Энергосберегающие технологии в энергетике. Энергоаудит

Несмотря на обострение энергетического кризиса, эффективность использования энергоресурсов в РФ остается очень низкой. Из каждой добытой в настоящее время в России тонны нефти и угля в полезную энергию превращается не более 1/3. Остальное топливо либо теряется, либо бессмысленно тратится у потребителя.

Если общее потребление первичных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) принять за 100%, то полезно используемая энергия составит ≈ 40%, а потери составят 60%. Из этих 60% – 22% ТЭР теряется при добыче, обогащении, транспорте и преобразовании и 40% у конечных потребителей. То есть наибольшая часть потерь энергоресурсов связана с конечным их потреблением. Поэтому вопросы проведения энергосберегающих мероприятий у потребителей имеют исключительно важное народнохозяйственное значение. При этом нужно отметить, что 55% конечного потребления энергии приходится на промышленность, следовательно, промышленные предприятия могут дать большую экономию топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).

Более 50% всего энергопотребления в промышленности приходится на нефтеперерабатывающие, химические предприятия и предприятия черной металлургии. Остальная часть энергопотребления примерно поровну делится между энергоемкими и неэнергоемкими отраслями промышленности. Резервы энергосбережения в промышленности оцениваются в размере 70-90 млн. т. у. т. в год.

Чтобы выявить резервы энергосбережения на предприятиях, необходимо составить программы энергоаудита для каждого конкретного предприятия.

Если на предприятии имеются свои специалисты по энергосбережению, то программу энергоаудита можно составить собственными силами с привлечением экспертов из региональных центров энергосбережения. Для малых предприятий энергоаудит должен осуществляться специалистами из региональных и республиканских центров энергосбережения.

Программа энергоаудита включает в себя несколько этапов:

1. Оценка потенциала энергосбережения.

На этом этапе проводится детальное обследование энергопотребления всех цехов и всего предприятия за последние 5 лет. По результатам обработки результатов обследования создаются базы данных, включающие следующую информацию:

а) потребление основных энергоресурсов: топлива, электрической энергии, теплоты и воды;

б) потребление основных энергоресурсов аналогичными установками, цехами и предприятиями в РФ и за рубежом (эта информация помогает установить положение дел с расходами энергоресурсов на данном предприятии);

в) потенциал энергосбережения, то есть можно ли сэкономить электрическую и тепловую энергию в кВт ∙ ч и ГДж и топлива в т, (в натуральном) и денежном исчислении.

г) основные пути снижения расходов энергоресурсов на аналогичных отечественных и зарубежных предприятиях (способы достижения, величины затрат, сроки окупаемости и т.д.).

2. Организация учета потребления энергоресурсов.

Исследования показывают, что правильная организация учета энергопотребления позволяет экономить 5-10% энергоресурсов без дополнительных мероприятий. Наилучший результат достигается при организации на предприятии энергоцентра, который содержит центральный компьютер с соответствующим программным обеспечением, сеть передачи данных об энергопотреблении и первичные приборы (счетчики и датчики).

Прежде чем начать работы по энергосбережению на предприятии, обязательно необходимо организовать учет электрической и тепловой энергии, теплоносителя и холодной воды. Необходимо, чтобы каждый участник процесса энергосбережения и энергопотребления знал, за что они платят деньги и за что получают.

Учет расхода электро- и теплоэнергии на промышленном предприятии делится на коммерческий и технический.

Коммерческий предназначен для учета энергии, полученной предприятием от энергоснабжающей организации. Для этого устанавливаются тепло- и электросчетчики на границе раздела с энергоснабжающей организацией, по показаниям которых осуществляются денежные расчеты за потребленную энергию.

Технический учет предназначен для контроля за расходом энергии внутри предприятия. Основываясь на данных этого учета, можно довольно точно определять удельные нормы расхода энергии, судить о рациональности тепло- и электропотребления и неисправностях оборудования.

При организации технического учета возникает ряд вопросов, на которые не всегда можно ответить однозначно:

1) где и сколько приборов следует устанавливать?

2) какие приборы предпочтительнее для установки?

3) какой будет точность полученных результатов измерений?

Количество потребляемой электроэнергии замерить легче, чем тепловой.

Тепловая энергия – это количество отдаваемой теплоносителем теплоты, определяемое разностью энтальпий. Существуют теплосчетчики,которые замеряют энтальпию теплоносителя.

Что мешает устанавливать теплосчетчики:

1) объем производства надежных в эксплуатации и сертифицированных теплосчетчиков пока ограничен;

2) технические характеристики приборов не всегда соответствуют современным требованиям;

3) отсутствие денег у большинства потребителей тепловой энергии.

Организация учета всегда дает реальное сокращение потребляемой энергии. А сокращение платы за энергию в 1,5 – 3 раза стимулирует теплоснабжающие организации устранять потери топлива при выработке тепловой и электрической энергии, а также потери энергоносителей при их транспортировке к потребителю.

Таким образом, первым шагом на пути к рациональному управлению предприятием является организация контроля за потреблением энергоресурсов. Этот контроль предусматривает:

а) выявление внутри предприятия цехов и участков, перерасходующих энергоресурсы;

б) детальную проверку счетов, выставляемых предприятию энергоснабжающими предприятиями;

в) выявление наиболее энергетически эффективных режимов работы оборудования;

г) строгую количественную оценку эффективности различных энергосберегающих мероприятий в натуральном (ГДж, кВт∙ч и т.п.) и денежном выражении.

3. Разработка и внедрение мероприятий по сокращению потребления ТЭР.

Несмотря на различия в конструкциях промышленных установок и способах эксплуатации, потенциальные возможности энергосбережения в них сходны. Они могут быть сгруппированы в следующие категории:

1) правильная эксплуатация и высокое техническое обслуживание;

2) модернизация оборудования и технологических процессов;

3) замена существующего оборудования на новое менее энергоемкое и внедрение новых технологий.

По мере перехода от первой категории кпоследующим возрастают требуемые капиталовложения и сроки реализации этих мероприятий.

При реализации программы энергосбережения сначала должны реализоваться мероприятия первой категории, так называемые организационно технические мероприятия, которые в большинстве случаев не требуют никаких затрат. Это в основном повышение уровня технического обслуживания и ремонта оборудования.

Далее должно быть проработано финансовое обеспечение программы (средства предприятия, банковский кредит, кредит под будущую экономию энергоресурсов, частичное финансирование из фондов региональных и государственных программ энергосбережения, финансовая помощь от между­народных организаций и т.д.).

И, в конце концов, необходим контроль за выполнением программы энергосбережения. Все исполнители должны знать, что получат реальное вознаграждение при реализации этапов программы.

На промышленных предприятиях имеется два направления экономии ТЭР.

I. Экономия ТЭР путем совершенствования энергоснабжения.

II. Экономия ТЭР путем совершенствования энергоиспользования.

Мероприятия путем совершенствования энергоснабжения разрабатываются энергетиками. Основными из них являются:

1. правильный выбор энергоносителей.

Например, для печей и нагревательных установок должны сравниваться прямое использование топлива и электронагрев; для кузнечно-прессового оборудования – электроэнергия, сжатый воздух и пар.

2.уменьшение числа преобразований энергии.

Так как каждое преобразование энергии связано с потерями, то чем меньше последовательных преобразований претерпевает энергия, тем выше общий кпд. Экономически, например, целесообразна замена сжатого воздуха электроэнергией всюду, где это возможно по технологическим условиям.

3. Разработка рациональных схем энергосбережения, учитывающих технологически необходимые параметры всех энергоносителей.

4. Автоматизация энергоснабжающих установок.

Сюда относятся такие мероприятия, как автоматизация отопительных агрегатов, бойлерных установок, подстанций и внедрение телеуправления и автоматического регулирования параметров энергии различных двигателей и агрегатов.

5. Повышение качества энергоресурсов.

Любое изменение параметров энергоресурсов (давления, температуры, влажности, сернистости, зольности, качества электрической энергии и т.п.) приводит к ухудшению качества продукции и перерасходу энергоресурсов.

Мероприятия по экономии ТЭР путем совершенствования энерго­использования разрабатываются энергетиками совместно с технологами.

Основными из них являются:

1) внедрение технологических процессов, оборудования с улучшенными электротехнологическими характеристиками;

2) совершенствование действующих технологических процессов, модернизация и реконструкция оборудования;

3) повышение степени использования ВЭР;

4) утилизация низкопотенциального тепла;

5) организационно-технические мероприятия.

Более чем двадцатилетний опыт промышленно развитых стран в области реализации энергосберегающих программ, говорит о том, что весьма сложно заинтересовать потребителя в выделении дополнительных средств на проведение мероприятий по повышению энергоэффективности, несмотря на очевидные экономические выгоды. Для этого необходимы весомые стимулы, разрабатываемые и используемые государством. Это можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, отсутствием денег у потребителей. Во-вторых, потребители стремятся к минимизации первоначальных затрат. В-третьих, те, кто оплачивает счета за энергопотребление не всегда оказываются инвесторами. Например, владелец инвестировал средства в строительство предприятия или дома, а счета за электроэнергию, тепло и горячее водоснабжение оплачивает арендатор.

Энергоаудит дорог. Услуги проводящих его высококвалифицированных экспертов в сочетании с использованием современного высокоточного оборудования и приборов могут стоить до нескольких десятков тысяч долларов. Поэтому все без исключения промышленно развитые страны применяют целый комплекс мер финансово-экономического и нормативно-правового характера, стимулирующих потребителей к повышению энергоэффективности.

Меры финансового характера:

1) полное или частичное субсидирование энергоаудитов, информационно-консалтинговых услуг и образовательных программ;

2) гранты, субсидии, льготные займы, дифференцированное налогообложение.

Меры законодательного характера – это сертификация энергопотребляющего оборудования и стандарты энергоэффективности для зданий и электроприборов.

Контрольные вопросы

1. Назовите суммарную установленную мощность электростанций мира. Какой процент данной мощности вырабатывается на ТЭС, ГЭС и АЭС?

2. Назовите основные виды энергетических ресурсов. Назовите типы электрических станций, работающих на этих видах ресурсов. В каких регионах мира они построены?

3. Как оцениваются ресурсы органического топлива нашей планеты в настоящее время?

4. Каковы объемы мировой добычи угля? Распределение разведанных запасов угля по странам мира. Основные месторождения ископаемого твердого топлива РФ.

5. Каковы мировые запасы газа? Их распределение по регионам мира.

6. Запасы природного газа в России. Назовите месторождения газа.

7. Содержание природного газа и попутного газа.

8. Назовите и поясните технические характеристики газа.

9. Назовите и поясните технические характеристики мазута.

10. Состав твердого топлива и его характеристики.

11. Как происходит горение органического топлива? Полное и неполное горение топлива.

12. Дайте характеристику газообразных выбросов электростанций в окружающую среду.

13. Образование сточных вод и их характеристика.

14. Энергоаудит. Коммерческий и технический учет энергии.