Кайт-ветрогенераторы. Мысли вслух.
Вот смотрю я на эту фиговинку, которая выглядит как крутая детская игрушка, и тихо-тихо охреневаю. По сути, нечто, перевозимое на небольшом грузовике, позволяет снимать за световой день мощность, необходимую для полного(!) энергообеспечения навороченного коттеджа. И работает она где-то на 60-80% мощности.
Вот так примерно выглядит работа кайта на 30 кВт.
600 кВт установка перевозится на 2-х самых обычных тягачах, и позволяет снимать мощность, достаточную для полного энергоснабжения уже 20 домов.
Таким образом, легкая (относительно), мобильная установка позволяет снять над любым полем порядка 10 МвТ*ч энергии.
Другой вопрос, что на мой взгляд реальны установки мощностью порядка 200 кВт, при больших мощностях будут проблемы с передачей энергии через кабель.
Следовательно
Кайт представляет собой что-то вроде мобильной электростанции, довольно приличной мощности. Его оптимально использовать для электроснабжения сезонных работ в любом месте. Для работы кайту нужна только поляна в 50*50 метров для взлета/посадки. Можно с него снабжать сельское хозяйство в период сезонных работ (вспашка/сев/уборка), сезонный рыбоперерабатывающий завод, колбасный цех, и т.д. в размерах вашей фантазии, вплоть до небольшого ГОКа в таежной глуши. Пригоняешь в любую точку необходимое кол-во установок + зарядную станцию, и далее заряжаешь технику, либо снабжаешь необходимое производство.
Переводя в привычные нам ДЭС:
60 кВт-кайт соответсвует 40 кВт ДЭС, которая весит порядка 1 тонны (!), и требует 8,5-9,5 литров солярки в час. На месяц работы ей необходимо порядка 5 тонн топлива!
600 кВт-кайт - это 400 кВт ДЭС, которая весит 4 -5 тонн, потребляя 80-100 литров/час солярки. На месяц работы - порядка 50 тонн топлива!
вот так выглядит современная ДЭС на 500 кВт
Интересно прикинуть экономику такого предприятия для сельского хозяйства, при условии перевода всей техники на аккумуляторы.
Стоимость техники полагаем на 50% выше аналогичных устройств на диз.топливе.
Допустим у нас работает
4 комбайна, сравнимые по характеристикам с Дон 1500. То есть мощность двигателей порядка 160 кВт, комбайн потребляет порядка 30 литров солярки в час. В сутки 30*20=600 литров.
4 обычных грузовых автомобиля. Мощность двигателей порядка 100 кВт, потребляют условно 200 литров топлива/сутки.
В сутки вся техника потребляет порядка 800 литров дизельного топлива.
Стоимость техники: комбайны - 15 млн рублей (цена нового комбайна порядка 10 млн рублей) грузовой автомобиль - 1,5 млн рублей.
Общая стоимость техники - 66 млн рублей.
Средняя необходимая потребная энергия в час составляет 800 кВт
20 (время работы в сутки) *4(количество)*(150(мощность комбайна) +100(мощность грузовика) /24=833 кВт ~ 800 кВт
За месяц работы техника на дизельном топливе потребляет:
800*4*30=96000 литров
При средней цене в 30 рублей это составит порядка 3 млн рублей.
Цену кайта примем условно в 2 раза выше аналогичного по мощности ветряка. Получим примерно 3 000 $/кВт мощности. То есть кайт на 140 кВт будет стоить порядка 420 000 $ = 21 млн рублей. Плюс примем стоимость зарядной станции на 2 МВт в 15 млн рублей (цена с потолка, так как если взять стоимость в 0,15 $/ вт*ч, то для 2 МВт необходимо порядка 300 000$, но на самом деле - будет несколько ниже).
Нам необходимо 10 кайтов + одна зарядная станция.
Итого, необходимые затраты составят
66 (техника) + 200 (кайты) + 15 (станция) = 281 млн рублей.
Если взять энергоплотность аккумуляторов зарядной станции в 150 Вт/кг, то мы получим массу порядка 13 тонн. То есть монтируется на обычный большегрузный грузовой автомобиль.
Сделаем расчет для ДВС, который используется только для электроснабжения.
Считаем для 500 кВт мощности:
Нам требуется ДВС на 500 кВт, которая потребляет порядка 120 литров топлива в час. Стоит такая ДВС около 5 млн рублей.
Либо нам требуется 8 кайтов на 140 кВт +зарядная станция на 20 МВт.
Цена кайтов+станции составит порядка 6 млн долларов,- 300 млн рублей.
За 1 месяц работы ДЭС нам потребуется порядка 86 400 литров солярки, ценой в 2,6-3 млн рублей.
При этом мы не учитываем логистику, на известных мне объектах стояли емкости в 300-1000 кубов, а остальное - привозилось по мере необходимости.
Поэтому для чистоты эксперимента учтем, что топливо привозится на бензовозах на базе Камаз (КАМАЗ-53215-1961-15).
10,5 тонн за рейс на расстояние в 150 км.
Нам необходимо 87 рейсов, за которые будет потрачено
30 (расход топлива на 100 км для Камаза минимальный) *87*300/100=8 тонн
+ оплата труда 4-х водителей, т.к. в смену получаем только один пробег бензовоза от базы до ДЭС и обратно.
Получаем, что без учета техники, её ремонта и т.д., дополнительные затраты на логистику составят 440 тысяч рублей.
Бензовоз на базе Камаза новый, стоит от 1,5 до 2 млн рублей.
Что касается срока жизни кайта, то можно прикинуть, что:
1) Ресурс турбин кайта. Он довольно большой, современные турбины ВЭС имеют ресурс порядка 50 лет, для более интенсивно работающих турбин кайта срок будет меньше, но вряд ли менее 20 лет.
2) Ресурс планера кайта. Он может составить 10-15 лет, а то и менее. Тут вопрос в материалах, и в условиях эксплуатации.
3) Ресурс кабеля и башни. Вряд ли более 4-5 лет, слишком большая на них нагрузка в ходе эксплуатации.
4) Ресурс зарядной станции/инверторов/аккумуляторов. Тут вообще сложно что-то прикидывать, так как схема получается очень гибкая, и по идее её можно собрать на современных ионисторах на основе графена, которые практически вечные (более 50000 циклов). Либо на гибриде с литий-титанов-фосфатными аккумуляторами, которые имеют сравнимый срок эксплуатации.
С другой стороны внедренные в производство и дешевые литий-полимерные (на самом деле литий-ионные) аккумуляторы имеют срок жизни в 5-7 лет активной работы.
Вывод 1.
Примерные сроки окупаемости такой системы составят порядка 100 месяцев. Это при максимальных расценках на собственно кайты и зарядные станции. В реальности их стоимость должна быть на 40-50% ниже. Да и затраты на ГСМ учтены только для дизельного топлива. Получается, что при массовом внедрении окупаемость мобильных электростанций на основе кайтов мы получим окупаемость в 48-50 месяцев.
Вывод 2
Перевод спецтехники на электромобили окупается за счет стоимости топлива за 12-36 месяцев, в зависимости от режима эксплуатации.
Вывод 3.
Использование кайта вместо привычных нам ДЭС резко упрощает логистику любых работ в местности без современной инфраструктуры. А в России таких мест - 95%. Помимо этого, даже в местах, где есть инфраструктура, при краткосрочных работах (от нескольких дней до нескольких лет) выгоднее пригнать несколько кайтов, чем возиться с подключением и проведением высоковольтных ЛЭП.
То есть с кайтом практически вся территория России, за исключением совсем уж гористой либо безветренной местности, становится пригодной для технологичной, т.е. высокоэнергоемкой хозяйственной деятельности. И вопросы логистики упрощаются до заброски стандартного контейнера весом в 5-20 тонн.
P.S.
Остается вопрос реальной эксплуатации таких устройств. Пока это - красивая игрушка, без опыта эксплуатации даже в тепличных условиях полупустынь США, не говоря уже про экстремальные условия нашей Сибири.
Еще очень важная ремарка - кайт никак не отменяет традиционную энергетику, так как при высокой удельной мощности ( ватт/кг),сравнимой с ДЭС(!), он скорее всего будет иметь очень малую энергоплотность( ватт/м2). По этому показателю он будет очень сильно уступать не только ТЭЦ/ГЭС/АЭС, но и обычным ветровым, и вполне возможно даже солнечным(!) электростанциям.
В интересное время мы живет, однако.
Click to viewВот так примерно выглядит работа кайта на 30 кВт.
600 кВт установка перевозится на 2-х самых обычных тягачах, и позволяет снимать мощность, достаточную для полного энергоснабжения уже 20 домов.
Таким образом, легкая (относительно), мобильная установка позволяет снять над любым полем порядка 10 МвТ*ч энергии.
Другой вопрос, что на мой взгляд реальны установки мощностью порядка 200 кВт, при больших мощностях будут проблемы с передачей энергии через кабель.
Следовательно
Кайт представляет собой что-то вроде мобильной электростанции, довольно приличной мощности. Его оптимально использовать для электроснабжения сезонных работ в любом месте. Для работы кайту нужна только поляна в 50*50 метров для взлета/посадки. Можно с него снабжать сельское хозяйство в период сезонных работ (вспашка/сев/уборка), сезонный рыбоперерабатывающий завод, колбасный цех, и т.д. в размерах вашей фантазии, вплоть до небольшого ГОКа в таежной глуши. Пригоняешь в любую точку необходимое кол-во установок + зарядную станцию, и далее заряжаешь технику, либо снабжаешь необходимое производство.
Переводя в привычные нам ДЭС:
60 кВт-кайт соответсвует 40 кВт ДЭС, которая весит порядка 1 тонны (!), и требует 8,5-9,5 литров солярки в час. На месяц работы ей необходимо порядка 5 тонн топлива!
600 кВт-кайт - это 400 кВт ДЭС, которая весит 4 -5 тонн, потребляя 80-100 литров/час солярки. На месяц работы - порядка 50 тонн топлива!
вот так выглядит современная ДЭС на 500 кВт
Интересно прикинуть экономику такого предприятия для сельского хозяйства, при условии перевода всей техники на аккумуляторы.
Стоимость техники полагаем на 50% выше аналогичных устройств на диз.топливе.
Допустим у нас работает
4 комбайна, сравнимые по характеристикам с Дон 1500. То есть мощность двигателей порядка 160 кВт, комбайн потребляет порядка 30 литров солярки в час. В сутки 30*20=600 литров.
4 обычных грузовых автомобиля. Мощность двигателей порядка 100 кВт, потребляют условно 200 литров топлива/сутки.
В сутки вся техника потребляет порядка 800 литров дизельного топлива.
Стоимость техники: комбайны - 15 млн рублей (цена нового комбайна порядка 10 млн рублей) грузовой автомобиль - 1,5 млн рублей.
Общая стоимость техники - 66 млн рублей.
Средняя необходимая потребная энергия в час составляет 800 кВт
20 (время работы в сутки) *4(количество)*(150(мощность комбайна) +100(мощность грузовика) /24=833 кВт ~ 800 кВт
За месяц работы техника на дизельном топливе потребляет:
800*4*30=96000 литров
При средней цене в 30 рублей это составит порядка 3 млн рублей.
Цену кайта примем условно в 2 раза выше аналогичного по мощности ветряка. Получим примерно 3 000 $/кВт мощности. То есть кайт на 140 кВт будет стоить порядка 420 000 $ = 21 млн рублей. Плюс примем стоимость зарядной станции на 2 МВт в 15 млн рублей (цена с потолка, так как если взять стоимость в 0,15 $/ вт*ч, то для 2 МВт необходимо порядка 300 000$, но на самом деле - будет несколько ниже).
Нам необходимо 10 кайтов + одна зарядная станция.
Итого, необходимые затраты составят
66 (техника) + 200 (кайты) + 15 (станция) = 281 млн рублей.
Если взять энергоплотность аккумуляторов зарядной станции в 150 Вт/кг, то мы получим массу порядка 13 тонн. То есть монтируется на обычный большегрузный грузовой автомобиль.
Сделаем расчет для ДВС, который используется только для электроснабжения.
Считаем для 500 кВт мощности:
Нам требуется ДВС на 500 кВт, которая потребляет порядка 120 литров топлива в час. Стоит такая ДВС около 5 млн рублей.
Либо нам требуется 8 кайтов на 140 кВт +зарядная станция на 20 МВт.
Цена кайтов+станции составит порядка 6 млн долларов,- 300 млн рублей.
За 1 месяц работы ДЭС нам потребуется порядка 86 400 литров солярки, ценой в 2,6-3 млн рублей.
При этом мы не учитываем логистику, на известных мне объектах стояли емкости в 300-1000 кубов, а остальное - привозилось по мере необходимости.
Поэтому для чистоты эксперимента учтем, что топливо привозится на бензовозах на базе Камаз (КАМАЗ-53215-1961-15).
10,5 тонн за рейс на расстояние в 150 км.
Нам необходимо 87 рейсов, за которые будет потрачено
30 (расход топлива на 100 км для Камаза минимальный) *87*300/100=8 тонн
+ оплата труда 4-х водителей, т.к. в смену получаем только один пробег бензовоза от базы до ДЭС и обратно.
Получаем, что без учета техники, её ремонта и т.д., дополнительные затраты на логистику составят 440 тысяч рублей.
Бензовоз на базе Камаза новый, стоит от 1,5 до 2 млн рублей.
Что касается срока жизни кайта, то можно прикинуть, что:
1) Ресурс турбин кайта. Он довольно большой, современные турбины ВЭС имеют ресурс порядка 50 лет, для более интенсивно работающих турбин кайта срок будет меньше, но вряд ли менее 20 лет.
2) Ресурс планера кайта. Он может составить 10-15 лет, а то и менее. Тут вопрос в материалах, и в условиях эксплуатации.
3) Ресурс кабеля и башни. Вряд ли более 4-5 лет, слишком большая на них нагрузка в ходе эксплуатации.
4) Ресурс зарядной станции/инверторов/аккумуляторов. Тут вообще сложно что-то прикидывать, так как схема получается очень гибкая, и по идее её можно собрать на современных ионисторах на основе графена, которые практически вечные (более 50000 циклов). Либо на гибриде с литий-титанов-фосфатными аккумуляторами, которые имеют сравнимый срок эксплуатации.
С другой стороны внедренные в производство и дешевые литий-полимерные (на самом деле литий-ионные) аккумуляторы имеют срок жизни в 5-7 лет активной работы.
Вывод 1.
Примерные сроки окупаемости такой системы составят порядка 100 месяцев. Это при максимальных расценках на собственно кайты и зарядные станции. В реальности их стоимость должна быть на 40-50% ниже. Да и затраты на ГСМ учтены только для дизельного топлива. Получается, что при массовом внедрении окупаемость мобильных электростанций на основе кайтов мы получим окупаемость в 48-50 месяцев.
Вывод 2
Перевод спецтехники на электромобили окупается за счет стоимости топлива за 12-36 месяцев, в зависимости от режима эксплуатации.
Вывод 3.
Использование кайта вместо привычных нам ДЭС резко упрощает логистику любых работ в местности без современной инфраструктуры. А в России таких мест - 95%. Помимо этого, даже в местах, где есть инфраструктура, при краткосрочных работах (от нескольких дней до нескольких лет) выгоднее пригнать несколько кайтов, чем возиться с подключением и проведением высоковольтных ЛЭП.
То есть с кайтом практически вся территория России, за исключением совсем уж гористой либо безветренной местности, становится пригодной для технологичной, т.е. высокоэнергоемкой хозяйственной деятельности. И вопросы логистики упрощаются до заброски стандартного контейнера весом в 5-20 тонн.
P.S.
Остается вопрос реальной эксплуатации таких устройств. Пока это - красивая игрушка, без опыта эксплуатации даже в тепличных условиях полупустынь США, не говоря уже про экстремальные условия нашей Сибири.
Еще очень важная ремарка - кайт никак не отменяет традиционную энергетику, так как при высокой удельной мощности ( ватт/кг),сравнимой с ДЭС(!), он скорее всего будет иметь очень малую энергоплотность( ватт/м2). По этому показателю он будет очень сильно уступать не только ТЭЦ/ГЭС/АЭС, но и обычным ветровым, и вполне возможно даже солнечным(!) электростанциям.
В интересное время мы живет, однако.