Расчет экономической и экологической оценки эффективности альтернативных источников энергии на автомобильном транспорте



Перевод находящихся в эксплуатации бензиновых ДВС на альтернативные виды топлива приводит к изменению ряда их эксплуатационных качеств, в том числе экологических характеристик ОГ. В связи с этим, обоснованный подбор топлива, в настоящее время актуален. Следовательно, подбор альтернативных топлив необходимо проводить на основе оценки по критериям технической приспособленности автотранспортных средств, их экологической опасности и экономической эффективности. Поэтому целью данной работы является определение экономической эффективности использования и получения альтернативных топлив.

Определение затрат на производство

Определение затрат на производство альтернативных источников энергии даст понятие о целесообразности дальнейшей работы с рассматриваемыми видами топлива. При рассмотрении затрат были проанализированы ресурсы, затрачиваемые на производство 1 л топлива (1кВт энергии) и произведен расчет, результаты которого представлены в табл. 1, при расчете было задано, что стоимость электроэнергии 4,61 руб. за 1кВт, а стоимость углеводородного топлива — 2 руб. за 1 кг [1,2,4,6,8]. Затраты энергоресурсов рассчитывались по формуле 1.

(1)

где З_р — затраты на ресурс, руб.,

Р — расход ресурса на производства топлива, кг,

С — стоимость ресурса, руб. за 1кг.

Таблица 1

Затраты энергоресурсов на производство альтернативных итрадиционных топлив, руб.

Параметр	Вид топлива
	Бензин	Водородное топливо	Компримированный природный газ	Электроэнергия
Электроэнергии	27,66	12908	4442,10	0
Углеводородное топливо	60,00	202720	720,00	7,4
Итого:	87,66	215628	5162,10	7,4

А также был произведен анализ вредных выбросов, в частности рассмотрены выбросы в атмосферу, при производстве 1 л топлива (1кВт энергии). И произведен расчет, с учетом производства 1000 л (1000 кВт), экологического налога, результаты расчет представлены в табл. 2 [9]. Экологический налог определялся по следующей формуле 2.

(2)

где З_эко — затраты на экологический налог, руб.,

К_в — количество выбросов, кг.,

Н — стоимость налога на выброс, руб./кг.

Таблица 2

Затраты на экологический налог, руб.

Параметр	Вид топлива
	Бензин	Водородное топливо	Компримированный природный газ	Электроэнергия
Углеводород	232,2	1026	3,24	1728
Сероводороды	1,3724	0	27,448	5,4896
Сернистые ангидриды	9080	0	0,908	78,996
Итого:	9313,57	1026	31,596	1812,49

По приведённым расчетам можно сделать вывод о больших затратах, возникающих при производстве водородного топлива, что влияет на цену топлива и дальнейшей целесообразности его использования.

Определение срока окупаемости

Для целесообразности эксплуатации автомобилей на альтернативном топливе необходимо определить срок окупаемости автомобилей, эксплуатирующийся на данном топливе, для этого были изучены цены на автомобили на традиционном и альтернативном топливе, а также определен контрольный расход топлива (табл. 3) по заданным исходным данным и формуле 3 [5,6].

(3)

где З_т — затраты на топливо, руб.,

L_ср — среднегодовой пробег, км,

С — стоимость топлива, руб.,

Р — расход топлива на 1 км пробега, л.

Таблица 3

Результаты расчета затрат на топливо за 1 год

Параметры		Виды альтернативного топлива
		Бензин	Водородное топливо	Компримированный природный газ	Электроэнергия
Норма расхода, л/км		7,2	1,14	5	0,164
Затраты на топливо, руб.	Для легкового автомобиля	3909780	11792331	1494300	11340,6
	Для грузового автомобиля	78195600	235846620	29886000	226812
	Для автобуса	1563912	4716932,4	597720	4536,24
Затраты на ТО-1 и ТО-2, руб.		227259,24	0*	373755,6	155343,6

* стоимость технического обслуживания и ремонта входит в стоимость автомобиля

Для расчета эффективности использования необходимо учесть затраты на техническое обслуживание автомобиля за годовой пробег, цены на ТО и ТР автомобиля представлены в таблице 3. Экономия на топливе в отношении к бензину и эксплуатации рассчитывается по формуле 4, а результаты расчета представлены в табл. 4.

, (4)

где: Цб — затраты на бензин за 1 год, руб.;

Цт — затраты на топливо за 1 год, руб.;

Зэб — затраты на ТО бензинового автомобиля за 1 год, руб.;

Зэт — затраты на ТО автомобиля на альтернативном топливе за 1 год, руб.

Таблица 4

Результаты расчета экономии топлива

Экономия	Виды альтернативного топлива
	Бензин	Водородное топливо	Компримированный природный газ	Электроэнергия
Легковой автомобиль	-	-7 030 328,90	1 515 722,80	4 342 885
Грузовой автомобиль	-	-133 301 816,00	25 939 354,00	9 4162 453
Автобус	-	-2 726 909,30	591 398,22	1 822 376

Как видно из расчета экономии, окупаемость водородного топлива невозможна в виду большой стоимости топлива, в разы превышающей традиционное топливо. Срок окупаемости рассчитывается по формуле 5, результаты представлены в табл. 7:

, (5)

где З — затраты на покупку автомобиля, а также затраты на ТО.

Таблица 5

Результаты расчета срока окупаемости, лет

Окупаемость	Виды альтернативного топлива
	Бензин	Водородное топливо	Компримированный природный газ	Электроэнергия
Легковой автомобиль	-	-	1	менее 1
Грузовой автомобиль	-	-	2	менее 1
Автобус	-	-	5	6

Экологическая эффективность

Экологический аспект является одним из определяющих при сравнении альтернативного и традиционного топлива. Ввиду того, что в отработавшие газы при сжигании топлива присутствуют такие компоненты как CO, CO₂, NO_X, C_nH_m, сажа и т. д., которые наносят серьезный вред здоровью людей, животному миру, растениям и почве, их относительное содержание представлено в табл. 6. А количество автомобилей с каждым годом растёт [3].

Таблица 6

Относительное содержание токсичных компонентов

Выбросы вредных веществ, г/км
Виды моторного топлива	Компоненты вредных выбросов
	CO	CnHm	Nox
Бензин (АИ-95)	42	8,5	9,1
Водородное топливо	0	0	2,5
Компримированный природный газ	8,2	4,5	8,7
Электроэнергия	0	0	0

Из табл. 6 следует, что экологичным топливом является водород, т. к. продукты сгорания водорода практически не содержат вредных компонентов на основе углерода. Ну а самым экологически чистым топливом является электроэнергия.

Заключение

По представленному экономическому расчету видно, что окупаемость автомобиля на водородном топливе не возможна, в виду, большой стоимости топлива, что является следствием больших затрат на производство 1 л, данного топлива и ставит под сомнение целесообразность использования данного альтернативного топлива.

Что же касается двух других видов альтернативных источников энергии, то, тут заметна конкурентоспособность данных видов топлива, в виду, малой стоимости, как самого топлива, так и автомобилей.

Литература:

1. Миркин, А. З. Снижение энергопотребления на НПЗ / А. З. Миркин, Г. С. Яицких, Г. А. Сюняева, В. Г. Яицких //Oil & Gas Journal Russia. — 2014.

2. Михайленко В. С. «Технология заблаговременной добычи метана из угольных пластов», Сибирский Федеральный университет

3. Орлов Д. С., Садовникова Л. К., Лозановская И. Н. «Экология охраны биосферы при химическом загрязнении», М.: Высшая школа, 2002

4. Пармузин П. Н. «Зарубежный и отечественный опыт освоения ресурсов метана угольных пластов», УГТУ, Ухта, 2017

5. Раменский А. Ю. «Водород в качестве топлива: предмет и цели стандартизации», Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», ТАТА, 2015

6. Себестоимость электроэнергии. Электростанции будущего., Эл. Журнал: Химия и химическая технология в жизни, 2016 (UDL: http://www.chemfive.info/news/sebestoimost_ehlektroehnergii_ehlektrostancii_budushhego/2016–01–02–635, дата обращения 04.04.2019)

7. Синяк Ю. В., Петров В. Ю. «Прогнозные оценки стоимости водорода в условиях его централизованного производства», журнал: Проблемы прогнозирования, 2007

8. Стерман Л. С. Тепловые и атомные электростанции. М.: Энергоиздат, 1982.

9. Экологический налог: НК РФ