Енергијата е една од најголемите потреби на општеството, во минатото, денес а особено во иднината. Потрошувачката на енергија е составен дел од секојдневниот живот како на поединецот така и на индустријата. Потребата од енергија, како електрична така и топлинска е сé поголема како на локално така и на светско ниво. Сегашното производство на енергија се базира на употреба на фосилни горива (јаглен, нафта, природен гас) како и нуклеарната енергија, кои што покрај испуштањето на јаглероден диоксид, кој е една од причините за глобалното затоплување, се исфрла и радиоактивен материјал – отпад од нуклеарните централи кои ја загадуваат околината. Денешното општество се стреми кон тоа потрошувачката на енергија да се сведе на минимум или да се започне со користење на обновливи извори на енергија со еднократно, поголемо, но исплатливо вложување. За оваа цел се користат сончеви колектори, ветерници, геотермална енергија – односно топлината на земјата, и т.н. Во продолжение се дадени општите карактеристики на сончевото зрачење и биомасата како извор на енергија, како и нивно искористување за задоволување на потребите од СТВ и топлина за греење.
Потенцијалот на сонцето и биомасата како извори на енергија
Република Македонија е подрачје во кое, според досегашните мерења, интензитетот на сончевото зрачење е поволно за добивање на енергија од сонцето. Глобално сончево зрачење во Р. Македонија е максимално во југозападниот планински регион и неговата максимална годишна вредност изнесува околу 1500 kWh/m2. Вкупното годишно глобално сончево зрачење за Скопје (северна географска ширина 410 59’, источна географска должина 210 28’ и надморска височина од 240 m) изнесува 1367 kW/m2 што е една од најмалите вредности во Р. Македонија. Користејќи ги расположивите часовни вредности за глобалното и дифузното сончево зрачење на наклонета површина, со примена на моделот на Перез, за вредност на аголот на наклон за Скопје од 450C при азимут 00 C, средното годишно глобално сончево зрачење за Скопје изнесува 147,3 kWh/m2[1].
Се проценува дека од сончевото зрачење во Република Македонија, при употреба на соларни панели со вкупна површина 0,1% од површината на Република Македонија, може да се добие просечно годишно 35 TWh топлинска енергија (при глобално сончево зрачење од 650 W/m2 и времетраење од 2100 часа во годината).
При коефициент на искористување од 10%, можат да се изградат сончеви електроцентрали со вкупна инсталирана моќност од 1670 MWe, кои просечно годишно (2100 часа) ќе произведат 3,5 TWh електрична енергија [2].
Пелетите како гориво се обновлив извор на енергија, со чисто согорување и убедливо најниска цена во споредба со сите други енергенси. Пелетите се продукт од биомаса направена од обновливи супстанци, главно од рециклирано дрво. Квалитетот на пелетите зависи од суровината од која се изработени, начинот на пресување како и влажноста на суровината.
Енергетската вредност на биомасата е детерминирана со нејзиниот хемиски состав и се мери како џули енергија во 1g гориво (J/g) (во практиката најчесто се изразуваат како MJ/kg или GJ/t). Исто така за практични цели како важен параметар е и волуменскиот показател за горивото изразен преку енергетската густина [3].
Првата фаза од истражувањето е одредување на вкупната потребна топлина за греење на индивидуалниот станбен објект со површина од 170 m2. Користејќи ги равенките за пресметка на коефициентот на топлинопреминување низ преградни ѕидови[1] како и равенката за топлински губитоци[2] [4], вкупната пресметана топлина за греење е 8205.5 W односно 8.2 kW или 48.3 W/m2 односно 0.0483 kW/m2.
Одредувањето на потребниот број на колектори за СТВ е според потребите на четиричлено семејство, односно потребната топлина за загревање на 250 литри СТВ од 12 оC до 60 оC[3] е 15,13 kW.
Табела 1. Влезни податоци за пресметка на потребниот број на сончеви колектори
Капацитет на бојлерот | mw |
250 |
l/den; |
||
КПД на колекторот | ηc |
0,35 |
|||
Темпeратура на ладна вода | tw1 |
12 |
oC |
||
Температура на топла вода | tw2 |
45 |
60 |
90 |
oC |
Темп. разлика на водата | Δtw |
33 |
48 |
78 |
oC |
Специфична топлина на вода | cpw |
4,187 |
kJ/kgK |
||
Површина на избран колектор | Аc1 |
2,35 |
m2 |
По извршената пресметка, во табела 2 се добива дека со поставување на 5 (пет) сончеви колектори се задоволува потребата за СТВ, а со поставување на котел на биогориво со моќност од 10 kW се задоволува потребната количина на топлина за греење. Разликата помеѓу потребната и инсталираната топлинска моќност е доволна да ги покрие потребите за греење на СТВ кога сончевото зрачење би било минимално или воопшто би го немало.
Табела 2. Пресметка на потребниот број на сончеви колектори
Месец |
QS |
Qc=Qs ηc |
Qw |
Ac=Qw/Qc |
nc=Ac/Ac1 |
||||||
kWh/m2ден |
kWh/m2ден |
kWh/ден |
m2 |
Број колектори |
|||||||
45 оC |
60 оC |
90 оC |
45 оC |
60 оC |
90 оC |
45 оC |
60 оC |
90 оC |
|||
1 |
1,973 |
0,691 |
9,595 |
13,957 |
22,68 |
13,90 |
20,21 |
32,84 |
5,91 |
8,60 |
13,98 |
2 |
2,831 |
0,991 |
9,68 |
14,09 |
22,89 |
4,12 |
5,99 |
9,74 |
|||
3 |
4,288 |
1,501 |
6,39 |
9,30 |
15,11 |
2,72 |
3,96 |
6,43 |
|||
4 |
5,066 |
1,773 |
5,41 |
7,87 |
12,79 |
2,30 |
3,35 |
5,44 |
|||
5 |
5,353 |
1,874 |
5,12 |
7,45 |
12,11 |
2,18 |
3,17 |
5,15 |
|||
6 |
5,444 |
1,905 |
5,04 |
7,32 |
11,90 |
2,14 |
3,12 |
5,07 |
|||
7 |
6,153 |
2,154 |
4,46 |
6,48 |
10,53 |
1,90 |
2,76 |
4,48 |
|||
8 |
6,067 |
2,123 |
4,52 |
6,57 |
10,68 |
1,92 |
2,80 |
4,54 |
|||
9 |
5,24 |
1,834 |
5,23 |
7,61 |
12,37 |
2,23 |
3,24 |
5,26 |
|||
10 |
4,753 |
1,664 |
5,77 |
8,39 |
13,63 |
2,45 |
3,57 |
5,80 |
|||
11 |
2,853 |
0,999 |
9,61 |
13,98 |
22,71 |
4,09 |
5,95 |
9,66 |
|||
12 |
1,812 |
0,634 |
15,13 |
22,01 |
35,76 |
6,44 |
9,36 |
15,22 |
|||
Просек |
4,319 |
1,512 |
3,2 |
4,655 |
7,565 |
||||||
Избран број колектори |
nci |
5 |
Економската анализа е извршена при користење на три различни енергенси и тоа: електрична енергија, Екстра лесно масло за домаќинства и пелети (биомаса), а резултатите од анализата се прикажани во следната табела. Периодот на враќање на средствата е пресметан во табела 3 според цена за инсталирање на сончевите колектори и котелот на биомаса од приближно 2500 евра.
Табела 3. Економска анализа и периодот на враќање на средствата при користење на три различни енергенси: електрична енергија, Екстра лесно масло за домаќинства и пелети (биомаса)
Количество енергенс и неговиот износ[1] во денари и евра |
PBP (период на враќање на средствата – во години) |
||
Електрична енергија |
kWh |
Износ (ден./евра) |
5 |
10660 |
70.356,00 / 1.153,40 |
||
Е. Л. масло за домаќинства |
Kg |
Износ (ден./евра) |
4,3 |
1080 |
75.168,00 / 1.232,20 |
||
Биомаса (пелети) |
Kg |
Износ (ден./евра) |
/ |
2665 |
39.975,00 / 655,30 |
Еколошките проблеми денес се главна тема во сите планови за развој на енергетиката, особено емисијата на CO2 за која се верува дека е главен генератор на глобалното затоплување. Врз основа на IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) сценариото, атмосферската концентрација на CO2, ќе се движи помеѓу (540 – 970) ppm до 2100 година.
Средната вредност на овој опсег е приближно двојна од моменталното ниво од 365 ppm или три пати поголема од нивото во 1900 (280 ppm). Намалувањето на емисијата на гасови кои се предизвикувачи на ефектот на “стаклена градина“ на ниво <550 ppm, не може да се постигне со ваков тренд на користење на конвенционалните извори на енергија [5].
Заклучок
Користењето на обновливи извори на енергија ја намалуваат потрошувачката на енергија добиена од конвенционалните извори на енергија како што се јагленот, суровата нафта и природниот гас, истовремено намалувајќи ги емисиите на штетни гасови и материи добиени при согорување на конвенционалните извори.
Во истражувањето се докажува дека користењето на котелот на биомаса ги намалува трошоците за греење на индивидуалниот станбен објект за 498,10 евра во однос на електричната енергија односно за 577 евра во однос на Екстра лесното масло за домаќинства, а користењето на сончеви колектори за санитарна топла вода дополнително ги намалува паричните средства без притоа да го нарушат комфорот во целиот објект – што е и главната цел на подобрување на енергетската ефикасност.
Користена литература:
[1] Арменски, С. (2007). Сончева енергија. Народна и универзитетска библиотека „Св. Климент Охридски“ – Скопје.
[2] Арменски, С. (2005).Термотехнички машини и уреди. Универзитет „Св. Кирил и Методиј“ – Скопје.
[3] Haggerty, Alfred P. (2011). Biomass Crops: Production, Energy, and the Environment (Environmental Science, Engineering and Technology: Energy Policies, Politics and Prices) 2011.
[4] Шаревски, Васко (2005). Греење, климатизација, вентилација. Универзитет „Св. Кирил и Методиј“ – Скопје.
[5] Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC Special Reports (2011). https://www.ipcc.ch
4.
– Цената на електричната енергија е формирана од Регулаторната комисија за енергетика, каде што единечната цена за тарифни потрошувачи на нисконапонски нивоа е 4,18 ден/kWh + 33,33% основен придонес за пресметковна моќност + 18% ДДВ.
– Долната топлинска моќ на Екстра лесното масло за домаќинства Hd = 41.8 MJ/kg = 11,61 kWh/kg – податоци добиени од А.Д. Макпетрол, а неговата цена е формирана од Регулаторната комисија за енергетика (60 денари/литар), ρ = 860 kg/m3
– Долната топлинска моќ на пелетите (биомасата) Hd = 16920 kJ/kg = 4.7 kWh/kg, а неговата цена е 15 денари/kg – податоци добиени од фирмата Протерм