Ольшанский а.И. Ольшанский в.И. Беляков н.В. Основы энергосбережения курс лекций

УДК 620.9(075.8)

ББК 31

О-56

Рецензенты:

д.т.н., академик НАНАБ Клубович В.В.

к.т.н., доцент кафедры МТВПО УО «ВГТУ» Алексеев И.С.

Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским Советом УО «ВГТУ» про- токол №3 от «18» сентября 2007г.

О56

Ольшанский, А. И. Основы энергосбережения : курс лекций / А. И. Ольшан- ский, В. И. Ольшанский, Н. В. Беляков ; УО «ВГТУ». – Витебск, 2007. – 223 с.

ISBN 985-481-091-7

В пособии проанализированы энергетические ресурсы мира и Республики Бела- русь. Рассмотрены понятия: топливно-энергетического комплекса, станции преобразо- вания энергии, графиков нагрузки, аккумулирования энергии. Приводятся методы пря- мого преобразования энергии. Описаны нетрадиционные возобновляемые источники энергии, вопросы транспорта и распределения энергии, ценового и тарифного регули- рования, нормирования энергопотребления, а также основные правовые и нормативные документы в области энергосбережения, программы по энергосбережению, некоторые технические направления энергосбережения в Республике Беларусь. Приводятся осно- вы энергетического менеджмента и аудита. Уделено внимание вторичным энергетиче- ским ресурсам и способам их утилизации, вопросам эффективного использования энер- гии в различных сферах городского хозяйства, а также вопросам экологии при энерго- сбережении и энергосбережения в странах дальнего зарубежья

Настоящее пособие предназначено для студентов дневной и заочной форм обуче- ния Учреждения образования «Витебский государственный технологический универси- тет».

УДК 620.9(075.8)

ББК 31

ISBN 985-481-091-7

© А.И. Ольшанский, В. И. Ольшанский Н.В. Беляков 2007

© Учреждение образования

«Витебский государственный технологический университет», 2007

Оглавление

Предисловие……………………………………………………………………………………….. 6

Блок 1. Введение в дисциплину. Энергетические ресурсы мира и РБ. ТЭК ……………... 7

0. Роль энергетики в развитии человеческого общества…………………………………... 7

1. Виды энергии и энергетических ресурсов………………………………………………… 9

2. Качество энергии и энергетических ресурсов……………………………………………. 12 1.4. Электрическая энергия……………………………………………………………………. 13

0. Ресурсная обеспеченность мировой энергетики и перспективы ее развития…………... 15

1. Невозобновляемые энергетические ресурсы Республики Беларусь……………………. 18

2. Энергетический кризис: суть и причины………………………………………………….. 19

3. Эффективность использования и потребления энергии в различных странах и в Рес- публике Беларусь…………………………………………………………………………………….. 20

4. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) ……………………………………………… 22

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 24

Блок 2. Станции преобразования энергии. Графики нагрузки и аккумулирование энергии. Методы прямого преобразования энергии…………………………………………….. 25

0. Тепловые, атомные и гидро электростанции……………………………………………. 25

1. Газотурбинные и парогазовые установки…………………………………………………. 29 2.3. Графики нагрузки………………………………………………………………………… 30

0. Системы аккумулирования энергии………………………………………………………. 32

   0. Механические системы аккумулирования энергии……………………………….. 32

   1. Электрические системы аккумулирования………………………………… 33

   2. Химические системы аккумулирования энергии……………………………….. 34

   3. Аккумуляторы тепловой энергии……………………………………….………… 35

1. Методы и перспективы прямого преобразования энергии…………………………..….. 35

   0. Преобразование тепловой энергии в электрическую…………………………….. 35

   1. Преобразование световой энергии…………………………………………………. 39

   2. Преобразование химической энергии………………………………………………. 39 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 41 Блок 3. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии …………………………. 42

3.1. Перспективы, достоинства и недостатки нетрадиционных возобновляемых источ- ников энергии………………………………………………………………………………………… 42

3.2. Биологическая энергия.………………………………………………………………….. 43

0. Гидроэнергетические ресурсы. ………………………………………………………… 48

1. Ветроэнергетические ресурсы.……………………………………………………… 49

3.5. Солнечная энергия……………………………………………………………………….. 52

3.6. Геотермальные ресурсы ……………………………………………………………… 58

3.7. Твердые бытовые отходы……………………………………………………………….. 58

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 59

Блок 4. Транспорт и распределение энергии ………………………………………………… 60

4.1. Транспортировка первичных энергоресурсов…………………………………………... 60 4.2. Транспортировка теплоты……………………………………………………………… 62

4.3. Теплоносители…………………………………………………………………………….. 67

4.4. Транспортирование электрической энергии……………………………………………... 70

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 73

Блок 5. Цены и тарифы на энергоресурсы. Ценовое и тарифное регулирование. Нор- мирование энергопотребления. Потенциал энергосбережения …………………………….. 74

0. Понятие тарифа. История тарифообразования на энергоносители РБ………………… 74

1. Виды систем тарифов на электроэнергию………………………………………………. 75

2. Тарифы на природный газ и тепловую энергию…………………………………………. 77

3. Регулирующая роль государства ………………………………………………………… 78

4. О нормировании энергопотребления……………………………………………………... 80

5.6. Потенциал энергосбережения…………………………………………………………….. 83

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 86

Блок 6. Основные правовые и нормативные документы в области энергосбережения.

Управление ТЭК. Программы по энергосбережению…………………………………………... 87 6.1. Закон «Об энергосбережении»……………………………………………………………. 87

0. Структура управления ТЭК и системой энергосбережения Республики Беларусь…… 89

1. Республиканские отраслевые и региональные программы по энергосбережению……. 92

2. Система финансовой поддержки энергосбережения…………………………………… 95

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 96

Блок 7. Некоторые технические направления энергосбережения в Республике Бела- русь…………………………………………………………………………………………………….. 97

0. Малые и мини-ТЭЦ, повышение эффективности котельных…………………… 97

1. Компрессорное оборудование и холодильная техника………………………………… 99 7.3. Электропривод…………………………………………………………………………….. 101

0. Автоматизация управления производственными процессами……………………. 103 7.4.1. Общие положения…………………………………………………………………… 103

   0. Понятие автоматического регулирования…………………………………………. 104

   1. Классификация подсистем автоматизации……………………………………….. 105 7.4.4. Датчики ……………………………………………………………………………… 105

7.4.5. Первичный приборный учет………………………………………………………. 111

7.4.6. Схемы автоматизации. Автоматизированные системы контроля и управления различными энергообъектами……………………………………………………………………….. 113

0. Приоритетные направления энергосбережения в промышленных отраслях…………. 114 Контрольные вопросы…………………………………………………………………………... 118 Блок 8. Вторичные энергетические ресурсы…………………………………………………. 119 8.1. Общие вопросы……………………………………………………………………………. 119

0. Вторичные энергетические ресурсы в промышленности…………………………… ¹¹⁹

1. Вторичные энергетические ресурсы на предприятиях текстильной промышлен- ности……………………………………………………………………………………………………. 120

2. Определение выхода ВЭР и экономия топлива за счет их использования………… ¹²⁵

3. Экономическая эффективность использования вторичных энергетических ресур- сов……………………………………………………………………………………………………… 126

8.2. Утилизация ВЭР…………………………………………………………………………... ¹³¹

0. Теплообменные аппараты для утилизации вторичных энергоресурсов…………… ¹³¹

1. Теплообменные аппараты для утилизации высокотемпературных ВЭР………….. ¹³³

2. Теплообменные аппараты для утилизации низкопотенциальных вторичных энер- горесурсов…………………………………………………………………………………………….. 137

3. Некоторые примеры экономии тепловой энергии за счет использования ВЭР….. ¹⁴³

Контрольные вопросы………………………………………………………………………. ¹⁴⁶

Блок 9. Основы энергетического менеджмента и аудита ………………………………….. 147

0. Понятие энергетического менеджмента и аудита……………………………………… 147

   0. Понятие энергетического менеджмента…………………………………………….. 147 9.1.2. Энергетический баланс……………………………………………… 149

9.1.3. Энергетические аудиты и обследования……………………………………………… 151

0. Проектный подход в энергетическом менеджменте……………………………………. 157

   0. Планирование капиталовложений на развитие энергетических источников……… 157

   1. Оценка и анализ рисков инвестиционных проектов…………………………………. 160

   2. Схемы финансирования проектов…………………………………………………….. 163

   3. «Экономические» методы проектного анализа……………………………………… 164

   4. Показатели эффективности инвестиционных проектов……………………………. 167

   5. «Неэкономические» методы проектного анализа…………………………………… 172

   6. Энергетическое планирование……………………………………………………….. 176

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 181

Блок 10. Вопросы эффективного использования энергии в различных сферах город- ского хозяйства ……………………………………………… 182

0. Концепция и задачи энергосбережения………………………………………………… 182

1. Энергосбережение при в градостроительстве и зданиях……………………………… 182 10.2.1. Градостроительство………………………………………………………………….. 182 10.2.2. Здания…………………………………………………………………………………. 183

2. Энергосбережение при освещении……………………………………………………… 189 10.4. Теплоснабжение…………………………………………………………………………... 193

0. Реконструкция и модернизация систем централизованного теплоснабжения… 193

1. Децентрализация и регулирование теплоснабжения………………………………. 194

2. Теплоснабжение производственных зданий………………………………………... 197 10.5. Автомобильный транспорт………………………………………………………………. 198 10.6. Экономия энергии в быту………………………………………………………………. 199 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 202 Блок 11. Энергосбережение и экология ………………………………………………………. 203

0. Экологические проблемы, связанные с работой ТЭС, ГЭС, транспорта…………….. 203

1. Специфические экологические проблемы ядерной энергетики………………………. 206 11..3. Парнниковый эффект……………………………………………… 208

11.4. Экологические эффекты энергосбережения……………………………………………. 210 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 211 Блок 12. Энергосбережение в странах дальнего зарубежья ………………………………… 212 12.1. Мировой опыт энергосбережения……………………………………………… 212

0. Энергосберегающая политика в США……………………………………………… 216

1. Японский опыт энергосбережения……………………………………………… 218

2. Опыт энергосбережения Дании……………………………………………… 220

Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 222

Список использованных источников…………………………………………………………. 223