При строительстве гостиницы или санатория собственник обычно в первую очередь оценивает землю, площадь зданий, количество номеров, стоимость строительства и будущую выручку. Энергоснабжение нередко остается техническим разделом, который передают проектировщикам уже после принятия основных архитектурных решений.
Для крупного курортного комплекса такой порядок опасен. Ошибки в энергетике проявляются не только в виде высоких ежемесячных платежей. Они приводят к дефициту электрической мощности, нехватке горячей воды, невозможности одновременно запустить бассейны, кухню и вентиляцию, аварийным остановкам и дорогостоящей реконструкции уже построенных сетей.
Энергетическая система влияет на всю экономику объекта. Она определяет первоначальные капитальные вложения, постоянные эксплуатационные расходы, надежность работы, возможность расширения и качество обслуживания гостей. Поэтому ее необходимо проектировать одновременно с архитектурой и генеральным планом.
В этом цикле материалов рассматривается конкретный пример — развитие санаторно-гостиничного комплекса на земельном участке площадью 5,21 гектара в поселке Турбаза Катунь Чемальского района Республики Алтай. Расчетный вариант предусматривает два трехэтажных гостиничных корпуса с общим пятном застройки около 12 000 квадратных метров и надземной площадью до 36 000 квадратных метров.
Полное развитие предполагает около 600 номеров и размещение до 1 200 гостей. Первая очередь рассчитана приблизительно на 300 номеров и 600 гостей. Объект должен строиться поэтапно, но инженерная инфраструктура с самого начала должна допускать дальнейшее увеличение комплекса без повторной прокладки основных сетей.
Главная идея цикла состоит не в поиске одного универсального источника энергии. Для такого объекта не существует оборудования, которое само по себе решит все задачи.
Экономически устойчивая система создаётся путём объединения нескольких источников, каждый из которых выполняет наиболее подходящую для него функцию.
Солнечные коллекторы нагревают воду и теплоноситель без постоянной покупки топлива. Газопоршневые установки одновременно производят электричество и полезное тепло. Газовая котельная покрывает остаточную и пиковую тепловую нагрузку. Внешняя электрическая сеть участвует в нормальном электроснабжении и резервировании. Дизельный генератор защищает критические системы при прекращении подачи газа и электричества. Тепловые накопители сглаживают утренние и вечерние пики, а автоматика выбирает наиболее выгодную комбинацию источников.
Первыми в цикле рассматриваются солнечные коллекторы, поскольку их целесообразно учитывать уже при проектировании зданий. Необходимо заранее определить расположение коллекторов, трубопроводов, технических помещений, накопителей, водяного отопления в стенах и полу. После завершения строительства установка такой системы потребует вмешательства в кровлю, фасады и внутреннюю отделку.
Солнечные тепловые коллекторы не следует путать с фотоэлектрическими панелями. Фотоэлектрические панели вырабатывают электричество, а коллекторы непосредственно нагревают жидкий теплоноситель. Полученное тепло направляется на горячее водоснабжение, бассейны, тёплые стены и полы.
Для использования солнечного тепла не требуются дорогие электрохимические аккумуляторы. Энергия сохраняется в емкостях с горячей водой, тепловых накопителях и частично в массивных конструкциях здания. Это значительно дешевле хранения сопоставимого количества энергии в электрических батареях. Однако полностью отказываться от теплового накопления нельзя: производство солнечного тепла и расход горячей воды не совпадают по времени.
В гостиничном комплексе горячая вода является круглогодичной нагрузкой. Ее используют номера, кухня, прачечная, медицинские помещения и бассейны. Для базовой гостинично-ресторанной модели максимальное суточное потребление воды предварительно оценивается в 320–415 кубических метров, включая 156–183 кубических метра горячей воды. Поэтому солнечные коллекторы могут работать не только в отопительный сезон, но и летом, когда отопление отключено.
В предварительный дополнительный сценарий включено солнечное поле с поглощающей площадью около 2 800 квадратных метров, состоящее ориентировочно из 708 коллекторных модулей. Его расчётная выработка составляет примерно 1,68 миллиона киловатт-часов тепла в год. Это соответствует приблизительно 14–17 процентам годовой потребности полного комплекса в тепле.
Данные показатели пока являются расчётным сценарием. Их необходимо подтвердить моделированием солнечного ресурса, затенения, зимней производительности и фактического потребления горячей воды. Экономический результат определяется не количеством установленного оборудования, а объёмом действительно использованного тепла.
Следующий элемент системы — газопоршневая установка. По устройству она напоминает стационарный газовый двигатель, соединенный с электрическим генератором. При работе двигатель производит электричество и большое количество тепла. В обычной генераторной установке это тепло выбрасывается в окружающую среду, а в когенерационной системе собирается и используется для отопления, вентиляции, бассейнов и горячей воды.
Для рассматриваемого комплекса принят предварительный класс газопоршневого модуля около 250 киловатт электрической мощности. Конкретный производитель, количество установок и режимы работы не утверждаются до получения полного перечня потребителей и почасового энергетического баланса.
Существующая трансформаторная подстанция имеет заявленную мощность 250 киловатт.
Базовая электрическая нагрузка полного комплекса составляет приблизительно 280–304 киловатта еще до включения ряда дополнительных потребителей. Таким образом, имеющейся мощности недостаточно для завершенной застройки, а газопоршневые установки могут покрыть дефицит и повысить надежность объекта.
При этом собственная генерация не всегда автоматически означает дешевую энергию. На переходном этапе предполагается использование привозного СУГ. При принятых исходных ценах электричество газопоршневой установки на СУГ обходится примерно в 12,62 рубля за киловатт-час против 9,46 рубля при покупке из внешней сети.
Работа установки на СУГ становится операционно выгоднее сетевого электричества и отдельной котельной только при использовании более 53 процентов потенциального когенерационного тепла. Поэтому установка должна включаться не просто для производства электричества, а тогда, когда объект одновременно нуждается в ее электрической и тепловой энергии.
После подключения природного газа расчетная переменная себестоимость собственной электроэнергии снижается приблизительно до 4,55 рубля за киловатт-час. Для полного комплекса верхняя контрольная экономия составляет около 6,62–7,19 миллиона рублей в год без учета тепла и 8,69–9,44 миллиона рублей при полном использовании потенциального когенерационного тепла.
Эти значения не являются обещанной прибылью. В них пока не включены полный объем капитальных вложений, финансирование, налоги, капитальные ремонты, возможные простои и снижение мощности оборудования. Экономический результат когенерации зависит от тарифов, конструкции системы, цены оборудования и фактических режимов эксплуатации.
Цикл последовательно переводит читателя от общего принципа к конкретному объекту. Сначала объясняется, каким образом солнечная энергия нагревает воду и здания. Затем определяется масштаб санаторного комплекса, рассчитываются электричество, тепло и вода. После этого рассматриваются когенерация, топливная стратегия, резервирование, экономика и практический порядок реализации.
Основной текст предназначен для руководителей и собственников. В нем сохраняются только те цифры, которые необходимы для понимания решения и оценки его экономического потенциала. Подробные исходные данные, формулы, промежуточные вычисления, единицы измерения и сценарные допущения выносятся в приложения.
Такое разделение позволяет читать материалы на двух уровнях. Собственник получает ясное представление о структуре вложений, рисках, сроках и возможной экономии. Проектировщик или энергетик может открыть приложения, проверить исходные параметры и повторить расчеты.
Цикл не заменяет проектную документацию и не предлагает покупать оборудование на основании укрупненных показателей. Ее задача — сформировать правильную инвестиционную модель и техническое задание. Окончательное решение принимается после получения технических условий, инженерных изысканий, почасового моделирования и не менее трех сопоставимых коммерческих предложений.
Особое внимание уделяется этапности. Первая очередь должна быть самостоятельным работающим объектом, а не временной частью будущей гостиницы. При этом постоянные площадки, магистральные сети, электрические шины и инженерные коридоры проектируются на полный комплекс. Дорогостоящее модульное оборудование приобретается только по подтвержденной нагрузке очереди.
После ввода первой очереди начинается период измерения. Система учета фиксирует потребление электричества, выработку газопоршневых установок, использование когенерационного и солнечного тепла, работу котельной, расход горячей воды и загрузку номеров. Вторая очередь комплектуется не путем механического удвоения оборудования, а на основании фактических данных.
Такой подход соответствует современной логике локальных энергетических систем. Они объединяют взаимосвязанные нагрузки, местную генерацию, средства управления и возможность продолжать питание критических потребителей при нарушении внешнего электроснабжения.
Практический результат цикла — не абстрактное описание энергосбережения, а готовая последовательность действий. Собственник сможет определить, какие системы необходимо заложить во время строительства, какие мощности приобретать для первой очереди, что резервировать для полного комплекса, как запустить объект на СУГ, как перейти на природный газ и по каким показателям проверять реальную окупаемость.