Анотація. В статті дані результати досліджень про чотири принципи формування організаційно–економічного механізму комбінованого енергозабезпечення промислового підприємства. Проаналізовані можливості застосування ресурсів природно-кліматичних умов розташованих на території України. Приведені основні порівняльні характеристики паливних теплоенергетичних установок і установок на ВДЕ. Запропонована принципова схема комбінованої системи енергозабезпечення. Викладені принципи оптимального споживання електроенергії.

Abstract. In the paper were analyzed the four principles of organization - economic mechanism combined energy industrial enterprise. the application of resources climatic conditions located in Ukraine was analyzed. Major comparative characteristics of fuel thermal power plants and installations for renewables was conducted. Schematic diagram of the combined system of energy supply was Formed. The principles of optimal power consumption.

Ключові слова: Відновлювальні джерела енергії, ексергія, комбіноване енергозабезпечення, оптимальне електроспоживання.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проблемам енергетичної безпеки, процесам реструктуризації енергоринку України і реформування енергетики знайшли своє відображення в роботах таких вчених як Г. Г. Гелетуха, В. В. Бушуєв, В. В. Джеджула, А. К. Ільїн, А. О. Касич, С. О. Кудря, І. В. Мехович, В. Ф. Рєзцов, Н. І. Свояк, О. В. Черевко, Є. І. Ходаківський та ін.

Формулювання цілей праці. Дослідити принципи формування організаційно - економічного механізму комбінованого енергозабезпечення промислового підприємства

Виклад основного матеріалу дослідження. За даними інформаційного порталу, наприклад, в Донецькій області за підсумками роботи 2012 р. за рахунок альтернативних (нетрадиційних, відновлювальних) джерел енергії (НВДЕ) використання складало 1398,85 тис. т умовного палива загальною вартістю 5,22 млрд. грн. [1-3]. Виконання заходів створення альтернативних джерел дозволило замістити використання 361,18 млн. кВт год. електроенергії із ОЕСУ, замістити 1191,49 млн. куб. м російського природного газу, 248,10 тис. т вітчизняного вугілля. Вартість заміщених ресурсів становила 5819,36 млн. грн.

За даними [4] станом на 2010 рік технічний енергетичний потенціал НВДЕ за рахунок можливого освоєння відновлюваних джерел енергії складав, наприклад, 3,34 млн. тонн у Донецькій області та 2,57 млн. тонн у Луганській області.

Це означає, що за рахунок ВДЕ відповідно на 9,9 % і 24,2 % у Донецькій і Луганській областях можливо було суттєво замінити традиційні види палива та електроенергії шляхом комбінованого використання альтернативних джерел енергії.

З урахуванням нетрадиційних джерел енергії у більшості областей України найбільший потенціал за абсолютними показниками мають теплова енергія ґрунту та ґрунтових вод, а також енергія біомаси. При цьому відзначається великий потенціал споживання органічного палива. Проте можливі частки заміщення ТДЕ за рахунок інших видів ВДЕ в Україні також є досить великими [5].

В Україні зосереджено різноманітний енергетичний ресурсний потенціал, який через деформованість регіональної економіки не використовується у повному обсязі. Зокрема, кожний регіон має:

- свій промисловий і цивільний комплекси, які потребують суттєвої модернізації, зменшення енерговитратності виробництва;

- власну базу мінерально-сировинних, природно-кліматичних ресурсів, розвиток яких вимагає значних інвестицій;

- науковий та трудовий потенціал, який не задіяний у повному обсязі через відсутність робочих місць.

Усе це актуалізує пошук шляхів оновлення і підвищення рівня конкурентоспроможності кожної регіональної економіки за рахунок, в першу чергу зміни організаційно-економічних механізмів енергозабезпечення їх основних підприємств. Це можливо виконати також шляхом комбінованого на кожному підприємстві використання  альтернативної енергетики як базової платформи для модернізації уже існуючих галузей промисловості та створення нової виробничої інфраструктури.

Так, наприклад, у межах Донецької області були розміщенні ключові підприємства машинобудівної галузі (НКМЗ, ДОНГОРМАШ,  Енергомашспецсталь, СКМЗ, Дружківський машзавод, Костянтинівський механічний завод, Костянтинівський прокатний завод, «Спецтехскло», «Кварцит», Артемівський машинобудівний завод «Вістек»).

Проведений аналіз дозволив сформулювати перший принцип організаційно-економічного механізму комбінованого енергозабезпечення виробничих підприємств, який полягає в урахуванні можливостей застосування ресурсів природно-кліматичних умов їх розташування на території України. Це принцип «залучення корисності географічно природного розташування».

Це дозволяє орієнтувати підприємства на подальше перспективне використання виключно регіональної природної ресурсної бази і, у свою чергу, що сприятиме зростанню ефективності та продуктивності виробничих потужностей промисловості, надасть реальні можливості для підтримки вітчизняних виробників ресурсозберігаючого обладнання, сприятиме створенню наукомістких робочих місць для працевлаштування молодих фахівців. Створення комбінованого типу енергозабезпечення підприємств  вітчизняного виробництва за рахунок альтернативної електроенергії позитивно вплине на собівартість кінцевої продукції, знизить витрати на реалізацію енергозберігаючих проектів, що сприятиме збільшенню привабливості для потенційних інвесторів регіональних проектів з освоєння джерел ВДЕ.

Проводячи оцінку паливних теплоенергетичних установок враховують витрати ексергії при преображенні теплової енергії в електричну, також витрати ексергії на створення установок, і витрати ексергії на створення палива для установок. При аналізі установок, що використовують ВДЕ, потрібно враховувати тільки витрати ексергії на створення установок на основі коефіцієнта ексерговіддачі «будівельної» ексергії, що дорівнює відношенню ексергії, отриманої за період роботи установки, до ексергії, витраченої на створення установки з певного поєднання матеріалів

Таким чином, в теплоенергетичних установках на базі ВДЕ відсутні втрати ексергії при перетворенні природної енергії в електричну і витрати ексергії на створення палива. Через те, що розглянуті установки використовують низькопотенційну природну енергію, коефіцієнт перетворення відновлювальної енергії в електричну є досить незначним. Це в свою чергу обумовлює велику масу установок на ВДЕ (таблиця 1) по відношенню до 1 кВт одержуваної електричної енергії, що істотно більше маси традиційних паливних установок. З урахуванням цього треба розраховувати ефективність нетрадиційних теплоенергетичних установок, зокрема, і за коефіцієнтом ексерговіддачі, при розробці ТЕО на створення установок.

Таблиця 1. – Питома вага основних типів електрогенеруючих установок що базуються на ВДЕ (без урахування неметалевих матеріалів)

Види установок

кг/кВт

Солярні електростанції з низькопотенційним термодинамічним циклом

150 – 200

Солярні фотоелектричні перетворювачі (без систем стеження)

100 – 150 і більше

Солярні фотоелектричні перетворювачі з сучасних матеріалів

До 100

Солярні водонагрівальні установки

50 – 80

Гідроелектростанції

100 – 150

Приливні електростанції

150 – 200

Геотермальні електростанції

100 і більше

Електростанції на біопаливі

70 – 90

Теплові паливні електростанції (для порівняння)

40 – 50

Реактори АЕС

30 – 50

Вага допоміжного обладнання залежить від конкретних умов, пов’язаних з величиною одиничної потужності, територіально-географічним розміщенням, наявністю або відсутністю акумулювання енергії, тощо.

Порівнюючи характерні витрати паливних теплоенергетичних установок й установок, що базуються на використанні ВДЕ, очевидним є факт відсутності витрат на паливо при використанні останніх (таблиця 2), але з іншого боку витрати на будівництво установки на ВДЕ значно більші ніж на будівництво традиційних установок на видобувному паливі.

Таблиця 2. – Основні важливі порівняльні характеристики паливних теплоенергетичних установок і установок на ВДЕ [6]

Характеристики

Паливні установки

Установки на ВДЕ

Витрати на створення

Істотно менше

У кілька разів більше

Витрати на паливо

Істотна частка від доходу

Відсутні

Питома вага установок, кг/кВт корисної потужності

Відчутно менша

В 4-6 разів більше

Строк окупності

Незначний

В 1,5 і більше разів

Відторгненні території

До 40 і вище МВт / км2 з урахуванням територій на здобич, переробку, зберігання та ін. і виду палива

40 до 100 МВт / км2

Втрати потенційної природної енергії(сонячної) внаслідок займаної території

Втрачається повністю

Використовується для отримання електроенергії

витрати ексергії на отримання корисної ексергії, кДж / кДж

Не менші 0,8

Істотно менші

На основі викладеного сформульовано другий принцип формування організаційно-економічного механізму комбінованого енергозабезпечення виробничих підприємств – принцип «вибору виду ВДЕ на основі ексергоекономічного аналізу».

Це дозволить здійснити найбільш ефективний вибір виду ВДЕ для конкретних умов географічно-територіального розташування підприємств, при докладному фінансово-економічному аналізі, порівнянні техніко-економічних даних, фінансового стану інвестора, умов кредитування, енергетична ситуація в районі, де створюється джерело енергії, відсутність інших джерел енергії, екологічні обмеження та ін.

Стійка тенденція підвищення цін на енергоносії як на світовому, так і на внутрішньому ринку, з кожним роком загострює проблему енергетичної безпеки промислових підприємств. Одним із шляхів підвищення економічності використання електроенергії є впровадження альтернативних джерел, що дозволяє підвищити ефективність і надійність систем енергоспоживання за рахунок комплексного використання різних відновлюваних джерел енергії.

Аналіз використання інтегрованих систем енергозабезпечення на базі установок відновлюваних джерел енергії провів Г.А. Баласанян [7], який доводить, що їх впровадження є одним з шляхів підвищення ефективності та надійності систем розподіленої генерації. Показано, що при використанні КСЕ основний енергозберігаючий ефект забезпечується за рахунок зняття обмежень, що характерні для централізованих систем енергозабезпечення без залучення відновлюваних джерел енергії.

Рисунок 1 – Принципова схема комбінованої системи енергозабезпечення

На рис.1 представлено принципову схему комбінованої системи енергозабезпечення. Джерелом первинної енергії в системі є ОЕСУ. У якості додаткового - використовується відновлюване джерело енергії (електроенергія сонячна), що за своїм енергетичним потенціалом і питомій вазі нижче за основний, проте дозволяє створити більш гнучкішу та адаптовану систему.

На основі викладеного сформульовано третій принцип комбінованого енергозабезпечення промислових підприємств з використанням власних ВДЕ і централізованої системи (ОЕСУ), за рахунок нової сукупності суттєвих ознак забезпечується підвищення ефективності енергозабезпечення промислових підприємств зі зниженням собівартості електроенергії.

З викладеного вище, виявлено четвертий принцип оптимального споживання електроенергії полягає в тому, що спосіб комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і видобувних джерел енергії  включає перетворення енергії від щонайменше одного відновлюваного джерела енергії в електричну енергію постійного струму, її акумулювання, перетворення електроенергії постійного струму в електроенергію змінного струму та подачу до споживача, комбіноване споживання промислового підприємства розподіляють за постійною та змінною групами споживання, електроенергію від ОЕСУ направляють до змінної групи споживання, електроенергію від відновлювального джерела енергії першочергово подають до постійної групи споживання, переключають споживача постійної групи споживання до промислової електромережі при зниженні рівня  акумульованої енергії до нижнього допустимого значення.

У способі комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням електроенергії з ВДЕ і ОЕСУ, в якості джерела відновлюваного енергії використовувати перетворення сонячної радіації в електроенергію за допомоги власного обладнання установленого на промисловому підприємстві.

Висновки:

1. Досліджено чотири принципи формування організаційно–економічного механізму комбінованого енергозабезпечення промислового підприємства:

- «залучення корисності географічного розташування»;

- «вибору виду ВДЕ на основі ексергоекономічного аналізу»;

- «принцип комбінованого енергозабезпечення»;

- «принцип оптимального споживання електроенергії».

2. Існує істотний потенціал природних можливостей України для заміщення споживання електроенергії з ОЕСУ на  енергозабезпечення з ВДЕ.

3. За рахунок нової сукупності суттєвих ознак комбінованості новим організаційно–економічним механізмом забезпечується більш ефективне енергозабезпечення промислових підприємств з одночасним зниженням собівартості електроенергії.

Література:

1. Рейтинг енергоефективності регіонов України [Електронний ресурс]  / Ukrainian Energy Index - UEI 2012. – Режим доступу : http://www.energy-index.com.ua/uk/ratings/2012/regions/luganska/
2. Програма енергоефективності Донецької області на 2010–2015 роки. Додаток 1 [Електронний ресурс]  /  Департамент розвитку базових галузей промисловості ДонОДА.  – Режим доступу : http://industry.ci.dn.ua/?lang=ua&sec=05.02&iface=Public&cmd=main&args
3. Потужність альтернативної енергетики в Україні за рік зросла вдвічі [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://news.finance.ua/ua/~/1/0/all/2013/02/23/297236
4. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних джерел енергії України / [Н. М. Мхітарян, С. О. Кудря, В. Ф. Рєзцов, та ін.]. – К. : Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2010. – 80 с.
5. Renewable energy country attractiveness indices: February 2013 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.ey.com/GL/en/Industries/Cleantech/Renewable-energy-country-attractiveness-indices_February-2013
6. Ильин А. К. Сравнительная эффективность использования первичной эксергии в теплоэнергетических установках различных видов / А. К. Ильин, Р. А.  Ильин // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. : Морская техника и технология. – 2009. – № 2. – С. 146–151.
7. Баласанян Г. А. Ефективність перспективних інтегрованих систем енергозабезпечення на базі установок когенерації малої потужності : автореф. дис. на здоб. наук. ступ. док. техн. наук. 05.14.06 – технічна теплофізика і промислова теплоенергетика / Баласанян Геннадій Альбертович; Одес. нац. політехн. ун-т. – О., 2007. – 36 c.