Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергосбережение и энергоэффективность. Учебное пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический университет»
А. В. БАРАНОВ, Ж. А. ЗАРАНДИЯ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Утверждено Учёным советом ТГТУ
в качестве учебного пособия для студентов 3, 4 курсов
направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
очной и заочной форм обучения
Учебное электронное издание
комплексного распространения
Тамбов
• Издательство ФГБОУ ВО «ТГТУ» •
2017
1
УДК 621.31(075.8)
ББК
Á2я73
Б24
Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «ТГТУ»
Е. И. Глинкин
Ведущий инженер Оперативно-технологической службы
Центра управления сетями филиала
ПАО «МРСК Центра» – «Тамбовэнерго»
А. А. Иванов
Баранов А. В.
Б24 Энергосбережение и энергоэффективность [Электронный
ресурс] : учебное пособие / А. В. Баранов, Ж. А. Зарандия. –
Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2017. – 1 электрон. опт. диск
OM). – Системные требования : ПК не ниже класса Pentium II ;
(CD-R
CD-ROM-дисковод
Загл. с эк
ран
а.
25,
5 Mb ; RAM ; Windows 95/98/XP ; мышь. –
ISBN 978-5-8265-1706-2.
Рассмотрены общие вопросы энергосбережения и энергоаудита,
представлены примеры методов расчёта по энергосбережению и варианты контрольных заданий.
Предназначено для студентов 3, 4 курсов направления 13.03.02
«Электроэнергетика и электротехника» очной и заочной форм обучения.
УДК 621.31(075.8)
ББК
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
Á2я73
ISBN 978-5-8265-1706-2
© Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Тамбовский
государственный технический университет»
(ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2017
2
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современного промышленного производства приводит
к росту энергопотребления во всех отраслях народного хозяйства, что
делает более актуальной проблему сбережения ограниченных запасов
невозобновляемых источников энергии – угля, нефти, торфа, природного газа.
В целях оценки эффективности использования организациями и
предприятиями энергетических ресурсов, снижения затрат потребителей и реализации энергоэффективных решений, в 2009 г. с учёто
м
современных требований к энергосбережению и экологической обстановке, был принят новый Федеральный закон Российской Федерации
№ 261 ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической
эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные
акты Российской Федерации».
Исследования в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии показывают, что большая часть потерь – до 90% –
приходится на сферу по
требления, следовательно, основные задачи
экономии электроэнергии – технологическое совершенствование промышленности, оснащение предприятий энергосберегающим оборудованием, модернизация имеющегося оборудования, а так же использование альтернативных источников энергии, что позволит не только
уменьшить расходы энергии, но и решить многие экологические проблемы – загрязнение атмосферы (например, выбросами ТЭЦ) и др.
Важную роль для энерг
осбережения конкретного предприятия
имеет энергоаудит. Сбор информации об использовании энергетических ресурсов, показателях энергетической эффективности помогает
грамотно применить существующие технологии энергосбережения.
Данное учебное пособие написано в cоответствии с ФОС, что
позволит студентам овладеть профессиональной компетенцией ПК-3:
«Способность обрабатывать результаты экспериментов». В результате студенты будут:
знать основные мет
оды и способы преобразования энергии, технологии производства электроэнергии, нетрадиционные и возобновляемые источники электроэнергии (С25 – ПК3);
уметь формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде научно-технического отчёта
(С26-ПК3);
владеть методами расчёта параметров и эксплуатации электро-
энергетических устройств и электроустановок, электроэнергетических
сетей и систе
м, систем электроснабжения (С27-ПК3).
3
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Энергоаудит – это обследование энергохозяйства промышленного предприятия или организации и разработка рекомендаций и технических решений по снижению энергетических затрат.
Энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов и вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
Энергетический ресурс – носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть использован в перспективе.
Эффективное использование энергетических ресурсов – достижение экономически оправданной эффективности использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и
технологий и соблюдении требований к охране окружающей природной среды.
Показатель эффективности – абсолютная или удельная величина потребления или потери энергетических ресурсов для продукции
любого назначения, установленная государственными стандартами.
Энергетический объект – любое сооружение или группа сооружений, предназначенные для производства, транспорта и (или) преобразования энергии, а также её использования для получения продукции или услуг.
Энергопотребление – физическая величина, отражающая количество потребляемого хозяйственным субъектом энергоресурса определённого качества, которая используется для расчёта показателей
энергоэффективности.
Сбор документальной информации – сбор данных о потреблении энергоресурсов, выпуске продукции, выполнении работ и оказании услуг, о технических параметрах, технико-экономических показателях, климатических наблюдениях и других данных, которые необходимо учитывать при расчёте эффективности энергетического объекта.
Инструментальное обследование – измерение и регистрация
характеристик энергопотребления с помощью стационарных и портативных приборов.
4
Анализ информации – определение показателей энергетической
эффективности и резервов энергосбережения на основе собранной документальной информации и данных инструментального обследования.
Разработка рекомендаций по энергосбережению – обоснование
экономических, организационных, технических и технологических
усовершенствований, главным образом направленных на повышение
энергоэффективности объекта, с обязательной оценкой возможностей
их реализации, предполагаемых затрат и прогнозируемого эффекта
в физическом и денежном выражении.
Энергетический менеджмент – совокупность технических и
организационных средств, направленных на повышение эффективности использования энергоресурсов и являющихся частью общей структуры управления предприятием.
Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) – совокупность природных и производственных энергоносителей, запасённая энергия
которых при существующем уровне развития техники и технологии
доступна для использования в хозяйственной деятельности предприятий, транспорта, жилищно-коммунальном комплексе.
Вторичные топливно-энергетические ресурсы (ВЭР) – топливноэнергетические ресурсы, полученные как отходы или побочные продукты (выбросы) производственного технологического процесса.
Вторичные ТЭР встречаются в виде теплоты различных параметров и
топлива. К ВЭР относят: нагретые уходящие газы технологических
агрегатов; газы и жидкости систем охлаждения; отработанный водяной
пар; сбросные воды; вентиляционные выбросы, теплота которых
может быть полезно использована. К ВЭР в виде топлива относят:
твёрдые и жидкие отходы, газообразные выбросы нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, химической, целлюлозно-бумажной,
деревообрабатывающей и других отраслей промышленности, городской мусор и т.п.
Первичная энергия – энергия, заключённая в ТЭР.
Полезная энергия – энергия, теоретически необходимая (в идеа-
лизированных условиях) для осуществления заданных операций, технологических процессов или выполнения работы и оказания услуг.
Примеры определения термина «полезная энергия»:
− в системах освещения – по световому потоку ламп;
5
− в силовых процессах: для двигательных процессов – по рабо-
чему моменту на валу двигателя; для процессов прямого воздействия –
по расходу энергии, необходимой в соответствии с теоретическим расчётом проведения заданных усилий;
− в электрохимических и электрофизических процессах – по
расходу энергии, необходимой для проведения заданных условий;
− в термических процессах – по теоретическому расходу энер-
гии на нагрев, кипение, плавку, испарение материала и проведение
эндотермических реакций;
− в системах отопления, вентиляции, кондиционирования, горя-
чего водоснабжения, холодоснабжения – по количеству теплоты, полученной потребителями или пользователями;
− в системах преобразования, хранения, транспортировки топ-
ливно-энергетических ресурсов – по количеству ресурсов, получаемых
из этих систем.
6
1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Энергосбережение имеет несколько основных направлений:
− совершенствование отраслевой структуры народного хозяйст-
ва за счёт повышения доли социально ориентированных малоэнергоёмких отраслей и внедрения энергоэффективных технологий (к энергосберегающим технологиям относится, например, использование
нетрадиционных источников энергии: солнечной энергии, энергии
морских приливов, энергии земных недр. Использование таких источников находит практическое применение во всё
солнечная ТЭС в США, действует российская приливная электростанция в Баренцевом море, геотермальное тепло используется в США,
Мексике, Филиппинах);
− снижение материалоёмкости общественного производства
(прежде всего, в результате рационализации структуры конструкцион-
ных материалов) и значительное увеличение использования вторичного сырья и материалов;
− повышение энергетической эффективности выпускаемого и
импо
ртируемого энергогенерирующего и энергопотребляющего обо-
рудования, а также ограждающих конструкций зданий и сооружений;
− создание системы управления, включающей экономический
механизм стимулирования энергосбережения и внеэкономические
методы, среди которых ведущая роль принадлежит стандартам на
энергетическую эффективность энергопотребляющего оборудования;
− использование вторичных ресурсов и альтернативных источ-
ников энергии.
м мире: построенная
7
2. ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ
Организационные мероприятия включают:
− разработку планов потребления электроэнергии и удельных
норм её расходования;
− упорядочение потребления электроэнергии в электросиловых
установках;
− поддержание рационального режима пользования электроос-
вещением;
− учёт расхода электроэнергии;
− правильность взаиморасчётов с энергосберегающими органи-
зациями и сторонними потребителями;
− подведение итогов работы по экономии электроэнергии.
Технические мероприятия включают:
− снижение потерь электроэнергии в сетях и линиях электропе-
редачи;
− реконструкцию сетей без изменения напряжений;
− перевод сетей на повышенное напряжение;
− включение под нагрузку резервных линий электропередачи;
− снижение потерь в силовых трансформаторах;
− применение экономически целесообразного режима одновре-
менной работы трансформаторов.
Основные энергосберегающие направления в электроэнергетике:
− рациональный выбор мощности электродвигателей, приводов
механизмов и трансформаторов, при которых обеспечиваются высокие
коэффициенты мощности и коэффициенты полезного действия;
− автоматизация электроприводов и осветительных сетей, на-
правленных на экономное расходование электроэнергии;
− применение частотно-регулируемого электропривода на меха-
низмах с переменной производительностью;
− разработка производственно-технологических процессов с учё-
том норм расхода электроэнергии.
МЕРОПРИЯТИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
8
3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПРОВЕДЕНИЯ ЭНЕРГОАУДИТА
Предлагаемая методика определяет порядок проведения энергоаудита предприятий (организаций) и распространяется на предприятия
(организации), являющиеся юридическими лицами, независимо от
форм собственности, их филиалы, использующие топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) для производства продукции и услуг, на собственные нужды, а также на организации, осуществляющие энергетические обследования.
Энергоаудит направлен на решение следующих осн
− оценка фактического состояния энергоиспользования на пред-
приятии, выявление причин возникновения и определение значений
потерь топливно-энергетических ресурсов;
− разработка плана мероприятий, направленных на снижение
потерь топливно-энергетических ресурсов;
− выявление и оценка резервов экономии топлива и энергии;
− определение рациональных размеров энергопотребления
в производственных процессах и установках;
ределение требований к организации по совершенствова-
− оп
нию учёта и контроля расхода энергоносителей;
− получение исходной информации для решения вопросов соз-
дания нового оборудования и совершенствования технологических
процессов с целью снижения энергетических затрат, оптимизации
структуры энергетического баланса предприятия путём выбора оптимальных направлений, способов и размеров использования подведённых и вторичных энер
горесурсов.
Организация энергоаудита проводится в соответствии с «Правилами проведения энергетических обследований и энергоаудита предприятий и организаций».
овных задач:
9
4. УРОВНИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ
Методология проведения энергоаудита включает следующие
уровни энергетических обследований:
− предварительный энергоаудит (предаудит);
− энергоаудит первого уровня – расчёт энергопотребления и
затрат;
− энергоаудит второго уровня – углублённое обследование энер-
готехнологических систем и промышленного предприятия в целом,
расчёт энергетических потоков.
Предаудит имеет цель оценить необходимость проведения аудиторской проверки.
Для этого проводится:
− оценка доли энергозатрат в суммарных затратах предприятия
(электроэнергия, тепловая энергия, топливо, вода);
− выявление динамики изменения доли затрат за 2–3 последних
года.
Если доля энергозатрат составляет:
5…10%, то энергоаудит можно пока не проводить;
11…15%, то энергоаудит проводить необходимо;
16…20% и более, то энергоаудит следует проводить срочно.
Энергоаудит первого уровня имеет цели:
− определить структуру энергозатрат и структуру энергоисполь-
зования;
− определить и убедительно показать руководству предприятия
потенциал энергосбережения;
− выявить участки, где нерационально или расточительно рас-
ходуются энергоресурсы;
− расставить приоритеты будущей работы;
− выявить и доказать руководству предприятия целесообраз-
ность проведения углублённого обследования.
Энергоаудит второго уровня имеет цели:
− найти возможности внедрения энергосберегающих проектов;
− оценить их технико-экономическую эффективность;
− объединить в одну систему рекомендации и технические
решения по рациональному энергопользованию и энергосбережению;
− создать предпосылки для подготовки комплексного долговре-
менного плана реализации энеросбережения на предприятии.
10