Энергоэффективность

  Энергоэффективность - это, прежде всего, грамотное использование энергии в любой сфере и ее безвредное производство. Энергоэффективность важна для всех сфер деятельности. Для населения проект энергоэффективности будет означать уменьшение платежей за коммунальные услуги. В более глобальном плане - для страны применение технологий и программ по повышение энергоэффективности будет обеспечивать экономию ресурсов, например, газа и рост производства. Уменьшится выброс в атмосферу парниковых газов, что благоприятно скажется на экологии. Для энергетиков инновации в энергосбережении помогут снизить траты на топливо и избежать дорогостоящих строительств.

      Учет энергии приводит к правильной эксплуатации технологического оборудования и использования энергии и энергоносителя, как  у поставщика, так и у потребителя, стимулируя как того, так и другого  к проведению энергосберегающих мероприятий и внедрению энергосберегающего оборудования и технологий.

    Для определения возможности повышения энергоэффективности преобразования топлива необходимо её количественное выражение в виде показателя или системы показателей. Эти показатели должны учитывать:

   -климатологические особенности региона;

   -показатели энергоэффективности установленного энергетического оборудования;

   -оптимальный коэффициент теплофикации для данного региона;

   -возможные виды топлива;

   -структуру потребления тепла и электроэнергии;

   -научно-технические достижения в области комбинированной выработки энергии.

    Перечисленные факторы между собой имеют  косвенную или прямую зависимость, реагирующую на любые изменения  по всем обозначенным направлениям.

    Также важной проблемой является измерение  энергетического эффекта. Энергетический эффект - это степень совершенства, получения из топлива энергии, способной совершать работу. Чем меньше при этом относительный отвод тепла, тем совершеннее процесс.

    Существует  несколько методов по изучению показателей эффективности работы энергии, представляющих собой разносторонние подходы. Очевидно, существует необходимость создания комплексного метода, который бы охватывал все стороны проблем повышения энергоэффективности, давал чёткое представление необходимых действий по совершенствованию соответствующих систем и показывал будущую картину работы системы после всех преобразований.

    Рассмотрим  существующие в настоящее время  методы. Основным методом анализа данных об энергоэффективности является нормативный метод. Показатели эффективности передачи энергии задают в виде абсолютных или удельных значений потерь энергии (энергоносителя) в системе передачи энергии.

    Удельные  показатели эффективности передачи энергии 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, а 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.

    Существует  также физический метод оценки энергоэффективности  предприятий, который является более  детальным по сравнению с нормативным.

    Физический  метод исследования оперирует с физическими или натуральными параметрами и имеет целью определение характеристик эффективности энергоиспользования.

         Физический метод исследования  включает следующие этапы.

         1. Все данные энергопотребления  приводятся к единой международ-

    ной системе измерения – СИ.

         2. Определяется состав объектов: отдельные потребители, подразде-

    ления, технологические линии, цеха или предприятие в целом.

         3. Производится распределение потребляемой  энергии по отдельным

    объектам, а также видам энергоресурсов и энергоносителей: электроэнергия, пар, горячая вода, топливо (твердое, жидкое, газообразное).

         4. Определяются факторы, влияющие  на потребление энергии: температура  наружного воздуха (для систем  отопления и вентиляции), расход топлива в паровых теплогенераторах (для систем пароснабжения) и водогрейных котлах (для систем теплоснабжения), электрической энергии (длятехнологического оборудования, холодильников).

         5. Вычисляется удельное энергопотребление  по отдельным видам

энергоресурсов  и объектам, которое определяется отношением энергопотребления к выпуску продукции (Вт или 1 кг топлива/на единицу продукции). Значение полученного удельного энергопотребления сравнивается с нормативными значениями, после чего делается вывод об эффективности энергоиспользования как по отдельным объектам, так и по предприятию в целом. Нормативные значения могут быть заданы, рассчитаны или взяты из периодической литературы.

         6. Определяются прямые потери  различных энергоносителей за  счет

потерь  электроэнергии, утечек воды или конденсата, недогрузки или простоев оборудования, потерь теплоты (с уходящими топочными газами, химический и механический недожог, от наружных ограждений в окружающую среду), неквалифицированной эксплуатации и других выявленных нарушений.

         7. Выявляются наиболее неблагоприятные  объекты с точки зрения

эффективности энергоиспользования.

    В вопросах энергоэффективности не последнее место занимает проблема снижения экологического вреда, наносимого энергетической отраслью. В связи с этим выявляются и исследуются альтернативные источники энергии, которые практически не наносят вреда экологии, а также способы эффективного использования отходов и низкосортных видов топлива. Их также можно оценить с точки зрения энергоэффективности.

    Например, оценка ветроэнергетических установок  производиться по своим специальным  параметрам. Этот источник энергии  является достаточно перспективным  и для Кемеровской области.

  На  высоте 10 м над землёй потенциальные  ветроэнергетические ресурсы превышают  суммарное энергопотребление примерно в 200 раз. Технические ресурсы, т.е. мощности, рассчитываются по формулам. Эти формулы,  включают параметры определённого ВЭУ, в частности диаметр ветрового колеса, коэффициент использования ветра и неполный куб скорости (соответствующий средней скорости ветра утилизируемой части  ветроэнергетических ресурсов). Однако, реальные ресурсы, т.е. технические ресурсы при определённом количестве ВЭУ на заданную площадь, значительно меньше расчётных. Тем не менее, по имеющимся данным, при размещении одной ВЭУ средней мощности (ветроколесо диаметром 30 м на высоте 40 м) на площади 200 км² можно замещать около 2,5 т дизельного топлива используемого в теплоэнергоагрегатах.

  Рассмотрим  оценку эффективности таких установок. Для определения эффективности преобразования энергии ветра в электрическую энергию необходимо произвести некоторые расчеты. Энергия (Е) содержащаяся в потоке движущегося воздуха , определяется следующим соотношением:

Е=4,81×10^-4   V³   D²   ξ  η,

  где  V – скорость ветра;

          D – диаметр ветрового колеса;

          ξ – номинальный коэффициент  использования ветра;

          η – к. п. д. преобразования  механической энергии в электрическую.

  Современные ВЭУ способны преобразовывать только около 25% полной мощности воздушного потока в полезную мощность, поэтому:

  N_вэу = 0,25×1,16 S_к (V_ср)³,

  где N_вэу – мощность на выходе ветроагрегата, Вт;

S_к – площадь поверхности, ометаемой ветроколесом, м² (т.е. площадь круга имеющего диаметр равный диаметру ветроколеса);

V_ср – средняя скорость ветра на уровне ступицы ветроколеса, м/с.

  Вырабатываемая  ВЭУ мощность зависит от многих факторов:

    -куб  скорости ветра;

    -плотность  и турбулентность воздуха;

    -квадрат  диаметра ротора (площадь вращения  воздушного колеса);

    - эффективность  винта генератора;

-стартовая  и номинальная скорость ветра  (при которых аэрогенератор начинает работать и развивает номинальную мощность);

-номинальная  мощность ВЭУ.

  Первые  два фактора зависят от выбора района установки ВЭУ, удельная выработка  ветровой электроэнергии полностью  зависит от силы ветра и продолжительности  энергоэффективных скоростей на данной территории. Остальные факторы являются функциями аэрогенераторов.

  Так же к методам оценивания следует  отнести финансовый метод, который используется для оценки экономической целесообразности всех необходимых изменений. Финансовый метод исследования оценивает прямые потери в денежном выражении. Он придает экономическое обоснование выводам, полученным на основании нормативного или физического метода исследования и позволяет вычислить распределение затрат на энергоресурсы по всем объектам энергопотребления и видам энергоресурсов. Финансово-экономические критерии имеют важное значение при исследовании энергосберегающих рекомендаций и проектов.

  Расчетные формулы для оценки эффективности  энергосберегающих мероприятий в этом случае можно вывести исходя из эффективности вариантов энергообеспечения, сопоставляя с одной стороны - затраты на добычу, производство и транспорт топлива, производство энергии и транспорт её до потребителей; с другой стороны - затраты на сбережение такого же объёма энергии и топлива у потребителей.

  Эффект от энергосберегающих мероприятий и технологий будет складываться из затрат на развитие и функционирование генерирующих мощностей и электрических сетей с учетом предотвращенного ущерба от экологического загрязнения окружающей среды и повышения надежности энергоснабжения.

  Применительно для теплоснабжающей системы  в эффект теплосбережения входят затраты во все элементы этой системы с учетом природоохранных мероприятий и мероприятий по обеспечению надежности теплоснабжения.