Лекция 4

Эффективное использование электроэнергии.

Электричество является наиболее удобным и широко распространенным видом энергии. При генерировании электричества приблизительно лишь треть первичной энергии преобразуется в электроэнергию \.

Электричество применяется в быту, в технологических процессах. В процессе транспортировки, распределения и потребления электроэнергии имеют место ее непроизводительные потери.

Пути повышения энергоэффективности при использовании электричества

Искусственное освещение. В промышленнос­ти на освещение в среднем расходуется до 10 % потребля­емой электроэнергии. В сфере услуг и развлечений этот показатель может достигать 25 %. Осветительные приборы характеризуются потребляемой мощностью, све­товым потоком и освещенностью поверхности.

Световой поток Ф равен энергии, излучаемой источни­ком и переносимой сквозь поверхность за единицу време­ни. Световой поток измеряется в люменах (лм). Напри­мер, лампа накаливания мощностью 100 Вт излучает 1750 лм.

Освещенностью поверхности Е называют отношение приходящегося на нее светового потока к ее площади S:

Освещенность измеряется в люксах (лк).

Эффективность источников света (светильников) ха­рактеризуется световой отдачей Н, которая определяется как отношение освещенности или светового потока к по­требляемой мощности. На практике удобней выражать светоотдачу в лк/Вт, так как освещенность непосредственно измеряется с помощью люксметра.

В настоящее время выпускаются различные источники света. Приведенные данные (табл. 7.1) показывают, что эф­фективность ламп накаливания в 2 и более раз ниже, чем ос­тальных. Например, люминесцентные лампы потребляют электроэнергии в 6 раз меньше. Тем не менее даже у наилучших источников света КПД составляет 30%.

Таблица 7.1
Тип источника света	Маркировка	Светоотдача, лм/Вт		Коэффициент запаса, Кэл	Срок службы, ч
		Диапазон	Обычная
Лампы накаливания	ЛН	8-18	12	1,1	1000
Галогенные лампы накаливания	КГ	16-24	18	1,1	2000
Ртутно-вольфрамовые лампы	РВЛ	20-28	22	1,2	6000
Ртутные лампы высокого давления	ДРЛ	36-54	50	1,3	12000
Натриевые лампы высокого давления	ДНаТ	90-120	100	1,3	12000
Металлогалогенные лампы высокого давления	ДРИ	70-90	80	1,3	10000
Люминесцентные лампы низкого давления	ЛБ	60-80	70	1,3	10000
Люминесцентные лампы низкого давл­ения с улучшенной цветопередачей	ЛБЦТ	70-95	90	1,25	10000
Компактные люминес­центные лампы низкого давления	КЛ	60-70	67	1,25	9000
Натриевые лампы низкого давления	ДНаО	120-180	-	1,3	12000

Кроме замены источников света имеются и другие способы повышения экономии энергии.

• Использование одной и более мощной лампы накаливания или люминесцентной позволяет уменьшить потребление энергии без снижения освещенности. Например, четыре люминесцентные лампы по 20 Вт дают две трети светового потока, который можно получить от двух ламп по 40 Вт.

• Использование комбинированного общего освещения, искусственного и естественного.

• Запыление стекла окон поглощают до 30% светового потока. Регулярное мытье окон позволяет снизить продолжительность горения ламп на 15% в зимнее время и на 90% в летнее.

• При отсутствии необходимости освещение следует отключать, что уменьшает затраты на электроэнергию. Системы регулирования и управления освещением позволяют сократить потребление электроэнергии на 5-15%.

• Замена светильников – наиболее эффективное комплексное мероприятие, включающее замену источников света, изменение расположения мест освещения и в целом повышающее КПД использования электроэнергии на освещение. Например, переход на светильники с эффективными отражателями позволяет снизить потребление энергии до 50%.

Электропривод. В промышленности электропривод является основным потребителем электроэнергии, на долю которого приходится до 60% ее потребления.

а). Рассмотрим основные подходы к повышению эффективности электроприводов. Мощность двигателя должна соответствовать нагрузке. Если двигатель перегружен, он быстро выходит из строя, если он недогружен – снижается его КПД и коэффициент мощности (cosφ).

б). Использование более качественных конструкционных материалов в статорах и роторах уменьшит постоянную составляющую активных потерь на 2-5%.

в). В случае переменной нагрузки или частных простоев электродвигателей следует применять системы управления. Управление может осуществляться дросселированием, включением-отключением и пускорегулирующим устройством. Данные системы управления имеют разную эффективность (рис. 7.19).

Способы регулирования центробежного насоса:

• Дросселирование (больше потери в системе => приводят к повышению потребляемой мощности при уменьшении расхода).

• Включение-отключение – экономят потребляемую мощность, но уменьшается ресурс из-за перегрузок во время пусков и остановов.

• Изменение частоты вращения – самый эффективный способ (см. рис. 7.19), но нужны или двигатели постоянного тока, или система с электронными преобразователями частоты.

При внедрении регулируемого электропривода достигается экономия энергии: 50% для вентиляционных систем, 25% для насосов, 30% для воздуходувок и вентиляторов и 40-50% для компрессоров.

Мощность потребления энергии электродвигателями центробежных механизмов определяется формулой:

где ΔP – потери давления в сети, Па; G – массовый расход, кг/с; ρ – плотность рабочего вещества, кг/м³; η₁, η₂, η₃ – КПД соответственно двигателя, передачи и центробежного механизма (насоса, компрессора или вентилятора).

Электромеханические установки. Электромеханические установки (ЭТУ) служат для преобразования электрической энергии в теплоту, которая используется для обработки сырья.

Для примера на рис. 7.20 представлены схемы наиболее широко используемых печей и установок нагрева сопротивлением.

Использование электроэнергии в быту. В быту используются разнообразные электроприборы, которые расходуют до 30% от общего электропотребления.