|
| |
|
Главная страница -> Переработка мусора
Топливные элементы как часть аккумулирующих систем. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов. СтроительствоКлаус Фафнер 1. Цель ель инвестиционных методов оценки состоит в том, чтобы предпринять меры, определяющие потенциал развития каждой из возможных инвестиций, что позволит энергопоставляющей компании решить, какой вид инвестиций необходимо осуществить и их приоритет. В данной работе методы анализа разделены на экономические методы анализа и финансовые методы анализа: - Экономические методы анализа определены как анализ определенных проектов без учета реальные кредитов. Все затраты и доходы, осуществляемые за время реализации проекта пересчитываются на фиксированные цены, например на уровне цен середины 1997. - Финансовые методы анализа включают анализ возможностей привлечения инвестиционного капитала и выплат предложенных займов. Поскольку большинству Украинских компаний не хватает доступного капитала для инвестиции, финансирование большей части проектов должно быть осуществлено внешними источниками, такими, как займы. Привлечение займов в существующей на Украине ситуации сталкивается с рядом проблем, вызванных как ограничениями на рынке займов, так и финансовыми проблемами энергопоставляющих компаний и их клиентов. Инвестиционную оценку не следует рассматривать как метод создания абсолютных критериев. Она скорее применима для сравнения преимуществ вложения капитала в различные проекты, чем для принятия отдельного решения о целесообразности внедрения той или иной идеи. Параметры в анализе обычно принимаются с некоторой степенью неопределенности. Они включают внешние факторы, которые не зависят от решения менеджеров, такие как стоимость топлива будущих периодов, и т.д. Поэтому, в инвестиционной оценке необходим анализ чувствительности, где при вычислениях в качестве пределов неопределенных параметров используются так называемые наихудший вариант или наилучший вариант . 2. Экономический анализ Экономические методы анализа могут быть разделены на методы без дисконтирования и методы с дисконтированием. 2.1 Методы без дисконтирования Среди методов без дисконтирования, расчет срока окупаемости наиболее популярен, и будет объяснен здесь: 2.1.1 Срок окупаемости (Pay-back) Наиболее простым параметром анализа является простой срок окупаемости (Pay-back). Рассмотрим некоторую начальную инвестицию I, которая производит среднюю ежегодную экономию S. Тогда срок окупаемости (Pay-back) определяется как: , (лет) Срок окупаемости привлекателен как экономический параметр, потому что его легко понять и вычислить, и не требует каких-либо предположений относительно выбора времени, срока службы или процентной ставки. Однако хорошее значение срока окупаемости конкретного проекта далеко не всегда означает, что проект скоро получит инвестиции. 2.2 Методы с дисконтированием Перед использованием методов дисконтирования должны быть определены два следующих параметра: - Дисконтная ставка - Период реализации проекта Дисконтная ставка - сложное значение, которое определяется средними затратами капитала под влиянием и в зависимости от различных факторов. Дисконтная ставка Национального Банка Украины в настоящее время составляет 40 % и является процентной ставкой, используемой при предоставлении займов коммерческим банкам. Для оценки долгосрочных инвестиций в энергосбережение должна использоваться более низкая дисконтная ставка. Не существует определенного утвержденного нормативного значения дисконтной ставки, но для подобного рода долгосрочных инвестиций наиболее разумным является значение до 10-15 %. Обоснованием выбранного значения являются следующие факторы: - Срок службы нового, современного оборудования, как правило, не менее 15-20 лет при условии надлежащего обслуживания, - Такое инвестирование приносит пользу для всего общества, и не должно быть расценено как отдельно взятый проект, сулящий выгоду только одной компании, - Часть инвестиции могла бы быть осуществлена за счет внешних кредитов или подобного финансирования под невысокие проценты. Поэтому, целесообразно предположить период реализации проекта равным 15 лет. Период реализации проекта не должен быть меньше срока возвращения займа, равно как и не должен превышать срок службы оборудования, что может увеличить риск завышения оценки прибыли. Для определения чистой прибыли от инвестиции необходимо разницу между доходами от энергосбережения и вложенным капиталом за каждый год умножить на коэффициент дисконтирования (Discount factor), который определяется по формуле : Где r - дисконтная ставка, и n - год, начиная с 0 года - начала выполнения проекта. 2.2.1 Чистая текущая стоимость (Net present value - NPV) Суммируя ежегодные значения чистой прибыли, получаем значение чистой текущей/приведенной стоимости/ценности NPV: Где N - период реализации проекта, лет. Заметьте, что все цены приведены к определенному ценовому уровню, например к ценовому уровню середины 1997. В приведенном ниже примере рассмотрены только первые пять лет проекта. NPV показана здесь как накопленная сумма текущей стоимости. Например, в расчете для года 2, NPV будет равна сумме текущих стоимостей за годы 0, 1 и 2. Год 0 - год начала проекта. Год: n = 0 1 2 3 4 5 ценовой уровень: середина 1997. Единица: млн. грн. Без дисконтирования Доходы от сбережения 3.500 3.400 3.300 3.200 3.100 Инвестиции -10.000 Годовой результат -10.000 3.500 3.400 3.300 3.200 3.100 Год: n = 0 1 2 3 4 5 Фактор дисконта 15% 1,000 0,8896 0,7651 0,6575 0,5718 0,4972 С учетом дисконтирования Доходы от сбережения 3.043 2.571 2.170 1.830 1.541 Инвестиции -10.000 Текущая стоимость -10.000 3.043 2.571 .2.170 1.830 1.541 NPV (на конец года) -10.0 -6.957 -4.38 -2.216 -386 1.155 2.2.2 Внутренняя ставка дохода Если организации, осуществляющие инвестиционную оценку, не придерживаются определенной политики относительно дисконтной ставки, становится невозможным вычислить прямой NPV. Однако существует альтернатива - так называемая внутренняя ставка дохода (IRR) (в некоторых источниках внутренняя норма прибыли или внутренний коэффициент окупаемости капвложений). По методу внутренней ставки дохода IRR, при расчете дисконтной ставки NPV принимается равным нулю в конце периода реализации проекта: Чем выше IRR, тем лучше проект. IRR обычно вычисляется методом итераций с использованием ЭВМ. Но необходимо знать, что при вычислении IRR возможно несколько значений r, для которых NPV = 0. Обычно правильным является только одно из них. 2.2.3 Годовая Эквивалентная Стоимость Годовая Эквивалентная Стоимость - Annual Equivalent Cost (AEC) используется для преобразования NPV в годовую чистую прибыль по сроку службы проекта. AEC определяется как: Определение AEC может быть полезно для сопоставления проектов с различным сроком выполнения. 2.2.4 Балансовая цена не потребляемую тепловую энергию - Balance heat sales price (HSP) Как правило, результатом выполнения энергосберегающего проекта является снижение цены на потребляемую тепловую энергию (HSP) для потребителей. Балансовая цена не потребляемую тепловую энергию определяется по формуле: Где NPV означает чистую текущую стоимость всех издержек производства тепла в течение планового периода N, и Sn означает общее количество выработанного тепла, которое, как ожидается, будет продано в году n. Используя показатель HSP можно произвести оценку и сравнение различных стратегий модернизации всей системы теплоснабжения. 3. Финансовый анализ Для осуществления экономически целесообразного проекта, как правило, необходимы внешние источники финансирования. Процентная ставка и сроки могут иметь решающее значение для его реализации. Внешние источники включают: - Небольшие ссуды украинских банков на срок от 1 до 5 лет с довольно высокой процентной ставкой. - Международные источники, такие как кредитные линии, ЭСКО, займы сроком на 5-10 лет с низкой международной процентной ставкой. Это могут быть проекты, выполняемые частными компаниями. - Долгосрочные займы до 15-20 лет, для энергетических проектов с хорошо развитой инфраструктурой и низкой международной процентной ставкой. К выполнению подобного рода проектов часто привлекаются правительственные учреждения. В соответствии с указанными тремя уровнями, проекты могут быть разделены на 3 типа: ультра краткосрочные, краткосрочные и долгосрочные мероприятия. Выплата займа состоит из выплат процентов и выплат основной суммы. Банки обычно предоставляют два типа займов: займы с фиксированной ежегодной выплатой и займы с линейной ежегодной выплатой: - заем с фиксированной ежегодной выплатой - --_ ежегодная выплата процентов и основной суммы постоянна в текущих ценах. - заем с линейной ежегодной выплатой - ежегодная выплата основной суммы постоянна в текущих ценах, в результате чего в первый год выплата самая высокая, и затем уменьшается из года в год. Кроме того, часто можно оговорить период наибольшего благоприятствования, что означает, что заемщик в первые годы выплачивает только проценты. Следует также учитывать, что банк берет комиссионные (на административные и прочие расходы). Ниже приведен пример, который демонстрирует выплаты займов с фиксированной ежегодной выплатой и с линейной ежегодной выплатой сроком на 5 лет, процентная ставка 10 %, период благоприятствования отсутствует. Величины представлены в текущих ценах: Единица измерения - млн. грн. Заем с фиксированной ежегодной выплатой 1 2 3 4 5 Основная сумма займа (на которую начисляется процент) в начале 1000 836 656 458 240 Выплата процентов 100 84 66 46 24 Выплата основной суммы 164 180 198 218 240 Комиссионные (0,5%) 5 5 5 5 5 Выплаты суммарные 269 269 269 269 269 Основная сумма займа (на которую начисляется процент) в конце 836 656 458 240 0 Заем с линейной ежегодной выплатой 1 2 3 4 5 Основная сумма займа (на которую начисляется процент) в начале 1000 800 600 400 200 Выплаты процентов 100 80 60 40 20 Выплата основной суммы 200 200 200 200 200 Комиссионные (0,5%) 5 5 5 5 5 Выплаты суммарные 305 285 265 245 225 Основная сумма займа (на которую начисляется процент) в конце 800 600 400 200 0
Топливные элементы осуществляют прямое превращение энергии топлива (напр.водород + кислород) в электричество минуя малоэффективные, идущие с большими потерями, процессы горения. Это электрохимическое устройство в результате высокоэффективного холодного горения топлива непосредственно вырабатывает электроэнергию с КПД до 70 % [17]. Биохимики установили, что биологический водородно-кислородный топливный элемент вмонтирован в каждую живую клетку [13]. Источником водорода в организме служит пища - жиры, белки и углеводы. В желудке, кишечнике, клетках она в раскладывается до мономеров, которые, в свою очередь, после ряда химических превращений дают водород, присоединенный к молекуле-носителю. Кислород из воздуха попадает в кровь через легкие, соединяется с гемоглобином и разносится по всем тканям. Процесс соединения водорода с кислородом составляет основу биоэнергетики организма. То есть, в мягких условиях (комнатная температура, нормальное давление, водная среда), химическая энергия с высоким КПД преобразуется в тепловую, механическую (движение мышц), электричество (электрический скат), свет (насекомые излучающие свет). Человек в который раз повторил созданное природой устройство получения энергии. В то же время этот факт говорит о перспективности направления. Все процессы в природе очень рациональны, поэтому шаги по реальному использованию ТЭ вселяют надежду на энергетическое будущее. Открытие в 1838 году водородно-кислородного топливного элемента принадлежит английскому ученому У. Грову. Исследуя разложение воды на водород и кислород он обнаружил побочный эффект -- электролизер вырабатывал электрический ток. Ископаемое топливо (уголь, газ и нефть) состоит в основном из углерода. При сжигании атомы топлива теряют электроны, а атомы кислорода воздуха приобретают их. Так в процессе окисления атомы углерода и кислорода соединяются в продукты горения -- молекулы углекислого газа. Этот процесс идет энергично: атомы и молекулы веществ, участвующих в горении, приобретают большие скорости, а это приводит к повышению их температуры. Они начинают испускать свет -- появляется пламя. Химическая реакция сжигания углерода имеет вид: C + O2 = CO2 + тепло. В процессе горения химическая энергия переходит в тепловую энергию благодаря обмену электронами между атомами топлива и окислителя. Этот обмен происходит хаотически. Горение -- обмен электронов между атомами, а электрический ток -- направленное движение электронов. Если в процессе химической реакции заставить электроны совершать работу, то температура процесса горения будет понижаться. В ТЭ электроны отбираются у реагирующих веществ на одном электроде, отдают свою энергию в виде электрического тока и присоединяются к реагирующим веществам на другом. Основа любого ХИТ -- два электрода, соединенные электролитом. ТЭ состоит из анода, катода и электролита. На аноде окисляется, т.е. отдает электроны, восстановитель (топливо CO или H2), свободные электроны с анода поступают во внешнюю цепь, а положительные ионы удерживаются на границе анод-электролит (CO+, H+). С другого конца цепи электроны подходят к катоду, на котором идет реакция восстановления (присоединение электронов окислителем O2--). Затем ионы переносятся электролитом к катоду. В ТЭ вместе сведены вместе три фазы физико-химической системы: газ (топливо, окислитель); электролит (проводник ионов); металлический электрод (проводник электронов). В ТЭ происходит преобразование энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую, причем, процессы окисления и восстановления пространственно разделены электролитом. Электроды и электролит в реакции не участвуют, но в реальных конструкциях со временем загрязняются примесями топлива. Электрохимическое горение может идти при невысоких температурах и практически без потерь. В ТЭ поступает смесь газов (CO и H2), т.е. в нем можно сжигать газообразное топливо. Таким образом, ТЭ оказывается всеядным . Усложняет использование ТЭ то, что для них топливо необходимо готовить . Для некоторых ТЭ водород получают путем конверсии органического топлива или газификации угля. Поэтому структурная схема электростанции на ТЭ, кроме батарей ТЭ, преобразователя постоянного тока в переменный и вспомогательного оборудования включает блок получения водорода (для солнечной энергетики - это гидролизёр). Два направления развития ТЭ Существуют две сферы применения ТЭ: автономная и большая энергетика. Для автономного использования основными являются удельные характеристики и удобство эксплуатации. Стоимость вырабатываемой энергии не является основным показателем. Для большой энергетики решающим фактором является экономичность. Кроме того, установки должны быть долговечными, не содержать дорогих материалов и использовать природное топливо при минимальных затратах на подготовку. Наибольшие выгоды сулит использование ТЭ в автомобиле. Здесь, как нигде, скажется компактность ТЭ. При непосредственном получении электроэнергии из топлива экономия последнего составит порядка 50%. Впервые идея использования ТЭ в большой энергетике была сформулирована немецким ученым В. Освальдом в 1894 году. Позднее получила развитие идея создания эффективных источников автономной энергии на основе топливного элемента. После этого предпринимались неоднократные попытки использовать уголь в качестве активного вещества в ТЭ. В 30-е годы немецкий исследователь Э. Бауэр создал лабораторный прототип ТЭ с твердым электролитом для прямого анодного окисления угля. В это же время исследовались кислородно-водородные ТЭ. В 1958 году в Англии Ф. Бэкон создал первую кислородно-водородную установку мощностью 5 кВт. Но она была громоздкой из-за использования высокого давления газов (2...4 МПа). С 1955 года в США К. Кордеш разрабатывал низкотемпературные кислородно-водородные ТЭ. В них использовались угольные электроды с платиновыми катализаторами. В Германии Э. Юст работал над созданием неплатиновых катализаторов. После 1960 года были созданы демонстрационные и рекламные образцы. Первое практическое применение ТЭ нашли на космических кораблях Аполлон . Они были основными энергоустановками для питания бортовой аппаратуры и обеспечивали космонавтов водой и теплом. Основными областями использования автономных установок с ТЭ были военные и военно-морские применения. В конце 60-х годов объем исследований по ТЭ сократился, а после 80-х вновь возрос применительно к большой энергетике.Фирмой VARTA разработаны ТЭ с использованием двусторонних газодифузионных электродов. Электроды такого типа называют Янус . Фирма Siemens разработала электроды с удельной мощностью до 90 Вт/кг. В США работы по кислородно-водородным элементам проводит United Technology Corp. В большой энергетике очень перспективно применение ТЭ для крупномасштабного накопления энергии, например, получение водорода . Возобновляемые источники энергии (солнце и ветер) отличаются рассредоточеностью. Их серьезное использование, без которого в будущем не обойтись, немыслимо без емких аккумуляторов, запасающих энергию в той или иной форме. Проблема накопления актуальна уже сегодня: суточные и недельные колебания нагрузки энергосистем заметно снижают их эффективность и требуют так называемых маневренных мощностей. Один из вариантов электрохимического накопителя энергии -- топливный элемент в сочетании с электролизерами и газгольдерами (газгольдер [газ + англ. holder держатель] -- хранилище для больших количеств газа). Первое поколение ТЭ Наибольшего технологического совершенства достигли среднетемпературные ТЭ первого поколения, работающие при температуре 200...230°С на жидком топливе, природном газе либо на техническом водороде (технический водород -- продукт конверсии органического топлива, содержащий незначительные примеси окиси углерода). Электролитом в них служит фосфорная кислота, которая заполняет пористую углеродную матрицу. Электроды выполнены из углерода, а катализатором является платина (платина используется в количествах порядка нескольких граммов на киловатт мощности). Одна из таких электростанций введена в строй в штате Калифорния 1991 году. Она состоит из восемнадцати батарей массой по 18 т каждая и размещается в корпусе диаметром чуть более 2 м и высотой около 5 м. Продумана процедура замены батареи с помощью рамной конструкции, движущейся по рельсам. Две электростанции на ТЭ США поставили в Японию. Первая из них была пущена еще в начале 1983 года. Эксплуатационные показатели станции соответствовали расчетным. Она работала с нагрузкой от 25 до 80% от номинальной. КПД достигал 30...37% -- это близко к современным крупным ТЭС. Время ее пуска из холодного состояния -- от 4 ч до 10 мин., а продолжительность изменения мощности от нулевой до полной составляет всего 15 с. Сейчас в разных районах США испытываются небольшие теплофикационные установки мощностью по 40 кВт с коэффициентом использования топлива около 80%. Они могут нагревать воду до 130oС и размещаются в прачечных, спортивных комплексах, на пунктах связи и т.д. Около сотни установок уже проработали в общей сложности сотни тысяч часов. Экологическая чистота электростанций на ТЭ позволяет размещать их непосредственно в городах. Первая топливная электростанция в Нью-Йорке, мощностью 4,5 МВт, заняла территорию в 1,3 га. Теперь для новых станций с мощностью в два с половиной раза большей нужна площадка размером 30x60 м. Строятся несколько демонстрационных электростанций мощностью по 11 МВт. Поражают сроки строительства (7 месяцев) и площадь (30х60 м), занимаемая электростанцией. Расчетный срок службы новых электростанций -- 30 лет. Второе и третье поколение ТЭ Лучшими характеристиками обладают уже проектирующиеся модульные установки мощностью 5 МВт со среднетемпературными топливными элементами второго поколения. Они работают при температурах 650...700°С. Их аноды делают из спеченных частиц никеля и хрома, катоды -- из спеченного и окисленного алюминия, а электролитом служит расплав смеси карбонатов лития и калия. Повышенная температура помогает решить две крупные электрохимические проблемы: снизить отравляемость катализатора окисью углерода; повысить эффективность процесса восстановления окислителя на катоде. Еще эффективнее будут высокотемпературные топливные элементы третьего поколения с электролитом из твердых оксидов (в основном двуокиси циркония). Их рабочая температура -- до 1000°С. КПД энергоустановок с такими ТЭ близок к 50%. Здесь в качестве топлива пригодны и продукты газификации твердого угля со значительным содержанием окиси углерода. Не менее важно, что сбросовое тепло высокотемпературных установок можно использовать для производства пара, приводящего в движение турбины электрогенераторов. Фирма Vestingaus занимается топливными элементами на твердых оксидах с 1958 года. Она разрабатывает энергоустановки мощностью 25...200 кВт, в которых можно использовать газообразное топливо из угля. Готовятся к испытаниям экспериментальные установки мощностью в несколько мегаватт. Другая американская фирма Engelgurd проектирует топливные элементы мощностью 50 кВт, работающие на метаноле с фосфорной кислотой в качестве электролита. В создание ТЭ включается все больше фирм во всем мире. Американская United Technology и японская Toshiba образовали корпорацию International Fuel Cells. В Европе топливными элементами занимаются бельгийско-нидерландский консорциум Elenko, западногерманская фирма Siemens, итальянская Fiat, английская Jonson Metju. В сочетании с солнечными фотоэлектрическими батареями, гидролизёрами, водородными аккумуляторами и инверторами (которые переводят постоянный ток 12 В в переменный ток 50 Гц,220 В), топливные элементы могут являться частью уже вполне реальных работающих солнечных электростанций. В настоящее время идёт снижение стоимости всех составляющих СЭС. Вывоз строительного мусора контейнерами и газелями: ознакомиться, быстро и качественно Бизнес-план. практика составления и реализации. Придется затягивать ремни еще ту. Главное - разработать комплексну. Киотский протокол. Какой должна быть законодательна. Главная страница -> Переработка мусора  |
