Введение к работе
Актуальность работы. Одним из перспективных направлений сохранения окружающей среды на ближайшее обозримое будущее является более широкое использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Для Забайкальского региона с преобладающим количеством солнечных дней и высоким радиационным световым фоном практический интерес представляет использование солнечной энергии. Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики. Так использование всего лишь 0,01 % этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5 % - полностью покрыть потребности на перспективу.
Энергоэффективность и энергосбережение входят в 5 стратегических направлений приоритетного технологического развития. В апреле 1996 г. был принят Федеральный Закон № 28-ФЗ «Об энергосбережении».
Несомненным преимуществом использования энергии Солнца является неистощимость, отсутствие вредных выбросов, сохранение теплового баланса планеты, доступность, отсутствие потребности в воде.
Основными недостатками являются низкая плотность, непостоянный, вероятностный характер поступления энергии, необходимость использования концентраторов и систем аккумулирования энергии.
Зарубежный и отечественный опыт использования солнечной энергии показывает, что одним из реальных путей повышения эффективности и внедрения гелиосистем является более точный учет целого комплекса рискообразующих климатических, экологических, технологических и экономических факторов на стадии их проектирования для конкретных климатических условий. В связи с этим, исследования по выбору оптимальных технологических схем гелиосистем для конкретных климатических условий на основе анализа технико-экономического риска являются весьма актуальными.
Объектами исследований являются климатические и экологические условия Забайкальского края с точки зрения эффективного использования различных гелиосистем.
Предмет исследований - климатические, экологические, технологические, экономические рискообразующие факторы, влияющие на выбор эффективных гелиосистем для конкретных климатических и экологических условий регионов.
Цель работы – разработать методику по выбору и оценке эффективности гелиосистем на базе анализа коэффициента технико-экономического риска с учетом конкретных климатических, технологических, экономических и экологических факторов.
Идея работы состоит в обосновании и использовании принципа выбора и оценки эффективности гелиосистем на стадии проектирования на базе комплексного показателя – коэффициент ожидаемого технико-экономического риска, учитывающего климатические, технологические и экономические условия регионов их внедрения.
Основные задачи исследований:
- выполнить анализ климатических и экологических условий Забайкальского края с точки зрения распределения солнечной энергии по земной поверхности и провести зонирование территории Забайкальского региона по солнечной активности;
- выявить основные доминирующие климатические, технологические, экономические и экологические факторы, определяющие эффективность и технико-экономический риск при проектировании гелиосистем, в различных климатических условиях;
- выявить основные факторы, влияющие на концентрацию солнечной радиации на поверхности гелиоконтуров;
- установить закономерности распределения площадей гелиоконтуров и угла наклона поступающих солнечных лучей на плоскость гелиоколлектора и уточнить зависимость показателя коэффициента риска от технологических факторов при проектировании гелиосистем;
- разработать методику технико-экономического обоснования эффективных гелиосистем на базе использования коэффициента риска, учитывающего весь комплекс региональных рискообразующих факторов климатического, технологического и экономического характеров.
Методы исследований – для решения поставленных задач использован комплекс методов исследования, включающий теоретические, технико-экономические исследования, производственные эксперименты, теоретическое обобщение, математическую обработку результатов исследований, системный анализ, математическое моделирование. Определение показателя коэффициента риска осуществлялось согласно ГОСТ Р51344-99 «Принципы оценки и определения риска», ГОСТ 51901-2002 «Управление надежностью. Анализ риска технологических систем», ГОСТ 51897-2002 «Менеджмент риска. Термины и определения».
Защищаемые научные положения:
1. Выбор благоприятных областей использования солнечной энергии (гелиосистем) может быть обеспечен на основании зонирования территорий по таким солнечно-климатическим факторам как радиационный фон, облачность, температура воздуха, продолжительность солнечного сияния, годовая мощность лучистого потока на поверхности Земли, загрязнение атмосферного воздуха.
2. Технико-экономическое обоснование и оценка эффективности надежности гелиосистем на стадии проектирования могут быть обеспечены на основе предлагаемого комплексного показателя-коэффициента риска, учитывающего основные рискообразующие климатические, технологические, экономические и экологические факторы.
Достоверность и обоснованность выводов:
- подтверждается представительным объемом проанализированной информации по данным Забайкальского УГСМ за 10-летний период, по климатическим, экологическим условиям и разработанных гелиоустановок с учетом показателя коэффициента риска;
- применением методов математической статистики и системного анализа;
- достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований и результатами экспериментальных испытаний гелиоустановок (отклонение в показателях их работы составляет не более 10 % от проектных).
Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследования, а также в непосредственном участии соискателя на всех этапах исследований.
Научная новизна работы :
- для Забайкалья выполнен анализ солнечно-климатических факторов и проведено зонирование Забайкальского региона по условиям использования гелиосистем;
- выявлены доминирующие климатические, технологические, экологические и экономические факторы, определяющие возможность и эффективность использования солнечной энергии на базе предлагаемых гелиосистем;
- обоснован принцип оценки эффективности и сравнения вариантов гелиосистем на этапе проектирования на базе использования коэффициента риска, учитывающего рискообразующие факторы климатического, технологического и экономического характера.
Практическая значимость работы заключается в разработке методики и программы по определению ожидаемого технико-экономического риска при проектировании гелиосистем в различных природно-климатических условиях.
Реализация работы:
- результаты выполненных исследований (зонирование Забайкальского края по солнечной активности; методика расчета коэффициента риска проектируемых систем для различных природно-климатических условий) использованы в ЗАО «Читагражданстрой-СЗ» и Забайкальском региональном НТО строителей для технико-экономического обоснования, выбора оптимальных параметров и оценки эффективности проектируемых гелиосистем;
- результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов строительного профиля в Институте строительства и экологии ЧитГУ при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Экономика строительства», «Экономика недвижимости».
Апробация результатов исследований. Основные положения и практические результаты докладывались и обсуждались: на VI, VII, VIII, IX Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (Чита, 2006, 2007, 2008, 2009); V, IX Всероссийской научно-практической конференциях «Кулагинские чтения» (Чита 2006, 2009); Международная выставка «Ворота в Азию» (Улан-Батор, 2007); 1 Международная научно-практическая конференция «Ресурсосбережение и возобновляемые источники энергии: экономика, экология, опыт применения» (Санкт-Петербург-Чита, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе: в монографии и статье в журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований. Содержит 175 печатных страниц, включая 89 рисунков и 67 таблиц.
