20. Кумулятивная эффективность исп-я энергии и эксергия-нетто.

Однако прямые затраты не показывают всей энергии, необходимой для производства продукта или оказания услуги. Они не включают энергозатраты на строительство объектов и сооружений, с помощью которых реализуется технологический процесс, энергозатраты в многочисленных предварительных и сопутствующих процессах, таких как производство вспомогательных материалов для обеспечения основной технологии, пробразование одних видов энергоресурсов в другие (например, переработка нефти, затраты на транспортировку сырья, материалов, энергоносителей к местам их потребления, энегозатраты рабочей силы (человеческого труда). Включающие и их суммарные затраты энергии принято называть кумулятивной энергоёмкостью процесса производства или оказания услуги. Такой метод оценки получил развитие с конца 60-х начала 70-х годов XX века и совершенно оправдан. Действительно, вполне можно представить себе энергетические объекты и технологические процессы, полезная продукция которых за весь срок своей эксплуатации не покроет энергозатраты на их создание и эксплуатацию. Для учета этого фактора чаще всего используют технико-экономические методы оценки и обоснования их реализации.

Применительно к объектам, генерирующим отдельные виды энергии, получил развитие метод расчета эксергии-нетто, представляющий собой разницу между полезным количеством выработанной объектом за весь срок эксплуатации эксергией и эксергией, затраченной на его создание и эксплуатацию. Создавать объекты с отрицательной эксергией–нетто просто абсурдно и метод позволяет отбраковывать заведомо непригодные варианты еще до выполнения технико-экономических анализов и обоснований. Такая ситуация также подходит для отдельных вариантов использования возобновляемых и нетрадиционных источников энергии воздействие недостаточной плотности их потоков или чрезмерной сложности или стоимости соответствующих энергопреобразующих объектов.

21. Коэффициент эксергии-нетто и «энергетический прейскурант» материалов. Эксергетический кпд по суммарным затратам.

Критерием эффективности служит коэффициент эксергии – нетто:

(15)

где – суммарная отведенная от системы эксергия, - вся эксергия, затраченная на создание объекта.

Примеры значений для различных типов электростанций:

- ТЭС на угле 45

- АЭС с легководными реакторами 4

- Гидроэлектростанции

на базовой нагрузке 11

на пиковой нагрузке 37

-ТЭС на океанических термоградиентах 4

- Геотермальные электростанции

на сухом паре 13

на самоизливающемся рассоле 8

Чем выше значение , тем эффективнее проект электростанции. Для определения предложена формула:

(16)

в данной формуле

M_i–масса добываемого материала i, W_доб - теоретически минимальная работа на разрушение породы и добычу сырья; _доб - эксергетический КПД добычи сырья; G - полная энергия Гибса реакций воспламенения топлива (металлургического процесса); _вос - эксергетический КПД процесса восстановления; W_пр - необратимая работа дифформации при прокате; _пр - эксергетический КПД процесса проката; W_ост - затраты эксергии на отработку сборку и транспортировку всех элементов объекта; n- число деталей объекта.

Очевидно , что структуру формулы можно получить и разбивая на другие составляющие затратs на создание объекта.

Для облегчения расчетов имеется разработанный для многих типовых материалов энергетический прейскурант, учитывающий кумулятивные затраты энергии для получения отдельных материалов (рис 2.).

Рис. 2. Энергетический прейскурант материалов

Для оценки транспотных расходов можно использовать следующие данные по расходу условного топлива в кг на 1000ткм по видам транспорта (оценки по состоянию на 1980г.)

- Железнодорожный 8,3

- Морской 10,3

- Речной 11,4

- Автомобильный 144,1

- Газопроводный 66,5

- Нефтепроводный 5,5

Так как оценка дана в натуральных величинах массы грузов, при оценке доли топлива на транспорт, в случае угля, нужно эти значения умножить примерно на 1,5, а в случае нефти и газа уменьшить во столько же раз. Тогда для транспортировки на 1000км расходуется 4,5%газа, 0,37% нефти и 1,25%угля.

Тогда для оценки полной энергетической эффективности объекта за весь срок его службы можно применить эксергетический КПД по суммарным затратам:

(17)

в данном соотношении, транспортные энергозатраты входят в соответствии с формулой (16). Энергозатраты человеческого труда в данном выражении не учтены, так как по проведенным оценкам в высокоиндустриальных системах его доля в суммарных энергозатратах менее 0,5%.

Соотношение между различными составляющими энергозатрат может сильно меняться в зависимости от типа и назначения объекта, или технологического процесса, вида услуг, срока эксплуатации и др. Так, для объектов, эксплуатируемых десятилетиями, например электростанций доля «инвестиционной составляющей» может составлять менее 5% от суммарных затрат эксергии, а основную долю затрат составляет при этом будут определять потребляемые топливные энергозатраты.