3.5. Проблемы энергосбережения

По мнению многих ведущих учёных, большинства независимых исследовательских институтов и аналитических центров постоянное безальтернативное наращивание потребления энергетических ресурсов — тупиковый путь развития энергетики. Возрастающие потребности человеческого общества в различных видах энергоносителей в значительной степени должны удовлетворяться за счёт резкого повышения эффективность их использования.

Эффективность использования электрической энергии в России далека от оптимальной. Например, по оценкам экспертов расход электроэнергии на один доллар валового продукта на мировом рынке в начале текущего века составлял 0,46 кВт∙ч, а в России – 4,7 кВт∙ч. Существуют значительные резервы снижения энергоёмкости, в том числе за счёт разработки и внедрения энергосберегающих мероприятий, к числу которых относятся технические, организационные и комплексные мероприятия.

Технические мероприятия включают в себя, прежде всего, поддержание оптимальных режимов электропотребления. В их число входят следующие мероприятия.

1. Оптимизация электроэнергетических характеристик обору-дования.

Наилучшие технико-экономические характеристики любого электрооборудования достигаются при его оптимальной загрузке. Например, у асинхронного двигателя, работающего с различными коэффициентами загрузки по активной мощности, существенно различаются его основные технические параметры: вращающий момент, КПД, коэффициент мощности, число оборотов ротора.

Как известно, снижение коэффициента мощности и КПД приводит к заметному увеличению потерь мощности и энергии, а изменение вращающего момента и числа оборотов ротора относительно номинальных значений приводит к ухудшению качества технологического процесса вплоть до его полного нарушения.

Аналогичные результаты свойственны практически всем видам электрооборудования. Поэтому и на стадии проектирования, и на стадии эксплуатации электроустановок следует уделять внимание вопросам их оптимальной загрузки, что достигается, как правило, в режиме, близком к номинальной мощности.

2. Оптимизация режимов по напряжению.

Нормы качества напряжения определяются соответствующим стандартом. Отклонение показателей качества напряжения от нормированных приводит к целему ряду отрицательных последствий и, в том числе, к увеличению потерь электроэнергии.

Например, у потребителей с линейной вольт-амперной характеристикой повышение напряжения приводит к увеличению потребляемой мощности и перерасходу электрической энергии. Лампа накаливания с номинальными параметрами U_НОМ = 220 В и Р_НОМ = 100 Вт при повышении напряжения на 10%, т.е. до 242 В, потребляет из электросети 121 Вт, что на 21% больше, чем в номинальном режиме.

У асинхронных электродвигателей при снижении напряжения уменьшается КПД, возрастает ток статора и ротора, а при повышении напряжения уменьшается коэффициент мощности. Всё это приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

При отклонении напряжения от номинального значения в той или иной степени возрастает потребление электроэнергии в электро-термических, технологических и других установках.

К дополнительным потерям и перерасходу электроэнергии приводят несимметрия и несинусоидальность напряжения.

В значительной степени качество напряжения может поддерживаться за счёт технических мероприятий, проводимых у потребителя.

Широко применяется регулирование величины напряжения на зажимах электроприёмников с помощью изменения коэффициента трансформации питающих трансформаторов. Особенно эффективно автоматическое регулирование — переключение под нагрузкой (РПН) с одной отпайки обмотки трансформатора на другую.