Данная статья предназначена для самого широкого круга читателей, интересующихся проблемами экологии и энергосбережения. В статье приведена упрощённая методика расчёта, позволяющая пользователю оценить экономическую целесообразность применения установок АЭ на своей территории. Все установки, описанные в данной статье – действующие. Никаких «голых» идей, никаких иллюзий в данной статье нет. Всё что в этой статье представлено – это всё реальное и всё натуральное. В статье изложен принципиально новый подход к решению проблем в области экологии и энергосбережения. Основная цель данной статьи, это привлечение производственных компаний к налаживанию производства установок АЭ на своих предприятиях.

1. Выгодно ли заниматься производством электроэнергии?

Среднестатистический житель России потребляет для своих нужд при централизованном электроснабжении примерно 1000-1200 кВт/час электроэнергии в год. Это электроплита, холодильник, лампочки и всякая разная там мелочёвка. В течение года оплата электроэнергии составит 50-60 долл. при стоимости 5 центов за 1 кВт/час. За 10 лет оплата электроэнергии составит соответственно 500 – 600 долл. 10 лет – это ресурс работы большинства установок АЭ. То есть для того, чтобы установка АЭ смогла сама себя хотя бы окупить, она должна стоить не более 500 – 600 долл. и за 10 лет выработать 1000-1200 кВт/час электричества.  Для оценки целесообразности их использования, рассмотрим некоторые установки АЭ.

1.1. Ветрогенераторы (ВГ)

При среднегодовой скорости ветра менее 6 м/с, индивидуальные ВГ можно вообще не рассматривать. При среднегодовой скорости ветра 10 м/с электричество будет стоить 3 цента за 1 кВт/час, а при скорости ветра 5 м/с стоимость возрастёт до 12 центов. Правда, это стоимость электроэнергии получаемой непосредственно с генератора. Только пока эта энергия дойдёт от генератора до потребителя она значительно поубавится. КПД нового автомобильного аккумулятора ёмкостью 55А/час составляет примерно 68%, а к концу гарантийного срока его КПД будет уже менее 50%. Закачать в такой аккумулятор можно  где-то 0,6 кВт/часа электричества, а взять с него можно не более 0,4 кВт/часа. Если он слишком разрядится, то его можно будет сразу выбросить. Так что к аккумулятору нужно будет добавить автомат-контроль заряда-разряда и стабилизатор напряжения. Для того чтобы получить стандартное напряжение 220 В понадобится еще и инвертор.

Итак, более менее приличный ветрогенератор 1 кВт, обойдётся в 2500-3000 долл. Потребитель будет с него иметь не более 40% электроэнергии. На установку (фундамент, кабель, столбы) можно накинуть ещё минимум 1500 долл. 2 аккумулятора, автомат-контроль и инвертор это ещё 700-800 долл. Под аккумуляторы нужно выделить тёплое помещение и через каждые 2 года их нужно менять на новые. Земля тоже денег стоит, примерно пол сотки займут фундамент и растяжки. Если ветроустановка импортная, то все эти затраты нужно будет увеличить раза в полтора с учётом доставки и таможни.

1.2. Солнечные батареи (СБ)

В таблице1 приведены данные о среднемесячном дневном поступлении суммарной солнечной энергии на 1м. кв. поверхности Земли на различных широтах. На широте Москвы в течение одного ясного солнечного дня поступает около 3 кВт/час солнечной энергии на каждый квадратный метр. В году у нас не более 80 солнечных дней. Так что за год мы сможем получить около 240 кВт/час солнечной энергии. Если мы эту энергию преобразуем в электричество при помощи СБ, то с учётом общего КПД менее 10% мы выработаем в течение года около 24 кВт/час электроэнергии и за год заработаем на этом деле 1,2 доллара.

Таблица 1

Cтоимость СБ мощностью 1 кВт, составляет порядка 5-6 тысяч долл. Аккумулятор, инвертор
и всё остальное, всё то же самое, что и для ВГ, и с теми же затратами. Правда, такой мощности СБ не хватит даже для того, чтобы вскипятить чайник. Дополнительными затратами является регулярная очистка СБ от пыли и грязи. В течение года СБ теряет до 1,5% своей первоначальной мощности из-за старения кремния. Если при изготовлении СБ был допущен брак, то он может обнаружиться через несколько месяцев или даже несколько лет.

Так что не стоит гоняться за дешёвыми СБ, потому что они в результате могут оказаться очень дорогостоящими. В общем, по этим данным можно подсчитать и поподробнее, во что обходится применение СБ и сколько будет стоить электроэнергия.
Для сравнения дизельному электрогенератору для выработки 1 кВт/час электроэнергии потребуется 0,2 – 0,3 литра дизельного топлива. При стоимости топлива 0,6 долл./литр затраты на топливо составят примерно 0,15 долл./кВт/час. Приобрести такой генератор можно за
500-600 долл. Размеры такого генератора несколько больше настольного компьютера.

1.3. Гидроэнергия

Удельные затраты на строительство малых ГЭС колеблются от 800 до 1500 долл. на 1 КВт мощности. Для Нурекской ГЭС этот показатель составил всего около 300 долл. Окупаемость малых ГЭС составляет 3-5 лет. Ориентировочная стоимость гидроагрегатов с радиально-осевыми турбинами составляет 276-296 $ за 1 кВт - с осевыми и ковшовыми турбинами 296-336 $ за 1 кВт. Для примера, типовая гидроэнергетическая установка с пропеллерной турбиной при высоте напора воды 10-18 м. и расходе 0,82 - 2 м3/с сможет вырабатывать до 250 кВт электроэнергии и будет стоить примерно 75 тысяч долл.

Для малых ГЭС добиться стоимости электроэнергии 4 цента за 1 кВт/час, задача вполне реальная. Только вот найти «нужную» речку не так то просто. Мощность электроэнергии составит около 20% от мощности потока воды. Так что любой желающий может оценить свою речку самостоятельно.

1.4. Генераторы морской волны

Энергия морской волны, это гигантский ресурс бесплатной энергии. Об этом можно судить, если воспользоваться справочными данными. Мощность 1 м фронта морской волны в Тихом океане при средней высоте волны 1,25 м, достигает до 75 кВт/м. При приближении к берегу
и уменьшении глубины мощность волны уменьшается (таблица 2).

Таблица 2

Если по-простому, то плавающее возле берега бревно длинной 1 м получает до 10 кВт энергии морской волны. Для сравнения, чтобы получить такую же мощность от ВГ, при скорости ветра 6 м/с понадобится ветроколесо диаметром 10 м. Разница между куском бревна и ветроколесом достаточно велика не только по размерам, но и по стоимости. Конечно же, для индивидуального потребителя установить для себя генератор морской волны, это задача достаточно сложная. Однако для небольшого посёлка, фермерского хозяйства или базы отдыха, эта задача вполне реализуема. С одного метра береговой полосы пару киловатт электроэнергии, можно вполне вырабатывать.

Самое дорогое в генераторах морской волны, это фундаментные работы. Если же генераторы встраивать в прибрежные скалы (рис.2)  или береговые сооружения (пристани, волнорезы), то никакого фундамента вообще не понадобится и затраты очень резко сократятся. При этом получать электроэнергию по 4-5 центов за 1 кВт/час очень даже возможно. Надо отметить, что рынок морских генераторов практически пустой и представляет собой широчайшее поле деятельности для его освоения. Энергия океана не ограничивается только энергией волны, океан имеет ещё энергию приливов и отливов, энергию течений и некоторые другие виды энергии. Однако эти установки индивидуальными не являются и в данной статье не рассматриваются.

1.5. Биоэнергия

Биореакторы (БР) по производству биогаза уже достаточно хорошо себя зарекомендовали в самых разных странах. Только в Китае их численность уже перевалила за 10 миллионов и продолжает увеличиваться. Рассчитать производительность и экономическую эффективность БР достаточно сложно, да в общем то и не нужно. Гораздо проще найти небольшую ёмкость и посмотреть на практике, что получается. «Рецептов» приготовления биомассы достаточно много и каждый фермер сможет посмотреть, что у него получается из тех отходов, которые у него есть и в том климате, котором он находится. Найти чертежи и описание БР, достаточно просто. Здесь можно только добавить только, что 1 м. куб. биогаза при сжигании выделяет около 9 кВт/час тепловой энергии. Этой энергией можно отапливать помещение площадью
80 м. кв. в течение 1 часа или выработать 1,2-1,5 кВт электроэнергии при помощи газового генератора.

Научных направлений в области биоэнергетики может быть великое множество. Прежде всего, это переработка с/х отходов посредством пиролиза и каталитическими реакциями.
Появление новых материалов и катализаторов открывают новые направления работ в данном направлении. Каталитические реакции и пиролиз, позволяют не только получать энергию из отходов с/х продукции, но и производить при этом органические удобрения. Вряд ли, однако, найдётся фермер, у которого есть возможности заниматься данной работой.

1.6. Краткий итог по первой части

Итак, отвечая на вопрос: «Выгодно ли заниматься производством электроэнергии?», подведём некоторые итоги.
1. Индивидуальные ветроустановки и солнечные батареи в подавляющем большинстве случаев убыточны и при производстве электроэнергии мощностью более 0,1 кВт нерентабельны.
2. Ветрогенераторы и солнечные батареи мощностью менее 0,1 кВт, могут очень успешно применяться, например, для работы ретранслятора сотовой связи (30 Вт) или фонарного столба (90 Вт). Для индивидуальных потребителей, удалённых от источников централизованного электроснабжения, источники электроэнергии мощностью менее 0,1 кВт, также могут быть очень выгодны, например, для работы устройств малой мощности (телевизор, компьютер, телефон, радиосвязь и т. д.).
3. Гидрогенераторы и генераторы морской волны, позволяют производить наиболее дешёвую электроэнергию.
4. Эффективность использования биогаза для производства электроэнергии зависит от очень многих параметров, и каждый для себя этот вопрос решает самостоятельно.

2. Неэлектрические установки АЭ

Неэлектрические установки АЭ могут преобразовывать источники АЭ в энергию механическую, тепловую или в энергию холода. Помимо производства энергии, неэлектрические установки позволяют производить конкретный продукт. Рассмотрим, в качестве примера, некоторые неэлектрические установки АЭ.