Калькулятор возобновляемой энергетики
Солнечная электростанция, ветровая энергетика (закон Бетца), окупаемость LCOE / ROI, ёмкость аккумуляторов, биогазовая установка, сравнение ВИЭ vs традиционная генерация.
Возобновляемая энергетика: ключевые понятия
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — источники, непрерывно восполняемые естественными процессами: солнечное излучение, ветер, течение рек, приливы, геотермальное тепло, биомасса. По данным IRENA, к 2023 году мировая установленная мощность ВИЭ превысила 3 700 ГВт, из которых более 1 400 ГВт — солнечная и более 900 ГВт — ветровая генерация.
В Российской Федерации развитие ВИЭ регулируется ФЗ-35 «Об электроэнергетике», программой ДПМ ВИЭ (договоры о предоставлении мощности) и постановлением Правительства РФ №299 о микрогенерации (до 15 кВт). Ассоциация развития возобновляемой энергетики (АРВЭ) координирует отрасль. Системный оператор (СО ЕЭС) обеспечивает интеграцию ВИЭ в энергосистему. Для расчёта углеродного следа используйте калькулятор углеродного следа.
Физика преобразования энергии
Солнечная энергия преобразуется в электричество фотоэлектрическим эффектом: фотоны с энергией выше ширины запрещённой зоны полупроводника (1,1 эВ для кремния) создают электрон-дырочные пары. КПД современных кремниевых панелей достигает 22–25% (монокристалл PERC, HJT), перовскитных — до 33% в лабораторных условиях.
Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушного потока. Закон Бетца (1919) устанавливает предел: не более 16/27 (≈ 59,3%) энергии ветра может быть извлечено идеальным ветроагрегатом. Мощность пропорциональна кубу скорости ветра: P = 0,5 · ρ · A · v³, что делает выбор площадки с хорошим ветровым ресурсом критически важным.
☀️Солнечная СЭС
Расчёт выработки фотоэлектрической станции с учётом инсоляции региона и системных потерь.
🌬️Закон Бетца
Теоретический предел извлечения кинетической энергии ветра ротором ВЭУ.
💰LCOE
Приведённая стоимость электроэнергии для сравнения технологий генерации.
6 модулей расчёта ВИЭ
Комплексный набор инструментов для проектирования возобновляемых энергосистем, оценки экономики и экологического эффекта
Солнечная электростанция
Расчёт годовой выработки СЭС: мощность панелей, инсоляция региона, системные потери, деградация за 25 лет. Справочник типов панелей.
Ветровая энергетика
Закон Бетца, мощность ветрового потока, коэффициент Cp. Расчёт выработки ВЭУ с учётом КИУМ, доступности и электрических потерь.
Окупаемость / LCOE
Levelized Cost of Energy, NPV, IRR, ROI, простой срок окупаемости. Учёт собственного потребления и продажи в сеть (ФЗ-35).
Ёмкость аккумуляторов
Расчёт банка батарей: дни автономии, глубина разряда, КПД, температурная коррекция. Подбор количества последовательных и параллельных АКБ.
Биогазовая установка
Выход метана из субстрата (навоз, силос, пищевые отходы). Мощность когенерационной установки. Объём реактора и режим ферментации.
Сравнение ВИЭ vs Традиция
Удельные выбросы CO₂ по IPCC (LCA). Диапазоны LCOE по IRENA. Визуализация экономии выбросов при замене ископаемого топлива.
Солнечная энергетика в России
Инсоляция по регионам
- • Калмыкия, Дагестан — до 1350 кВт·ч/м² в год
- • Крым, Краснодар — 1100–1250 кВт·ч/м²
- • Забайкалье, Бурятия — 1000–1100 кВт·ч/м²
- • Москва, Центр — 850–950 кВт·ч/м²
- • Санкт-Петербург — 700–800 кВт·ч/м²
Типы солнечных панелей
- • Монокристалл PERC — КПД 20–22%, оптимум цена/качество
- • Гетероструктура HJT — КПД 22–25%, низкий температурный коэффициент
- • Тонкоплёночные CdTe — КПД 16–18%, хороши при рассеянном свете
- • Перовскит (перспектива) — до 33% в лабораториях, коммерциализация
- • Деградация — 0,4–0,7%/год для кремниевых панелей
Ветровая энергетика и закон Бетца
Параметры ВЭУ
- • Предел Бетца — Cp,max = 16/27 ≈ 59,3% (теоретический максимум)
- • Реальный Cp — 0,35–0,45 для современных трёхлопастных ВЭУ
- • Кубическая зависимость — P ∝ v³ (удвоение ветра → ×8 мощности)
- • Cut-in / cut-out — типично 3 м/с / 25 м/с
- • Высота оси — 80–170 м (выше — стабильнее ветер)
Ветровой ресурс России
- • Побережье Азовского моря — 6–8 м/с (Ростовская обл.)
- • Каспийское побережье — 5–7 м/с (Дагестан, Калмыкия)
- • Камчатка, Сахалин — до 9–10 м/с
- • Мурманская область — Кольская ВЭС (201 МВт)
- • КИУМ наземных ВЭС — 20–35% (среднемировой)
Биогаз и накопление энергии
Биогазовые установки
- • Анаэробная ферментация — разложение органики без доступа кислорода
- • Мезофильный режим — 35–42°C, HRT 25–40 суток
- • Состав биогаза — 50–65% CH&sub4;, 35–50% CO&sub2;, следы H&sub2;S
- • Когенерация (КГУ) — электричество 33–42%, тепло 40–50%
- • Дигестат — обеззараженное органическое удобрение
Системы накопления энергии
- • LiFePO4 — 3000–6000 циклов, DoD 80–90%, КПД 92–96%
- • Li-ion NMC — высокая плотность, 1000–3000 циклов
- • AGM / GEL — бюджетные, 300–500 циклов при DoD 50%
- • Ванадиевые (VRFB) — для крупных промышленных накопителей
- • Температура — ёмкость падает ~1%/°C ниже 25°C
Как использовать калькулятор ВИЭ
Выберите модуль расчёта
Калькулятор содержит 6 модулей: солнечная СЭС (выработка), ветровая ВЭУ (закон Бетца), окупаемость / LCOE (экономика), аккумуляторы (ёмкость), биогаз (метан из субстрата), сравнение ВИЭ vs традиция (CO₂ и стоимость). Выберите нужную вкладку.
Введите параметры системы
Для СЭС: мощность и количество панелей, регион (инсоляция), потери. Для ВЭУ: диаметр ротора, скорость ветра, Cp. Для LCOE: CAPEX, OPEX, тариф. Для аккумуляторов: суточное потребление, дни автономии, тип батареи. Подсказки у каждого поля содержат типичные диапазоны.
Проанализируйте результаты
Результаты вычисляются мгновенно: годовая выработка, мощность станции, LCOE, NPV, IRR, срок окупаемости, необходимая ёмкость батарей, выход биогаза, экономия CO₂. Используйте данные модуля LCOE для оценки экономической целесообразности проекта.
Сравните варианты
Модуль сравнения показывает удельные выбросы CO₂ и диапазоны LCOE для всех типов генерации. Используйте результаты солнечного и ветрового модулей как входные данные для модуля LCOE. Подберите оптимальный размер системы аккумуляторов.
Часто задаваемые вопросы
Похожие инструменты
Калькулятор стипендии для студентов России
Расчёт академической и социальной стипендии, именных стипендий (Президента РФ — 22 800 руб.) и бюджета студента по ФЗ №273 и постановлениям Правительства.
Калькулятор биотехнологии: ПЦР, ферментация и генная инженерия
Биотехнологические расчёты онлайн: концентрация ДНК/РНК (OD260), температура отжига праймеров, кинетика Михаэлиса-Ментен, масштабирование биореактора.
Калькулятор заваривания кофе
Пропорции кофе и воды для любого метода. Ratio, помол, температура и время экстракции. Для бариста.
Калькулятор стехиометрии: балансировка и выход реакции
Балансировка химических уравнений (онлайн), расчет лимитирующего реагента и выхода реакции (теоретический/процентный).
Калькулятор спектроскопии
Закон Бугера-Ламберта-Бера, конвертер длины волны/частоты/энергии, волновое число, ИК-частоты, ЯМР химический сдвиг.
Калькулятор декретных выплат
Пособие по беременности и родам, единовременное пособие и ежемесячное по уходу до 1.5 лет. По 255-ФЗ.
Аэродинамический калькулятор (сила сопротивления, подъемная сила)
Расчет аэродинамического и подъемного сопротивления, числа Рейнольдса. Базовые формулы аэродинамики онлайн.
Калькулятор поведенческой психологии: подкрепление, угасание и matching law
Расчёты поведенческой психологии онлайн: графики подкрепления (FR/VR/FI/VI), закон Херрнстейна, дисконтирование Мазура, ABC-анализ.
Калькулятор соотношения сторон (Aspect Ratio)
Калькулятор пропорций (16:9, 4:3), ресайз изображений и расчет битрейта видео. Удобный инструмент для дизайнеров.
Калькулятор облигаций (YTM, дюрация, НКД)
Рассчитайте доходность к погашению (YTM), дюрацию, НКД и цену облигации. Для ОФЗ, корпоративных и муниципальных бондов.
Конвертер диоптрий ↔ фокусное расстояние
Перевод оптической силы (диоптрии) в фокусное расстояние и обратно. Онлайн калькулятор для физики и оптики.
Калькулятор альвеолярно-артериального градиента (A-a)
Расчёт A-a градиента кислорода. Оценка газообмена в лёгких, индекс оксигенации, P/F ratio.
Калькулятор VO2max
Рассчитайте VO2max по формулам Купера, результатам бега или на велоэргометре. Оценка аэробной выносливости.
Калькулятор строительной механики: балки, колонны, армирование и ветровая нагрузка
Расчёты строительной механики: изгиб балки, момент инерции, устойчивость колонны (Эйлер), армирование по СП 63, ветровая нагрузка по СП 20.
Калькулятор веб-производительности: бюджет страницы, изображения, JS-бандл, CWV
Комплексный калькулятор веб-производительности: бюджет веса страницы (3G/4G/Broadband), оптимизация изображений (WebP/AVIF, responsive), анализ JS-бандла (parse/compile, code-splitting, tree-shaking), критический путь рендеринга (TTFB, FCP), стратегия кэширования (CDN, TTL) и трекер Core Web Vitals (LCP, FID, CLS, TTI, TBT, Lighthouse score).
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.