 16 240 000,00 грн
Період окупності: 16 240 000,00 / 322 122,72 = 50,4 роки
ВИСНОВОК. Враховуючи, що термін роботи акумуляторних батарей складає 5-7 років, сонячних панелей 20-25 років, гібридного сонячного інвертора 20-25 років, період окупності відсутній.
Світлофорні об’єкти
Розрахунок необхідних параметрів для роботи світлофорного об’єкту від альтернативних джерел живлення
- 1800 ват * 0,5 = 900ват (середня потужність панелей в зимній період)
- 900ват / 12 вольт = 75Аг (заряджання ємності батареї за годину)
Виходячи з вищезазначеного батарею ємністю в 450Аг зарядити можливо: 450Аг / 75Аг = 6 годин. (Заряду батареї від панелей при необхідних 6 годинах)
Враховуючи, що режим роботи світлофорного об’єкту співпадає із зарядженням акумулятора від сонячних панелей, то до розрахунку потужності необхідних сонячних панелей необхідно застосувати коефіцієнт к=2.
ВИСНОВОК: Для функціонування світлофору протягом 19 годин необхідно: акумуляторна батарея на 450 Аг, сонячні панелі загальної заявленої потужності 3600 ват. Задану потужність можуть забезпечити дев’ять сонячних панелей по 400 ват (габарити однієї складають 1х2 метри), враховуючи обмежені умови міської забудови є недоцільним.
Враховуючи, що в похмуру погоду ефективність сонячних панелей складає в середньому 10% від номінальної потужності, то для освітлення пішохідного переходу протягом 19 годин необхідно: акумуляторна батарея на 450 Аг, сонячні панелі загальної заявленої потужності 36 000 ват. Задану потужність можуть забезпечити 90 сонячних панелей по 400 ват (габарити однієї складають 1х2 метри) Що неможливо для міських умов.
Відповідно до статистики кількість похмурих днів складає 56% за рік.
Економічний розрахунок
Споживання для одного світлофорного об’єкту складає 200 ват/год.
Всього 68 світлофорних об’єктів.
Розрахунок загального споживання на годину: 68*0,2 квт = 13,6квт
Період роботи приймемо: 04:00 год ранку до 23:00 год вечора = 19 год.
Середнє споживання на добу протягом року становить: 13,6 * 19 = 258,4 квт
Середнє споживання за рік становить: 258,4*365 = 94 316 квт
Вартість з розподілу та постачання електроенергії з ПДВ для міста становить 6,34 грн/кВт
Вартість спожитої електроенергії для роботи 68 світлофорних об’єктів за рік складає: 94 316*6,34 = 597 963,44 грн
Для обладнання одного світлофорного об’єкту сонячними панелями включно з усіма витратами та роботою складає 242 000,грн. з пдв
68*242 000 = 16 456 000,00
Період окупності: 16 456 000,00 / 597 963,44 = 27,5 роки
ВИСНОВОК. Враховуючи, що термін роботи акумуляторних батарей складає 5-7 років, сонячних панелей 20-25 років, гібридного сонячного інвертора 20-25 років, то період окупності відсутній.
Підсумовуючи
Підсумовуючи наведені вище розрахунки, зазначимо, що сонячна енергія може і має використовуватися, як альтернатива централізованому електропостачанню. І це реалізовувалося у багатьох міських проєктах до повномасштабного вторгнення росії на територію України. Звичайно, не всі вони були вдалі — у міста вже був досвід, коли в місцях загального користування в одному з мікрорайонів встановлювали сонячні панелі, але невдовзі вони були вкрадені.
Враховуючи розрахунки вартості встановлення та окупності сонячних панелей для освітлення світлофорних об’єктів та пішохідних переходів, в умовах дефіциту міського бюджету, сьогодні перейти повністю на використання сонячної енергії складно.
У майбутньому це питання варте уваги, але наразі ресурси громади міста надзвичайно обмежені. Враховуючи, що першочергово вони спрямовуються на відбудуву розбитого російською армією приватного житла, об’єктів критичної інфраструктури та зміцнення обороноздатності Чернігова.
У той же час, місто зацікавлене у розвитку напрямку відновлювальної енергетики, а тому, у випадку наявності відповідної міжнародної грантової програми, готове реалізуати проєкт із встановлення сонячних панелей.
Пресслужба Чернігівської міської ради за розрахунками КП «Міськсвітло»
