ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

СНИЖЕНИЯ РАСХОДОВ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

В ЭНЕРГОПОТРЕБЛЯЮЩИХ УСТАНОВКАХ

План

Стандарты энергосбережения и энергетической

Эффективности

Кроме основных законов [9–13] и программ [7, 14] в РФ принят ряд стандартов серии «Энергосбережение» и «Энергоэффективность»:

ГОСТ Р 51379 99 Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливноэнергетических ресурсов. Основные положения. Типовые формы.

ГОСТ Р 51380 99 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным значениям. Общие требования.

ГОСТ Р 51387 99 Энергосбережение. Нормативно методическое обеспечение. Основные положения.

ГОСТ Р 51541 99 Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положения.

ГОСТ Р 51749 2001 Энергосбережение. Энергопотребляющее оборудование общепромышленного применения. Виды. Типы. Группы. Показатели энергетической эффективности. Идентификация.

ГОСТ Р 53905-2010 Энергосбережение. Термины и определения

ГОСТ Р 54862-2011 Энергоэффективность зданий. Методы определения влияния автоматизации, управления и эксплуатации здания.

Отметим, что имеется несколько десятков государственных стандартов на промышленное оборудование, машины, приборы, которые с полным основанием можно отнести к стандартам энергетической эффективности, поскольку основное их назначение в регламентации показателей энергопотребления (энергоэффективности) этого оборудования. Разработан ряд нормативных и методических документов по энергетическим обследованиям и энергопаспортизации, в которых нашли отражение показатели энергетической эффективности технологических процессов. В государственной и отраслевой статистике имеется более десятка форм, в которых отражены показатели энергопотребления и эффективности энергоиспользования на предприятиях, в отраслях, регионах, на макроуровне экономики.

На основании этих документов выделены три основные группы показателей (индикаторов) реализации энергосбережения:

- нормируемые показатели энергетической эффективности продукции, которые вносятся в государственные стандарты, технические паспорта, техническую и конструкторскую документацию и используются при сертификации продукции, энергетической экспертизе и энергетических обследованиях;

- показатели энергетической эффективности производственных процессов, которые вносятся в стандарты и энергопаспорта предприятий и используются в ходе осуществления государственного надзора за эффективным использованием топливно-энергетических ресурсов и проведении энергообследований органами государственного надзора;

- показатели (индикаторы) реализации энергосбережения (отражаются в статистической отчётности, нормативных правовых и программно-методических документах, контролируются структурами государственного управления и надзора).

Показатели энергосбережения характеризуют деятельность (научную, производственную, организационную, экономическую, техническую) юридических и физических лиц по реализации мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование ТЭР на всех стадиях их жизненного цикла. Показатели энергосбережения используют при:

- планировании и оценке эффективности работ по энергосбережению;

- проведении энергетических обследований (энергетического аудита) потребителей энергоресурсов;

- формировании статистической отчётности по эффективности энергоиспользования.

Показатели энергосбережения различают по уровню интегрированности рассматриваемого объект деятельности.

Объектом деятельности по энергосбережению может быть определённая продукция, технологический процесс, участок, цех, производство, предприятие-потребитель энергоресурсов, регион, субъект федерации, РФ в целом.

Организационную, техническую, научную, экономическую деятельность в области энергосбережения характеризуют показателями:

- фактической экономии ТЭР, в том числе за счёт нормирования энергопотребления на основе технологических регламентов и стандартов (отраслевых, региональных, предприятий); экономического стимулирования (отраслей, регионов, предприятий, персонала);

- снижения потерь ТЭР, в том числе. за счёт оптимизации режимных параметров энергопотребления; проведения не требующих значительных инвестиций энергосберегающих мероприятий по результатам энергетических обследований; внедрения приборов и систем учёта ТЭР; подготовки кадров; проведения рекламных и информационных кампаний;

- снижения энергоёмкости производства продукции (на предприятии) и валового внутреннего продукта (в регионе, в стране), в том числе за счёт внедрения элементов структурной перестройки энергопотребления, связанной с освоением менее энергоёмких схем энергообеспечения, вовлечением в энергетический баланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии, местных видов топлива, вторичных энергоресурсов; реализации проектов и программ энергосбережения, энергосберегающих технологий, оборудования, отвечающего мировому уровню.

Производственную (хозяйственную) деятельность в области энергосбережения характеризуют: сравнительными показателями энергопотребления и энергоёмкости производства продукции в отчётном году в сравнении с базовым годом в сопоставимых условиях – при приведении к равным объёмам и структуре производства продукции. Она характеризуется также абсолютными, удельными и относительными показателями энергопотребления, потерями энергетических ресурсов в ходе хозяйственной деятельности за определённый промежуток времени.

Применительно к изделиям, оборудованию, материалам, ТЭР и технологическим процессам для характеристики энергосбережения используют показатели их энергетической эффективности среди которых:

- экономичность потребления ТЭР;

- энергетическая эффективность передачи (хранения) ТЭР;

- энергоёмкость производства продукции (для процессов).

Показатели экономичности энергопотребления продукции и энергетической эффективности при передаче, хранении ТЭР характеризуют техническое совершенство продукции и качество ее изготовления и определяются качеством конструкторской и технологической проработки изделий.

Показатели экономичности энергопотребления и энергетической эффективности передачи (хранения) ТЭР:

- устанавливают в нормативных документах по стандартизации на продукцию в виде нормативных значений, определяемых в регламентированных условиях;

- вводят в техническую (проектную, конструкторскую, технологическую, эксплуатационную) документацию на продукцию в виде:

- нормативов потерь (расхода) энергии (энергоносителей), определяемых в регламентированных условиях использования продукции;

- норм потерь (расхода) энергетических ресурсов (энергоносителей) для конкретных условий использования продукции (реализации технологического процесса).

Показатели энергоёмкости производства продукции вводят в нормативную и техническую документацию на материалы, изделия, технологические процессы.

Нормативные показатели энергетической эффективности, устанавливаемые в нормативных документах по стандартизации, разрабатывают на основе:

- достижения экономически оправданной эффективности использования энергетических ресурсов при существующем мировом уровне развития техники и технологий;

- соблюдения нормативных требований по охране окружающей среды;

- использования имеющегося опыта нормирования показателей энергоэффективности и обоснования принимаемых значений соответствующими расчётами, экспериментами, испытаниями;

- гармонизации с международными, региональными, зарубежными национальными стандартами.

Нормативные показатели энергоэффективности продукции устанавливают с указанием требований к допустимому изменению нормируемых значений показателей за период нормальной эксплуатации данной продукции.

Выбор номенклатуры и значений показателей экономичности

энергопотребления

Показатели экономичности энергопотребления обычно выражаются в абсолютной или удельной форме.

Абсолютная форма характеризует расход ТЭР в регламентированных условиях (режимах) работы. Удельная – отношение расхода ТЭР к вырабатываемой или потребляемой энергии, произведённой продукции и(или) работе в регламентированных условиях (режимах). В качестве показателей экономичности энергопотребления предпочтительны удельные показатели, т.е. количество энергии или топлива, затрачиваемое машиной, механизмом на производство единицы продукции или работы.

Если потребляемая машиной (механизмом, оборудованием, установкой) мощность и развиваемая ею полезная мощность относительно неизменны во времени для определённого режима работы, то в качестве показателя экономичности энергопотребления предпочтительно выбрать отношение полезной мощности к потребляемой.

Например, в качестве показателя экономичности энергопотребления для насосов выбирают КПД – отношение полезной мощности насоса к мощности на приводном валу.

Если совершаемая полезная работа не может быть подсчитана непосредственно в физических единицах, то удельный показатель выбирают как отношение расхода топлива или энергии к величине, косвенно (по однозначности) характеризующей совершаемую работу, или отношение к единице продукции.

Например:

- для сложного медицинского оборудования в качестве показателя экономичности энергопотребления может быть выбран расход электроэнергии на регламентированный набор процедур для одного пациента;

- для сушильных агрегатов в качестве показателя экономичности энергопотребления может быть выбран расход тепла на испарение определённого количества влаги.

Для ряда изделий количество полезной работы оценивают достижением полезного эффекта (результата работы), т.е. возможно нормирование только абсолютного значения показателя энергопотребления.

Например:

- для бытовых холодильников в качестве показателя экономичности энергопотребления можно принять расход электроэнергии за 1 сутки, что необходимо для поддержания средней температуры в холодильной камере –5 °С, а морозильном отделении –16 °С при температуре окружающего воздуха +25 °С.

- для бытовых пылесосов в качестве показателя экономичности энергопотребления возможно выбрать расход электроэнергии на уменьшение на заданную величину (по массе) количества пыли, имеющей заданные характеристики (по крупности, составу, плотности, липкости и т.д.) и распространённой заданным образом на определённой площади пола заданного качества.

В нормативной документации на изделия, потребляющие одновременно различные виды топлива, энергии или топлива и энергии, должны устанавливаться показатели экономичности энергопотребления:

- по каждому виду топлива отдельно;

- по всем видам топлива в сумме в пересчёте на условное топливо;

- по каждому виду энергии отдельно;

- по всем видам энергии в сумме в пересчёте к одному виду единиц измерения.

Технические нормативы расхода топлива и энергии устанавливают в виде предельных значений показателей экономичности энергопотребления при данных (регламентированных) условиях эксплуатации изделий. В качестве регламентированных условий указывают:

- характеристики перерабатываемых материалов и сырья, перемещаемых жидкостей и газов и т.п. (например, влажность, твёрдость, плотность, содержание примесей, агрегатное состояние, температура и т.д.);

- описание условий (режимов) работы изделия (последовательность операции, продолжительность операции, вид работы, степень загрузки, производительность, условия окружающей среды и т.д.);

- вид, свойства произведённой продукции, описание произведённой работы, процесс передачи, трансформации или преобразования энергии.

Устанавливаемые в документах значения показателей экономичности энергопотребления должны охватывать (как правило) весь рабочий диапазон режимов потребителя. Для производств с непрерывным режимом работы должны быть установлены показатели экономичности энергопотребления в допустимых интервалах изменения скоростей, производительности, полезной мощности и т.д. Для производств периодического действия устанавливают показатели на ряд отдельных операций, состояний, видов работ, охватывающих режимы эксплуатации (работы) изделия. Допускается в качестве технического норматива устанавливать предельно допустимые значения показателей экономичности энергопотребления не для всех, а для наиболее вероятных условий эксплуатации или условий, наиболее полно характеризующих (отражающих) эксплуатационные свойства объекта производства. В качестве таких условий могут быть выбраны один или несколько режимов работы (эксплуатации).

Например:

- для электродвигателей следует установить КПД в зависимости от развиваемой полезной мощности на валу;

- технический норматив расхода электроэнергии индукционной тигельной печью для плавки алюминия устанавливает удельный расход электроэнергии на 1 т жидкого металла в зависимости от скорости плавки;

- технический норматив расхода кокса в вагранках на 1 т литейного чугуна устанавливает расход кокса для трёх уровней температуры выпуска жидкого чугуна при двух диапазонах температур нагрева дутьевого воздуха;

- технический норматив расхода электроэнергии для индукционной вакуумной электропечи устанавливает удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев в зависимости от ёмкости печи.

Технические нормативы расхода топлива и энергии должны устанавливаться в нормативной документации с указанием требований к допустимым пределам изменения нормируемых значений показателей экономичности энергопотребления за период нормальной эксплуатации изделий.

Допускаются следующие формы записей технических нормативов расхода топлива и энергии:

- в виде числовых значений показателей экономичности энергопотребления;

- в виде таблиц числовых значений показателей экономичности энергопотребления;

- в виде графических зависимостей числовых значений показателей экономичности энергопотребления;

- в виде функциональных или иных зависимостей показателей экономичности энергопотребления, выраженных аналитическими или иными формулами.

Например, КПД генератора может быть задан в виде числового значения (одной точки) для условия номинального режима нагрузки. Он может быть задан и в виде графика (кривой) в определённом диапазоне нагрузки. При этом предпочтительно иметь графическую или табличную запись, дающую более полную информацию о потерях в зависимости от режима нагрузки генератора, так как практически генератор в одной точке режима (в том числе номинального) работает относительно непродолжительное время.

Выбор номенклатуры и значений показателей эффективности

передачи энергии

Показатели эффективности передачи энергии задают в виде абсолютных или удельных значений потерь энергии (энергоносителя) в системе передачи энергии. Удельные показатели представляют собой отношение абсолютных значений потерь энергии в системе к характерным параметрам системы. В качестве характерных параметров используют:

- расстояние, на которое передают энергию (энергоноситель);

- исходный энергетический потенциал (исходные параметры энергоносителя);

- размерные характеристики канала передачи энергии.

Например:

- в качестве показателя эффективности передачи энергии для системы теплоснабжения используют величину тепловых потерь (снижение теплосодержания рабочего тела) на 1 км теплотрассы;

- в качестве показателя эффективности передачи энергии для сети электроснабжения может быть использован допустимый процент потерь энергии в сети.

В нормативной документации на систему передачи энергии устанавливают нормативы потерь энергии (энергоносителя) в регламентированных условиях работы системы. В качестве регламентированных условий указывают:

- исходный энергетический потенциал (на входе в систему);

- описание условий работы системы (вид энергоносителя, номинальные параметры энергоносителя, условия окружающей среды и др.);

- характеристики потребителя энергии.

Устанавливаемые в документации значения показателей эффективности передачи энергии должны охватывать весь рабочий диапазон параметров системы (исходный энергетический потенциал, режим расходования энергии, режим «подпитки» системы энергией и др.).

Нормативные показатели эффективности передачи энергии устанавливают в форме:

- числовых значений и таблиц числовых значений;

- графических зависимостей потерь энергии в функции характерных параметров системы;

- аналитических зависимостей.

Выбор номенклатуры и значений показателей энергоёмкости

Показатели производственной энергоёмкости изготовления продукции (изделия) могут быть представлены в абсолютной и удельной формах для внесения в стандарты, технологическую, проектную и другую документацию.

Абсолютные значения показателей энергоёмкости изготовления продукции характеризуют затраты топлива и энергии на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции. Они выражаются в абсолютных значениях затрат энергоресурсов, приходящихся на единицу продукции. В качестве единиц продукции используют принятые для данного вида единицы измерения – метры, тонны, квадратные метры, штуки и т.д.

Необходимо отметить, что энергоёмкость изготовления единицы продукции не рассматривают как удельную величину. Понятие типа «энергоёмкость всей продукции» может иметь смысл только для определённого установленного интервала времени (год, квартал, месяц) и в этом случае будет отражать не техническую или технологическую характеристику изделия, а плановую или фактическую переменную производственного процесса за названный интервал, которая не подлежит стандартизации.

В общем случае понятие «энергоёмкость» может иметь различное содержание в зависимости от степени интеграции по различным аспектам рассмотрения.

Например:

- интеграция по уровням управления:

o производственная энергоёмкость изготовления продукции (изделия) – уровень предприятия,

o энергоёмкость национального дохода,

o энергоёмкость валового общественного продукта – уровень федерации;

- интеграция по конечной продукции:

o полная энергоёмкость изготовления продукции (включая расход ТЭР на добычу, транспортировку, переработку полезных ископаемых, производство сырья, материалов, деталей, комплектующих изделий с учётом коэффициента использования материалов).

Удельное значение показателей энергоёмкости изготовления продукции характеризуется отношением абсолютного значения энергоёмкости этой продукции к одному из показателей, отражающих основные эксплуатационные свойства изделия.

Например:

- удельная энергоёмкость электродвигателя может характеризоваться отношением энергоёмкости его изготовления к номинальной мощности, кВт·ч/кВт (представление о том, во что обходится в энергетическом смысле производство 1 кВт двигательной мощности).

- удельная энергоёмкость железнодорожного вагона может характеризоваться отношением энергоёмкости его изготовления к грузоподъёмности, кВт·ч/т (представление о прогрессивности конструкции и технологии в сравнении с аналогичными изделиями с точки зрения энергозатрат при производстве 1 т грузоподъёмности подвижного состава).

Показатели энергоёмкости продукции могут быть определены и установлены в стандартах предприятий, конструкторской, технологической и проектной документации для продукции (изделий) всех видов. В документации на продукцию (изделия), при изготовлении которой расходуются различные виды ТЭР, должны устанавливаться показатели энергоёмкости изготовления продукции (изделия):

- по всем видам топлива в сумме в пересчёте на условное топливо;

- по всем видам энергии в сумме в пересчёте к одному виду единиц измерения;

- суммарная энергоёмкость по всем видам ТЭР в сумме в пересчёте на условное топливо.

При расчёте значений показателей энергоёмкости изготовления продукции (изделий) учитывают расход ТЭР только на основные и вспомогательные процессы производства. Расход ТЭР на отопление, освещение, различные хозяйственные и прочие нужды не подлежит включению в объем затрат при подсчёте значений показателей энергоёмкости.

Величины показателей энергоёмкости, вносимые в стандарты, конструкторскую, технологическую, проектную и другую документацию, устанавливают предельные значения энергоёмкости при изготовлении изделия определённого вида в определённых технологических условиях. В качестве таких условий могут выступать:

- описание конструктивных технологических особенностей и характеристик изделия;

- описание особенностей и характеристик основного и вспомогательного технологических процессов на данном предприятии, включающее:

- описание последовательности и режимов технологических операций по всем составным элементам, единицам и изделию в целом,

- характеристики исходного сырья, материалов, влияющие на затраты ресурсов топлива и энергии при их использовании и переработке на данном предприятии,

- характеристики деталей, заготовок, комплектующих изделий, влияющие на энергозатраты при их последующей обработке и использовании в процессе изготовления конечной продукции,

- характеристики основного оборудования (показатели его экономичности в отношении затрат топлива и энергии при эксплуатации), участвующего в технологических процессах основного и вспомогательного циклов, включая затраты топлива и энергии на подготовку технологической оснастки и инструмента;

- характеристика и структура технологических потерь топлива энергии в технологическом процессе для нормальных условий производства продукции на данном предприятии.

В соответствующих разделах должны быть оговорены методы проверки установленных значений показателей энергоёмкости.

Установление в документах показателей энергоёмкости может сопровождаться указанием допустимых пределов изменения значений показателя по оговоренным критериям (например, изменение характеристик исходного сырья и материалов, изменение характеристик основного технологического оборудования, изменение условий внешней среды). Запись значений показателей энергоёмкости продукции (изделий) в стандарты, конструкторскую, технологическую, проектную и другую документацию предпочтительнее осуществлять в форме числовых значений.

Классификация показателей энергетической эффективности

Показатели энергоэффективности продукции классифицируют по:

- группам однородной продукции (показатели энергоэффективности электродвигателей, паровых турбин, холодильников);

- виду используемых энергоресурсов (энергоносителей) (показатели энергоэффективности использования электроэнергии, топлива (котельно-печное, моторное), тепловой энергии (горячая вода, водяной пар, хладагенты), сжатого газа, воды, находящейся под давлением, энергии физических полей (электромагнитное, акустическое, радиационное);

- методам определения показателей:

- расчётно-аналитический (основан на использовании методик определения расчётных значений показателей при проектировании изделий),

- опытно-экспериментальный (на данных специально организованных экспериментах с опытными образцами энергопотребляющей продукции с проведением специальных измерений характеристик для оценки показателей энергоэффективности),

- статистический (основан на подборе и обработке статистических данных по показателям энергоэффективности продукции, выбранным в качестве прототипов исследуемого образца),

- приборный (основывается на проведении специальных испытаний промышленных образцов продукции и измерений фактических значений показателей энергоэффективности),

- смешанный представляет собой комбинацию двух или большего числа вышеперечисленных методов;

- области использования:

o прогнозируемые показатели,

o планируемые показатели,

o фактические показатели;

- уровню интегрированности рассматриваемого объекта.