Построение математической модели использования возобновляемых источников энергии в быту

P_i – мощность оборудоваия i (кВт/ч)
t_i – время работы оборудования i (часов)
N_i – количество электроприборов одного вида электрооборудования i
Таблица 3 Перечень электроприборов и их энергопотребление за сутки

№ (i)	Наименование оборудования	Мощность, кВт (Рi)	Кол-во, (Ni).	Время в сутки, ч. (ti)	Суточное потребление электроэнергии кВт*ч (Wi)
1	Освещение эконом лампы	0,012	10	4	0,48
2	Холодильник	0,2	1	6	1,2
3	Электрочайник	1,5	1	0,15	0,225
4	Электроплита	1,5	1	1	1,5
5	Телевизор	0,15	1	1,5	0,225
6	Электронасос	0,38	1	1	0,38
7	СВЧ-печь	1,5	1	0,25	0,375
8	Бойлер 100 литров	1	1	0,45	0,45
9	Кварцевый обогреватель	1	2	0.15	0.3

Тогда для расчета общего количества электроэнергии, потребляемого за 1 день нужно сложить суточное потребление электроэнергии всеми видами оборудования, то есть воспользоваться формулой:
W = ∑ W_i
То есть, в нашем случае: W = W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ + W₆ + W₇ + W₈ + W₉
0,48+1,2+0,225+1,5+0,225+0,38+0,375+0,45+0,3=5,135
Таким образом, получаем значение - 5,135 кВт.
Теперь, пользуясь составленной Таблицей 3, можно вывести формулу расчета общего количества энергии, которое будет потребляться за 1 день:
W = ∑ Р_i t_i N_i,
где: W – суточный расход электроэнергии (кВт)
∑ - знак суммирования
Р_i – мощность оборудования i (кВт/ч)
t_i – время работы оборудования i (часов)
N_i– количество электроприборов одного вида электрооборудования i
То есть, в нашем случае использования 9 видов оборудования формула приобретает вид:
W=Р₁t₁ N_i + Р ₂t₂ N_i + Р ₃t₃ N_i + Р ₄t₄ N_i + Р ₅t₅ N_i + Р ₆t₆ N_i + Р ₇t₇ N_i + Р ₈t₈ N_i + Р ₉t₉N_i
Еще раз подставим значения из таблицы и проверим вычисления:
0,012·10·4+0,2·1·6+1,5·1·0,15+1,5·1·1+1,5·1·0,15+0,38·1·1+1,5·1·0.25+1·1·0,45+1·2·0,15=5,135
Исходя из двух полученных итоговых величин нашего электропотребления за сутки - 4,29 кВт и 5,135 кВт, а также учитывая особенности нашего проживания в дачном доме, представляется целесообразным для расчетов взять округленное суточное значение расхода электроэнергии - 5 кВт/сутки

4.2. Расчет фактических расчетов на электроэнергию отдельно взятого дачного дома

Теперь рассчитаем общий расход электроэнергии и фактические расходы нашей семьи на электроэнергию за 5 сезонов. Для этого снова воспользуемся данными из Таблицы 2 и формулой вычисления среднего арифметического значения, приведенной выше.




Соответственно, исходя из общего расхода электроэнергии за 5 сезонов (3947 кВт*ч) и фактических расходов на его оплату (15154,78 рублей), средняя стоимость 1 кВт электроэнергии составит 3.8 рублей:

Стоимость округленного суточного значения расхода электроэнергии - 5 кВт*сутки составляет 19 рублей в сутки:
3,8 ∙ 5 = 19
Таким образом, расчетная средняя стоимость сезонного потребления электроэнергии составит 3 496 рублей:
19 ∙ 184 = 3 496

4.3. Расчет сроков окупаемости солнечной энергосистемы

Исходя из анализа стоимости предлагаемых к установке автономных комплектов с использованием возобновляемых источников энергии мощностью 4,5-5 кВт в сутки, представляется целесообразным использовать для расчетов их окупаемости среднюю стоимость – 103 430 рублей, выведенную из нескольких коммерческих предложений фирм – поставщиков оборудования, сделанных с учетом рассмотренных выше потребностей в электроэнергии нашего дачного дома и рассчитанную по приведенной выше формуле расчета среднего арифметического:

Срок окупаемости оборудования рассчитывается по формуле:
Q=
Где: Q – срок окупаемости (в годах)
K – суммарные расходы на приобретение оборудования (в рублях), а
S – сезонные/годовые затраты на электроэнергию (в рублях).
Для более точного представления о сроке окупаемости, рассмотрим два варианта, в первом, используя среднюю стоимость сезонного потребления электроэнергии за 5 лет -3 496 рублей, а во втором – максимальную стоимость при максимальном расходе и максимальном тарифе оплаты за электроэнергию за последние 5 лет - 4 938,09 рублей
Соответственно, средняя окупаемость при сезонном потреблении электроэнергии составит с округлением до целого числа лет – 30 лет:

В случае максимального значения суточного потребления, также с округлением до целого числа – 21 год:

Указанные значения окупаемости сопоставимы со сроком эксплуатации оборудования – 25-30 лет. Однако, такой простой расчет (предлагаемый и некоторыми поставщиками оборудования) не учитывает, что некоторые элементы оборудования, могут потребовать замены в течение срока службы солнечных панелей. Поэтому постараемся учесть все возможные элементы при построении математической модели.