Автор: К. Ю. Пименов, Е. С. Матлак .
Источник: ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕНТАБЕЛЬНОСТИ СОПРЯЖЁННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДОБЫЧИ АТМОСФЕРНОЙ ВЛАГИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.(ІУС КМ - 2011) - 2011 / Матерiали II мiжнародної науково-технiчної конференцiї студентiв, аспiрантiв та молодих вчених. — Донецьк, ДонНТУ — 2011, Том 2, с. 132-136.
К. Ю. Пименов, Е. С. Матлак ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕНТАБЕЛЬНОСТИ СОПРЯЖЁННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДОБЫЧИ АТМОСФЕРНОЙ ВЛАГИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Конструктивные схемы сопряжённого использования силовой установки и конденсатора..
На данный момент, для получения чистой питьевой воды пользуются такими методами, как: бурение скважин, опреснение морских вод, топление льда, сбор и очистка речного и дождевого стока, повторная очистка и использование стока городов и предприятий. Основной проблемой всех этих методов является исчерпаемость водных ресурсов и повсеместное загрязнение водотоков различными видами отходов.
Обзор стоимости водоснабжения и водопотребления.
В ходе анализа существующих методик и способов конденсации газо-воздушной смеси, была обоснована концепция создания сопряжённой системы, использующей электричество собственной выработки, для интенсификации процесса работы конденсатора.
Как известно, экологический эффект, который является важной целью разработки любых инновационных комплексов, составляет подраздел эффекта экономического. Данный факт указывает на принципиальную необходимость учёта экономической составляющей в работе, а также, при менеджменте и планировании таких предприятий.
Проанализируем современные цены на водоснабжение и стоимость кВт энергии в некоторых странах. В зависимости от региона, цена может кардинально меняться.
В Германии водопотребление и водоотведение оплачивается ежегодно и имеет стоимость около 1200 долларов за год на одного человека, с учётом стоимости услуг и самой воды. В различных федеральных землях применяется разная формула начисления стоимости, однако, при среднем потреблении 122 литра воды в сутки на человека, стоимость кубометра составляет 20,5 доллара. В эту стоимость закладывается высокая цена обслуживания систем и стоимость самой воды. Розничная продажа воды составит порядка 40 – 60 долларов за кубометр.
В США услуги водоснабжения и водоотведения предоставляют частные компании, и их стоимость сильно отличается в зависимости от региона. Так, в засушливых штатах, водопотребление достигает 750 литров воды в день на человека, стоимость воды здесь низкая, поскольку проблема подачи воды решается за счёт многочисленных водохранилищ. В штатах с умеренным климатом, потребление имеет отметку в 200 – 300 литров на человека, а стоимость кубометра значительно возрастает. Здесь нужно учитывать специфику расселения на территории США и соответствующую платёжеспособность населения. В итоге имея разницу в потреблении в три раза, суммарная плата за услуги водоснабжения составляет 25 -30 долларов в месяц для семьи из трёх человек или от 15 до 40 долларов за 1 кубометр воды. Розничная стоимость составляет 40 – 60 долларов за кубометр.
В Канаде сосредоточено более 9% мировых запасов пресной воды, содержащейся в ледниках и озёрах. Здесь имеет место очень высокое водопотребление, а стоимость услуг относительно низкая. Так, потребляя в три раза больше воды на человека в сутки, по сравнению с США, месячная стоимость водоснабжения составит 15 – 30 долларов за 1 кубометр.
Финляндия снабжает население водой из огромного количества озёр и рек, а также скважин. Стоимость кубометра воды здесь очень высока, около 45 долларов. Но высокий уровень доходов населения нивелирует этот факт. Для людей, не подключенных к общей системе водоснабжения, существует возможность бесплатного получения вод из скважин, при затратах 25 000 евро на постройку и прокладку коммуникаций.
Для Украины рассмотрим стоимость услуг водоснабжения на 2016 – 2017 год, на примере города Харьков. Для населения унифицированная стоимость услуг водоснабжения и водоотведения составляет 7,98 грн за кубометр или 0,3 доллара, для предприятий – 1,25 грн. Норма водопотребления составляет 440 литров на человека в сутки, при отсутствии счётчика. Розничная стоимость 1000 литров воды составляет около 32 долларов.
Как видим, для стран с развитой экономикой, высокими зарплатами и качеством предоставляемых услуг, стоимость подачи воды очень высока, розничная же продажа имеет устоявшуюся цену на рынке.
Обзор стоимости электрической энергии.
Как видно, цена значительно отличается, однако находится в диапазоне от 0,15 до 0,35 доллара за кВт. Это означает, что для повышения рентабельности предприятия, есть смысл перенаправить экспортируемую электрическую энергию на нужды питания аппаратов конденсации, что позволит получить не только саму чистую воду, но и введёт определённый показатель прибыли на каждую единицу объёма воды. Этот показатель значительно превышает стоимость затраченного электричества. Так, при розничной реализации питьевой воды, стоимость одного литра, в странах СНГ, составляет не менее 0,04 доллара за литр, это означает, что 1 кубометр, то есть тысяча литров, имеет стоимость 40 долларов. Как следует из рисунка 1.1, цена реализации электрической энергии для населения и субъектов хозяйствования, для стран Европы, составляет 0,02 – 0,35 доллара за кВт\ч. Отсюда, становится очевидным, что если пренебречь стоимостью водоснабжения и водоотведения, тарифы на которые назначают местные власти, либо частные фирмы, то для преодоления точки безубыточности, достаточно соблюсти условия соответствия количества конденсируемой воды затрачиваемым кВт. Из приведённых данных имеем, что для принудительного получения 1000 литров воды, можно задействовать до 2000 кВт\ч электрической энергии, соответствующей стоимости, для таких стран, как Украина, Россия и т.п. и около 120 кВт\ч в странах Западной Европы. Современная аппаратура позволяет получать 1000 литров воды при затратах в 4 – 8 кВт. При таком соответствии стоимости, из 110 кВт, которые не были реализованы, можно получить дополнительно более 11000 литров воды, а также покрыть расходы на водоподготовку, после осушения, оплату работы персонала и доставку её к потребителю. В условиях же стран СНГ, прибыль от реализации будет значительно выше.
Стоит помнить, что современные альтернативные источники энергии имеют малые показатели выработки электричества, а значит, нужно учесть необходимость в собственном питании и подаче электричества на объекты хозяйствования и т.п.
Таким образом, сопряжение систем водо- и энергообеспечения является экономически выгодным. Отсюда следует, что при позитивном экономическом эффекте, мы получим соответствующий эффект экологический. При реализации этой концепции частными инвесторами и государством, существует возможность применения разнообразных методов, как на существующих объектах, так и на планируемых к реализации. Возможность получения прибыли должна стать ключевым фактором в заинтересованности инвесторов. Высокая розничная стоимость воды позволяет задействовать бизнес с малым капиталом, поскольку прибыль можно получить при малых оборотах. Развитие же альтернативной энергетики и снижение традиционного водопотребления из скважин и речного стока будут иметь положительное воздействие на работу всей биосферы в целом.
В разработке вопроса водоснабжения принципиально уточнить, что общий объём воды на планете близок к постоянному. Это означает, что изъятие воды из воздушного бассейна не уменьшит общее водопотребление, но перенаправит его из давно исчерпанных источников к новым. Большое количество воздушной влаги является продуктом испарения с поверхности морей и океанов, следовательно, несёт сильно опреснённую воду. Сбор этой воды наиболее экологичен в плане снижения потребления пресных вод суши. Общемировой сток вновь возвращает воду в Мировой океан, а конденсаторы-осушители позволяют уловить влагу, не прибегая к трудоёмкому процессу опреснения, побочными эффектами которого является изменения экосистем морей, большое количество соляных отходов, быстрое истощение ресурса аппаратуры.
Концепция комплекса жизнеобеспечения предполагает бесперебойное снабжение водой и электрической энергией, для нужд населения и производства пищи. Размещение таких сооружений будет тяготеть к местам выработки энергии, территорий с высокой влагоемкостью воздуха, а также – к потребителю. При постройке, такой комплекс должен стать градообразующим элементом, поскольку позволит заселять ранее непригодные территории. Это позволит снизить нагрузку на существующие урбосиситемы, но и повлечёт определённый рост населения, за счёт освобождения пространства для существования вида. В широкой перспективе, колонизация близкого Космоса потребует развития систем жизнеобеспечения, следовательно, работа в данном направлении перспективна и имеет экономическое обоснование.
1.Алексеев В. В. Получение пресной воды из влажного воздуха [текст]/ В. В. Алексеев, К. В. Чекарев // Аридные системы, Т. 2, 1996. №2-3.
2.Andrew Delano, Design Analysis of the Einstein Refregeration Cycle. Georgia Institute of Technology, June 1998.