Для предприятия электричество — это не просто коммунальный ресурс. Это работа оборудования, выпуск продукции, холодильные и климатические системы, серверы, связь, автоматика, освещение, логистика и возможность выполнять обязательства перед клиентами. Поэтому при проектировании собственной энергетической системы предприятия необходимо рассматривать сразу три задачи:

  • снижение затрат на электроэнергию;
  • обеспечение бесперебойной работы;
  • снижение зависимости бизнеса от внешнего энергоснабжения.

На первый взгляд эти цели похожи. Но технически и экономически это три разных уровня системы. Рассмотрим их на примере предприятия, для которого рациональная мощность солнечной электростанции находится примерно на уровне 150–200 кВт.

1. Сетевая СЭС 150 кВт: прежде всего экономия

Начальный и наиболее экономически эффективный вариант — промышленная сетевая солнечная электростанция без аккумуляторов. Для рассматриваемого проекта мощностью около 150 кВт стоимость основного оборудования — солнечных панелей и инверторов — составляет оиентировочно:

5,6 млн ₽

Станция работает параллельно с внешней сетью. В светлое время суток предприятие в первую очередь потребляет практически всю энергию от солнечных панелей. Если солнечной генерации недостаточно, недостающая мощность автоматически поступает из внешней энергосистемы. Таким образом, каждый произведённый и непосредственно потреблённый предприятием киловатт-час уменьшает покупку электроэнергии из сети. При стоимости сетевой электроэнергии 10 ₽/кВт·ч расчётная прямая окупаемость такой станции составляет около 3,2 года. Это уже совершенно другой масштаб экономики по сравнению с бытовыми солнечными установками. Причина проста: промышленное предприятие имеет значительное дневное потребление, которое хорошо совпадает по времени с солнечной генерацией.

Солнце работает именно тогда, когда работает предприятие.

2. Почему для предприятия дневное потребление особенно важно? Солнечная генерация наиболее экономически эффективна тогда, когда произведённую энергию не требуется где-то хранить — она сразу идёт в оборудование предприятия. Типичный промышленный объект днём одновременно питает:

  • производственные линии;
  • электродвигатели;
  • насосы;
  • вентиляцию;
  • компрессоры;
  • холодильное оборудование;
  • системы кондиционирования;
  • серверное оборудование;
  • административные помещения;
  • освещение;
  • складскую и логистическую инфраструктуру.

Поэтому значительная часть генерации СЭС мощностью 150–200 кВт может потребляться непосредственно внутри предприятия. Именно собственное потребление превращает солнечную электростанцию в инструмент снижения операционных расходов. При этом экономический эффект растёт вместе с тарифом. Если сегодня предприятие покупает электроэнергию по 10 ₽/кВт·ч, каждый собственный киловатт-час уже имеет для бизнеса вполне измеримую стоимость. Если сетевой тариф в будущем возрастает, ценность собственной генерации увеличивается автоматически. На широте Краснодаре с учетом солнечных и пасмурных дней выработка составит более 180 тысяч киловатт-часов. Предвосхищая следующий вопрос, на широте Екатеринбурга выработка снижается ориентировочно на 15% и легко решается установкой дополнительных панелей и увеличением мощности инверторов. Стоимость оборудования не растет пропорционально мощности и экономия продолжает оставаться очень существенной.

3. Но сетевая солнечная станция не решает проблему отключений

Здесь возникает принципиально важный момент. Обычная сетевая солнечная электростанция предназначена прежде всего для экономии электроэнергии. Она не является полноценной системой резервного питания предприятия. При исчезновении внешней сети сетевой инвертор должен прекратить генерацию в линию. То есть солнечный день сам по себе ещё не означает, что предприятие сможет продолжить работу во время аварии внешней энергосистемы. Чтобы решить задачу бесперебойности, требуется уже другая архитектура.

4. Следующий уровень: СЭС плюс промышленная аккумуляторная система

Добавляем к солнечной станции систему накопления энергии. Для рассматриваемого проекта ориентировочная стоимость аккумуляторной части составляет:

около 5,9 млн ₽

Тогда суммарные капитальные вложения в основное энергетическое оборудование составят примерно:

  • 5,6 млн ₽ — солнечные панели и инверторы;
  • 5,9 млн ₽ — аккумуляторная система.

Итого:

около 11,5 млн ₽

Прямая окупаемость такой конфигурации по нашему расчёту составляет приблизительно:

6,4 года

На первый взгляд может возникнуть закономерный вопрос:

зачем почти вдвое увеличивать инвестиции и увеличивать срок окупаемости с 3,2 до 6,4 года?

Если считать только стоимость произведённого киловатт-часа, вопрос совершенно логичный. Но для промышленного предприятия такой расчёт неполон. Потому что аккумулятор покупается не только для хранения солнечной энергии.

Он покупается ещё и для хранения работоспособности предприятия.

5. Сколько на самом деле стоит один час отсутствия электроэнергии

Стоимость электроэнергии легко увидеть в счёте энергоснабжающей организации. Стоимость отсутствия электроэнергии в таком счёте не отображается. Но для бизнеса она может оказаться намного выше. При отключении предприятия могут возникнуть:

  • прямые потери выпуска продукции;
  • простой персонала;
  • брак незавершённой продукции;
  • порча сырья;
  • нарушение температурных режимов;
  • остановка насосов, вентиляции или холодильного оборудования;
  • нарушение технологического процесса;
  • повторный запуск линии;
  • дополнительные расходы на восстановление оборудования;
  • срыв отгрузок;
  • штрафы по договорам.

И это только прямые последствия.

6. Стоимость простоя может оказаться сопоставимой со стоимостью самой СЭС

Представим промышленную линию, которая в нормальном режиме создаёт существенную добавленную стоимость каждый час. Если исчезновение сети приводит к остановке всей производственной цепочки, то экономический ущерб определяется уже не стоимостью недополученных киловатт-часов. Он определяется стоимостью недовыпущенной продукции. Для крупного или высокопроизводительного предприятия несколько серьёзных аварийных отключений могут создать убытки, составляющие значительную часть стоимости энергетического оборудования. А в отдельных производствах сумма ущерба от простоев за несколько лет способна превысить стоимость всей солнечной станции вместе с аккумуляторной системой. Поэтому рассматривать аккумулятор стоимостью 5,9 млн ₽ исключительно через экономию тарифа за электроэнергию неправильно. Нужно считать:

экономию электроэнергии + стоимость предотвращённых простоев.

7. Но существуют ещё и убытки второго порядка

На этом расчёт обычно заканчивают. И это тоже ошибка. Потери предприятия из-за нестабильного электроснабжения не заканчиваются в момент восстановления напряжения. Предприятие может потерять гораздо больше. Допустим, производство остановилось и компания не выполнила заказ вовремя. Клиенту всё равно, почему это произошло: авария энергосистемы, повреждение кабеля, проблемы подстанции или иная внешняя причина. Для клиента результат один:

поставщик не выполнил обязательства.

Если ситуация повторяется, клиент начинает искать альтернативного поставщика. Возникает уже следующая цепочка:

отключение электроэнергии → простой → снижение выпуска → срыв поставки → снижение продаж → потеря клиента.

А затем:

потеря клиента → снижение доли рынка → ухудшение репутации → увеличение стоимости привлечения новых клиентов.

Именно поэтому реальная стоимость отсутствия электроэнергии может быть намного выше бухгалтерски очевидной стоимости часа простоя.

8. Репутация тоже является экономическим активом

Есть предприятия, где стабильность поставок является одним из главных конкурентных преимуществ. Покупатель может вообще не знать, как организовано электроснабжение завода. Но он знает, что продукция должна приехать во вторник. Если завод периодически не выполняет сроки из-за проблем с внешней энергосистемой, техническая проблема постепенно становится коммерческой. Поэтому инвестиции в энергетическую устойчивость влияют не только на себестоимость. Они защищают:

  • выручку;
  • производственную программу;
  • договорные отношения;
  • клиентскую базу;
  • долю рынка;
  • деловую репутацию предприятия.

Эти показатели сложнее внести в обычную таблицу окупаемости. Но от этого они не становятся менее реальными и любой собственник это знает не понаслышке и не из отчетов финансистов.

9. Три уровня промышленной энергетической системы

Для предприятия мощностью порядка 150–200 кВт можно рассматривать несколько принципиально разных архитектур.

Вариант 1. Максимальная экономия

Сетевая СЭС около 150 кВт.

Ориентировочная стоимость панелей и инверторов:

5,6 млн ₽.

Стоимость сетевой электроэнергии:

10 ₽/кВт·ч.

Прямая окупаемость:

около 3,2 года.

Главная задача — уменьшить покупку электроэнергии из сети.

Это наиболее экономичный вариант по первоначальным инвестициям. Но полноценной защиты производства от отключений сети он не обеспечивает.

Вариант 2. Экономия + бесперебойность

К солнечной станции добавляется промышленная аккумуляторная система.

Стоимость СЭС:

около 5,6 млн ₽.

Стоимость аккумуляторной системы:

около 5,9 млн ₽.

Общая стоимость основного оборудования:

около 11,5 млн ₽.

Прямая окупаемость:

около 6,4 года.

Но теперь предприятие получает не только собственную генерацию. Появляется энергетический резерв, который можно использовать при авариях внешней сети. Именно здесь в экономическую модель необходимо добавить предотвращённую стоимость простоя производства.

После этого реальный экономический результат может значительно отличаться от простого расчёта «11,5 млн / экономия на электроэнергии».

10. Необязательно резервировать все 150–200 кВт нагрузки

Существует ещё один способ значительно улучшить экономику проекта. Далеко не всегда при отключении сети необходимо продолжать работу абсолютно всего предприятия. Потребители можно разделить на несколько групп.

Критические

Их отключение приводит к остановке технологического процесса или существенному ущербу.

Важные

Могут быть отключены ненадолго, но длительная остановка нежелательна.

Некритические

Могут временно отключаться без существенных последствий. Например, полная мощность предприятия может составлять 200 кВт, но для сохранения ключевого технологического процесса достаточно 80–100 кВт. В таком случае аккумуляторная система и резервный инвертор проектируются не по всей установленной мощности предприятия, а по реально необходимой резервируемой нагрузке. Это способно существенно уменьшить стоимость системы накопления.

11. Аккумулятор и генератор — не конкуренты

Для длительных отключений аккумуляторная система может сочетаться с дизельным или газовым генератором. И это зачастую рациональная архитектура. Аккумулятор обеспечивает мгновенное переключение и принимает нагрузку сразу после исчезновения внешней сети. Генератор запускается позже и принимает длительную нагрузку. Солнечная станция продолжает в доступных режимах обеспечивать часть энергопотребления и снижает расход топлива. Получается трёхуровневая система:

  • солнечная генерация;
  • аккумуляторный резерв;
  • генератор длительной автономии.

Внешняя сеть становится ещё одним источником, но уже не единственным условием работы предприятия.

12. От экономии к энергетической независимости

Следующий этап — построение собственной локальной энергетической системы предприятия. В неё могут входить:

  • солнечная СЭС 150–200 кВт;
  • промышленная система накопления энергии;
  • сетевой ввод;
  • резервный генератор;
  • автоматическое управление нагрузками;
  • система энергетического мониторинга.

В нормальном режиме автоматика выбирает наиболее экономичный источник энергии. Солнце уменьшает потребление из сети. Аккумулятор может сглаживать пики и поддерживать критические нагрузки. При аварии внешняя сеть исключается из схемы. При длительном отключении подключается генератор. В такой архитектуре предприятие уже не просто экономит электричество. Оно приобретает определённую степень энергетической независимости.

13. Энергонезависимость предприятия не обязательно означает полный отказ от сети

Отказываться от внешней энергосистемы полностью обычно нет необходимости. Гораздо рациональнее сделать так, чтобы предприятие могло продолжать работу независимо от кратковременных проблем сети и контролируемо переживать длительные аварии. Поэтому правильно задавать не вопрос:

«Можем ли мы полностью отключиться от сети?»

а вопрос:

Какую степень зависимости от внешней сети мы считаем приемлемой для бизнеса?

Одному предприятию достаточно сохранить производство на 30 минут. Другому необходимо обеспечить четыре часа. Третьему требуется продолжать ключевой процесс практически неограниченно при наличии топлива для генератора. Стоимость этих решений принципиально разная.

14. Как правильно считать экономику промышленной СЭС

Традиционный расчёт выглядит так:

инвестиции / ежегодная экономия = срок окупаемости.

Для сетевой СЭС, главная задача которой — экономия, этого достаточно для первоначальной оценки. Но для системы бесперебойности формула должна быть шире. Экономический эффект должен учитывать:

  • экономию покупаемой электроэнергии;
  • стоимость предотвращённых простоев;
  • предотвращённые потери продукции;
  • предотвращённые штрафы и срывы поставок;
  • сохранённую маржинальную прибыль;
  • снижение риска потери клиентов.

Последние факторы сложнее точно оценить. Но исключать их из модели нельзя.

15. Что необходимо знать о конкретном предприятии

Перед проектированием промышленной энергетической системы необходимо собрать реальные данные. В первую очередь:

  • почасовой или получасовой профиль энергопотребления;
  • мощность предприятия;
  • стоимость электроэнергии;
  • максимальные пики нагрузки;
  • график работы;
  • историю отключений;
  • среднюю продолжительность аварий;
  • перечень критических потребителей;
  • стоимость часа остановки производства;
  • стоимость перезапуска технологического процесса;
  • убытки от брака и недовыпуска;
  • допустимую продолжительность перерыва питания.

После этого уже можно сравнить несколько вариантов.

16. Что показывает наш пример

Для предприятия рассматривается солнечная электростанция мощностью порядка 150 кВт.

Только солнечная генерация

Панели и инверторы:

≈ 5,6 млн ₽

Электроэнергия сети:

10 ₽/кВт·ч

Прямая окупаемость:

≈ 3,2 года

Это инвестиция прежде всего в снижение себестоимости электроэнергии.

Солнечная генерация + накопление

Солнечная часть:

≈ 5,6 млн ₽

Аккумуляторная часть:

≈ 5,9 млн ₽

Общие инвестиции в основное оборудование:

≈ 11,5 млн ₽

Прямая окупаемость:

≈ 6,4 года

Но это уже инвестиция не только в энергию.

Это инвестиция в непрерывность работы предприятия. И если хотя бы несколько серьёзных остановок производства способны создать многомиллионные убытки, дополнительная стоимость аккумуляторной системы должна сравниваться именно с этим риском.

17. Иногда самый дорогой киловатт-час — тот, которого не было

Предприятие может годами обсуждать разницу между электроэнергией стоимостью 9, 10 или 11 рублей за киловатт-час. Но одна авария способна за несколько часов уничтожить всю годовую экономию от тарифа. Поэтому энергетическая эффективность промышленного предприятия имеет две стороны. Первая:

сколько стоит энергия.

Вторая:

сколько стоит её отсутствие.

Для многих производств второй показатель значительно важнее первого.

18. Поэтому окупаемость 6,4 года — ещё не окончательная цифра

Прямая окупаемость системы с аккумуляторами получена без учёта полной стоимости простоев. То есть фактически в расчёте аккумуляторной системы учтена её стоимость, но не полностью учтена одна из главных экономических функций этого оборудования. Если предприятие регулярно испытывает перебои с электроснабжением, необходимо добавить стоимость предотвращённых остановок. Например, если система позволяет предотвратить несколько миллионов рублей производственных потерь ежегодно, реальная экономическая эффективность проекта изменяется радикально. Причём необходимо считать не только прямой простой, но и последствия:

  • снижение объёма продаж;
  • недополученную прибыль;
  • срыв контрактов;
  • потерю клиентов;
  • сокращение рыночной доли;
  • репутационный ущерб.

Часть этих последствий трудно выразить одной точной цифрой. Однако игнорировать их — значит заведомо занижать ценность бесперебойного электроснабжения.

19. Итог

Для промышленного предприятия солнечная энергетика может решать три последовательные задачи.

Сначала — экономия

СЭС порядка 150 кВт стоимостью около 5,6 млн ₽ при электроэнергии 10 ₽/кВт·ч в рассматриваемой модели имеет прямую окупаемость порядка 3,2 года.

Затем — бесперебойность

Добавление аккумуляторной системы приблизительно за 5,9 млн ₽ увеличивает прямую окупаемость комплекса примерно до 6,4 года, но позволяет решать уже принципиально другую задачу — защищать производство от отключений.

Наконец — энергетическая устойчивость предприятия

Солнечная генерация, аккумуляторы, сеть, резервная генерация и автоматическое управление могут быть объединены в одну энергосистему, способную продолжать работу при различных внешних сценариях. И поэтому главный вопрос при принятии инвестиционного решения звучит не так:

«За сколько окупится аккумулятор?»

Правильнее спросить:

Сколько стоит нашему предприятию час простоя — и сколько таких часов мы можем себе позволить?

Потому что иногда самая большая экономия — это не дешёвый киловатт-час.

Это производство, которое не остановилось.