- •Основы энергосбережения
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Энергия
- •1.1. Энергетические эпохи
- •1.2. Определение понятия «энергия»
- •1.3. Виды энергии
- •1.4. Первичная энергия
- •1.5. Параметры процесса горения топлива
- •Топливо
- •1.6. Производная энергия
- •1.7. Технологические схемы производства энергии
- •Контрольные вопросы
- •2. Энергоресурсы
- •2.1. Виды энергоресурсов
- •2.2. Темпы потребления энергоресурсов
- •Энергетический потенциал России
- •2.3. Закономерности потребления энергии
- •Таблица 2.2
- •2.4. Энергия и окружающая природная среда
- •Контрольные вопросы
- •3. Устойчивое развитие
- •3.1. Учение В.И. Вернадского о биосфере
- •3.2. Особенности устойчивого развития
- •3.3. Концепция перехода Российской Федерации
- •Контрольные вопросы
- •4. Эффективность использования энергии
- •4.1. Энтропийный капкан
- •4.3. Некоторые особенности энергопотребления в России
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Энергетические законы, закономерности, правила
- •5.2. Научное обоснование энергосбережения
- •5.3. Потенциал энергосбережения
- •Контрольные вопросы
- •6. Правовое обеспечение энергосбережения
- •6.1. Мировая практика нормирования энергосбережения
- •6.2. Федеральная нормативная база в России
- •6.3. Региональная нормативная база в России
- •Энергетический
- •6.4. Региональная система управления энергосбережением
- •Контрольные вопросы
- •7. Энергосберегающие возможности современных электротехнологий
- •7.2. Основы применения электротермических процессов
- •7.3. Индукционный нагрев
- •7.4. Индукционная плавка
- •Контрольные вопросы
- •8. Системы и узлы учета расхода энергоресурсов
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Общие вопросы учета энергоресурсов
- •8.3. Использование средств учета и регулирования расхода
- •энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве
- •8.4. Системы учета энергоресурсов
- •Контрольные вопросы
- •9. Энергетические обследования
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Основные причины нерационального расхода ТЭР
- •9.3. Организационные вопросы энергетических обследований предприятий
- •9.4. Управление спросом на энергию
- •Контрольные вопросы
- •10. Вопросы экономики при отоплении помещений
- •(на примере Германии)
- •10.1. Применение улучшенной тепловой изоляции
- •10.2. Электрические нагреватели с аккумулированием тепла
- •10.3. Тепловые насосы
- •10.4. Системы вентиляции воздуха
- •10.5. Инфракрасная термография
- •Контрольные вопросы
- •11. Энергетический паспорт
- •11.1. Общие сведения
- •11.2. Компьютерная версия энергетического паспорта как средство анализа и оптимизации потребления энергоресурсов
- •11.3. Энергетический паспорт здания
- •Контрольные вопросы
- •12. Светотехника
- •12.1. Основные понятия и определения
- •12.2. Классификация светильников
- •12.3. Некоторые характеристики осветительных приборов
- •12.4. Система условных обозначений типов осветительных приборов
- •12.5. Основные принципы хорошего внутреннего освещения
- •12.6. Экономика и энергоэффективность внутреннего
- •освещения
- •12.7. Методика расчета общего освещения помещений
- •Контрольные вопросы
- •13. Вторичные энергетические ресурсы
- •13.1. Терминология
- •13.2. Классификация ВЭР
- •Топливное
- •Тепловое
- •Раздельное производство электроэнергии и теплоты
- •Когенерация
- •13.4. Определение объемов выхода и использования ВЭР
- •13.6. Принципиальные схемы использования низкопотенциальной теплоты
- •13.7. Примеры практической реализации экономии ВЭР
- •Повышение эффективности использования пара установок ВЭР
- •Использование конденсата пара
- •13.8. Теплоиспользующие аппараты на тепловых трубах
- •Принцип действия, назначение и типы тепловых труб
- •Использование тепловых труб для утилизации
- •13.9. Основные итоги
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемые темы для рефератов
- •Обозначения и сокращения
- •14. Отраслевое энергосбережение
- •14.1. Общие данные
- •Материал
- •Теплоэнергия, Гкал
- •Обогащение руды
- •Агломерационное производство
- •Производство окатышей
- •Сталеплавильное производство
- •Электролиз:
- •Рафинирование:
- •14.3. Энергосбережение на предприятии
- •Снижение расхода электроэнергии при переходе от мягкого к жесткому режиму сварки
- •Мягкий
- •эффективности, %
- •Контрольные вопросы
- •15. Стратегия социально-экономического развития
- •региона: энергетическая составляющая
- •15.1. Схема развития и размещения производительных сил
- •15.2. Интегральный энергетический менеджмент
- •региональной экономики
- •Таблица 15.2
- •Валовые и удельные показатели России и Свердловской области
- •По результатам анализа региональной экономики можно сделать следующие выводы:
- •Контрольные вопросы
- •16. Методические рекомендации по изучению вопросов энергосбережения
- •16.1. Энергосбережение в повседневной жизни
- •Требуемые навыки и знания – способность делать наблюдения и описывать их.
- •Словарный лист
- •Тепловые «грабители»
- •16.3. Энергоемкость производства и социально-экономические показатели ряда стран
- •17. История энергосбережения в лицах
- •18. Пословицы народов мира
- •Пословицы народов Востока
- •Пословицы народов России
- •19. Основные термины и определения
- •Библиографический список
- •Основы энергосбережения
- •И.Г. Южакова
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения |
Глава 5. Научные основы энергосбережения |
жение в промышленности» (1979), переведенной на русский язык [10]. Появились такие работы и в СССР. В порядке общественной ини-
циативы их проводили и на Урале: Уральский научный центр АН СССР, Уралэнергочермет, Уралгипрогаз. В результате этих работ был предложен метод энергетической оценки современных промышленных технологий. Была поддержка по тем временам на самом высшем уровне – газета «Правда», № 336, 02.12.1986 и др. Но все эти разработки как в СССР, так и в России остались до сих пор на уровне общественных инициатив.
Именно в результате этих инициатив были разработаны основы интегрированного энергетического анализа (ИЭА), который можно рассматривать как методологическую основу энергосбережения. Подробно теория ИЭА, включая методику определения полной энергоемкости изготовления продукции, изложена в работе [16]. В ряде характерных деталей эта методика в 2001 г. была закреплена в ГОСТ Р 51750-2001 и ГОСТ Р 51749-2001 [17, 18].
С участием авторов данного учебника этот метод энергетического анализа получил развитие в создании и использовании на примере Свердловской области методики расчета энергоемкостей валового регионального продукта (ВРП) и валового отраслевого продукта (ВОП) [19] – см.
гл. 15.
Основной итог всех этих исследований – устойчивый рост благосостояния общества возможен только при обеспечении принципа энергетической рецессии, т. е. при снижении темпов роста удельных объемов потребления первичной энергии.
5.3. Потенциал энергосбережения
Различные оценки эффективности использования топлива и энергии в мировой практике ведутся давно. Приведем оценки полезного использо-
109
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения |
Глава 5. Научные основы энергосбережения |
вания энергии, расходуемой во всем мире. Электроэнергетика, по разным оценкам, использует около 30 – 35 % энергии, содержащейся в ископаемом топливе, т. е. теряется почти 70 % этой энергии. Около 55 % энергии, используемой в черной металлургии, расходуется эффективно. На транспорте дело обстоит совсем неблагоприятно: только 25 % поступающей этому потребителю энергии расходуется по назначению, а 75 % теряется. В тех отраслях, в которых энергия используется не в первичной форме, а как преобразованная энергия (электрическая, тепловая и др.) для приведения в действие машинного оборудования, достигаются лучшие показатели, и, по оценкам, коэффициент использования энергии в них составляет обычно 70 – 75 %. В результате в целом менее 50 % всей энергии, расходуемой в мире, используется эффективно, а остальную часть составляют потери энергии при превращениях, на тепловое изучение, с охлаждающей водой и т.д. Несмотря на то что известно, сколько энергии расходуется различными видами технологических процессов, трудно определить, какое количество энергии можно было бы сэкономить при использовании энергосберегающих конструкций оборудования для осуществления этих технологических процессов. Еще более важно то, что мы не располагаем средствами прогнозирования способности юридических и физических лиц осуществлять программы энергосбережения в добровольном или принудительном порядке.
Много различных факторов влияют на использование энергии для тех или иных вариантов производства конечной продукции или услуги (в виде горячей воды, отопления, освещения и т.д.). Все эти факторы можно разделить на две группы: субъективные и объективные. Под субъективными следует принимать:
•упорное желание как отдельных людей, так и большинства групп потребителей сохранять расточительное отношение к расходу топлива и энергии вследствие недостаточной грамотности;
•отсутствие понимания у большинства населения, что мы уже сей-
110
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения |
Глава 5. Научные основы энергосбережения |
час сталкиваемся регулярно с дефицитом топлива и энергии, а освоение новых источников энергии в больших масштабах реализовать не удается. Часть этого дефицита энергии должна компенсироваться мероприятиями по энергосбережению;
•отсутствие в мировой практике энергетического кодекса, т. е. свода правил, учет которых обязателен при производстве и потреблении энергии.
Приведем несколько таких правил:
•организация новых рабочих мест в энергосберегающем секторе производства более полезна, привлекательна и безопасна, чем создание новых рабочих мест в угольной шахте;
•сэкономленная тонна топлива в 2 - 3 раза ниже по себестоимости, чем вновь добытая из Земли;
•мероприятия по обеспечению сбережения энергии должны оставаться основными элементами всех настоящих и будущих энергетических стратегий.
Объективные факторы, влияющие на эффективность использования энергии:
•капитальные затраты и затраты на топливо;
•издержки производства и издержки на техническое обслуживание
итехнический ремонт;
•надежность оборудования;
•наличие ресурсов топлива;
•затраты труда;
•социальные факторы (охрана окружающей среды, охрана труда и
др.).
Как и СССР, Россия сохраняет за собой роль одной из ведущих энергетических держав мира. Она полностью обеспечивает свои внутренние энергетические потребности за счет собственных ресурсов. Ежегодно наша страна поставляет на экспорт порядка 400 млн. т органического топ-
111
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 5. Научные основы энергосбережения
лива в условном исчислении. Но столь радужные возможности ресурсной обеспеченности российского топливно-энергетического комплекса серьезно омрачаются крайне низким уровнем эффективности использования топлива и энергии в большинстве сфер экономики. Удельная энергоемкость валового внутреннего продукта в России в 1995 г. была практически втрое выше среднемирового показателя и составляла 1300 кг у.т. в расчете на 1000 долларов США. Иными словами, находясь в общем мировом экономическом пространстве, российский производитель затрачивает на производство продукции в среднем в три раза больше энергии, чем усредненная среднемировая страна. В связи с этим осуществление целенаправленной энергосберегающей деятельности в стране имеет огромный экономический, социальный, экологический и политический эффект. Более того, Россия занимает только 8 – 10-е место по количеству разведанных легкодоступных запасов органических топлив.
Впервые данные суммарного потенциала энергосбережения в России были опубликованы в энергетической стратегии России и оценены по состоянию на 1995 г. в 350 – 460 млн. т у.т., примерно половина всего объема потребления первичных энергетических ресурсов. Согласно федеральной целевой программе «Энергосбережение России» из указанного энергетического потенциала страны к 2010 г. должно быть реализовано в общей сложности порядка 400 млн. т у.т. Структура энергосбережения оценивается нами следующим образом, млн. т у.т.:
промышленность……………………………..110;
топливно-энергетический комплекс…….........90; жилищно-коммунальное хозяйство…………140;
транспорт……………………………………….40;
сельское хозяйство……………………………..20.
В промышленности наибольшую часть экономии энергоресурсов намечено обеспечить за счет структурных преобразований (ликвидация энергоемких звеньев производства продукции, замена технологий и др.), а
112
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения |
Глава 5. Научные основы энергосбережения |
топливно-энергетическом комплексе – в результате технологического прогресса. В жилищно-коммунальном комплексе до половины всей энергии намечено сберечь за счет организационных мер и перехода на поквартирный учет расхода энергоресурсов.
Вроссийских регионах потенциал энергосбережения во многом зависит от уровня развития топливного сектора в экономике региона, от освоенности местных видов топлива, от наличия законодательной базы, способствующей развитию экономических механизмов, способных изменить отношение потребителей энергии к ее расходованию.
Всреднем в каждом регионе (области, республике) потенциал энергосбережения составляет около 4 – 5 млн. т у.т. Так, в Свердловской области из потребляемых ежегодно до 35 млн. т у.т. потенциал энергосбережения достигает 10 – 12 млн. т у.т. Из них около 4 млн. т у.т. можно реализовать без привлечения значительных инвестиционных средств. Потенциал энергосбережения в Челябинской области оценивается почти в 6 млн. т у.т.
113