Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
петруша / УМК ЭнЭфф / Учебная литература / СпрДокументОнаилучших достижениях.pdf
Скачиваний:
114
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
21.13 Mб
Скачать

В разделах 1.3.5 и 1.5.1 обсуждается важность анализа энергоэффективности на уровне систем в целом и показывается, как системный подход может обеспечить больший прирост энергоэффективности (это может рассматриваться как подход к оптимизации «сверху вниз»).

Экологические преимущества

Позволяет добиться большего энергосбережения по сравнению с оптимизацией на уровне отдельных компонентов. См. «Примеры» ниже. Результатами применения системного подхода может быть также сокращение образования отходов и сточных вод, снижение выбросов, производственных потерь и т.д.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отсутствует.

Производственные данные

Информация приведена в соответствующих разделах, в частности:

Раздел 2.15.2: Оптимизация использования энергоресурсов и управление ими на основе моделей;

Глава 3 посвящена, главным образом, отдельным системам.

Применимость

Все установки.

Экономические аспекты

См. соответствующие разделы.

Мотивы внедрения

снижение затрат;

повышение энергоэффективности;

сокращение потребности в капитальных инвестициях.

Примеры

См. соответствующие разделы. Например, установка нового двигателя в системе обеспечения сжатым воздухом или насосной системе может привести к сокращению энергопотребления на 2%, в то время, как оптимизация системы в целом может привести к снижению энергопотребления на 30% или более (в зависимости от состояния системы). См. разделы 3.6 и 3.7.

Справочная информация

[168, PNEUROP, 2007, 169, EC, 1993, 170, EC, 2003, 171, de Smedt P. Petela E., 2006]

2.3. Энергоэффективное проектирование (ЭЭП)

Общая характеристика

На этапе планирования строительства нового предприятия или установки (или крупной реконструкции существующих объектов) следует оценить затраты, связанные с энергопотреблением производственных процессов, оборудования и вспомогательных систем на протяжении всего срока службы объекта. Во многих случаях может выясниться, что затраты, связанные с энергопотреблением, составляют значительную часть совокупной стоимости владения, рассчитываемой для всего срока службы предприятия и установки. Соответствующие примеры для типичного промышленного оборудования приведены на рис. 2.3.

66

Рисунок 2.3: Составляющие совокупной стоимости владения для типичного промышленного оборудования (в расчете на десятилетний срок службы)

Как показывает практика, в случае рассмотрения вопросов энергоэффективности на этапах планирования или проектирования нового объекта потенциал энергосбережения оказывается выше, а соответствующие инвестиции значительно ниже, чем при оптимизации энергоэффективности предприятия в процессе коммерческой эксплуатации. Эта закономерность проиллюстрирована на рис. 2.4.

Рисунок 2.4: Потенциал энергосбережения и соответствующий объем инвестиций на этапах проектирования и эксплуатации

В процессе энергоэффективного проектирования используются те же самые технические знания, подходы и методы, что и в процессе энергоаудита на существующих предприятиях. Важнейшее отличие состоит в том, что на этапе проектирования существует возможность выбора в таких областях, как основные проектные параметры установки, используемый производственный процесс (см. раздел 2.3.1), основное производственное оборудование и т.д., как показано на рис. 2.5. Это делает возможным выбор наиболее энергоэффективных технологий. Осуществление подобных изменений на действующем предприятии, как правило, является невозможным или крайне затратным.

67

Рисунок 2.5: Области, которые могут быть предметом деятельности на этапах проектирования и эксплуатации

Можно привести следующие типичные примеры областей, которые могут быть проанализированы на этапе проектирования с точки зрения снижения потребностей в энергии:

требования к потоку воздуха в системах ОВКВ (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): что можно сделать для того, чтобы уменьшить поток воздуха в централизованной системе ОВКВ? (См. раздел 3.9.)

требования к температуре охлаждающего раствора в системе охлаждения: какие процессы могут быть изменены или оптимизированы с целью снижения нагрузки на систему охлаждения и повышения температуры раствора?

расход тепла в процессе сушки: какие параметры процесса и принципы его организации можно изменить для того, чтобы свести к минимуму расход тепла? (См. раздел 3.11.)

потребность предприятия в паре: возможно ли использовать горячую воду в производственном процессе таким образом, чтобы отходящее тепло могло использоваться для целей отопления? (См. раздел 3.2.)

требования к давлению сжатого воздуха: можно ли снизить требуемое давление или разделить систему на отдельные системы высокого и среднего давления? (См. раздел 3.7).

Ответ на эти вопросы может не представлять трудностей, но для выявления полного потенциала энергосбережения необходимо рассмотрение целого ряда подобных вопросов.

Практика показывает, что энергоэффективное проектирование обеспечивает наибольшую отдачу в случае нового строительства или крупной реконструкции. Однако это не должно служить препятствием для применения данного метода при планировании модернизации, реконструкции или капитального ремонта существующих объектов. Там, где на предприятии или установке присутствуют как горячие, так и холодные потоки, ответ на некоторые из значимых вопросов может быть получен при помощи пинч-анализа (см. раздел 2.12).

Кроме того, практика показывает, что процессы планирования и проектирования отличаются интенсивностью и часто осуществляются в соответствии с жестким графиком, не оставляющим дополнительного времени (или ресурсов) для анализа потенциала энергосбережения. Поэтому рабочий процесс энергоэффективного проектирования (ЭЭП) должен быть тесно интегрирован с этапами процесса планирования и проектирования, как показано в таблице 2.2.

68

Этап проектного цикла

Задачи ЭЭП

 

 

 

 

 

 

Концептуальное/базовое проектирование

активный

 

сбор

данных

относительно

 

 

энергопотребления проектируемого объекта;

 

оценка реальных потребностей в энергии;

 

оценка общих затрат, связанных с энергией, на

 

 

протяжении жизненного цикла объекта;

 

анализ

основных

проектных

параметров,

 

 

влияющих на энергопотребление;

 

 

выявление ключевых лиц и сторон, влияющих

 

 

на

энергоэффективность

проектируемого

 

 

объекта;

 

 

 

 

 

 

 

минимизация потребностей в энергии;

 

учет

 

в

проекте

наилучших

доступных

 

 

технологий.

 

 

 

 

 

Детальное проектирование

проектирование основных и

вспомогательных

 

 

процессов и систем;

 

 

 

 

 

оценка потребностей в КИПиА;

 

 

интеграция процессов и проектирование систем

 

 

теплообмена между процессами (пинч-анализ);

 

минимизация

потерь

давления,

тепловой

 

 

энергии и т.д.;

 

 

 

 

 

выбор

 

 

энергоэффективных

двигателей,

 

 

приводов, насосов и т.д.

 

 

 

 

включение

 

дополнительных

спецификаций,

 

 

касающихся энергоэффективности, в материалы

 

 

для тендеров.

 

 

 

 

 

Тендерный процесс

работа с участниками тендеров и поставщиками

 

 

с целью добиться более энергоэффективных

 

 

решений;

 

 

 

 

 

 

 

контроль

качества

проектных решений и

 

 

спецификаций для тендеров.

 

 

Строительно-монтажные работы

контроль

 

соответствия

характеристик

 

 

устанавливаемого

оборудования

условиям

 

 

тендеров.

 

 

 

 

 

 

Ввод в эксплуатацию

оптимизация

основных

и

вспомогательных

 

 

процессов и систем в соответствии со

 

 

спецификациями.

 

 

 

 

Эксплуатация

энергоаудиты;

 

 

 

 

 

менеджмент энергоэффективности.

 

Таблица 2.2: Примеры задач, решаемых в процессе энергоэффективного проектирования нового промышленного предприятия

«Оценка реальных потребностей в энергии» является важнейшим элементом ЭЭП, позволяющим определить те области, на которые будут направлены основные усилия в ходе последующих этапов планирования и проектирования. В принципе, предлагаемая последовательность шагов может использоваться как при проектировании сложных производственных предприятий, так и

69

при закупке несложного оборудования. Необходимо заранее выявлять планируемые и включаемые в бюджет крупные инвестиции, например, в ходе ежегодного анализа со стороны руководства, и определять связанные с ними потребности в энергоэффективном проектировании.

Экологические преимущества

С методологией ЭЭП связан максимальный потенциал энергоэффективности в промышленности. Она также создает возможности для применения энергоэффективных решений, внедрение которых на существующих предприятиях может оказаться невозможным. Во многих проектах достигаются объемы энергосбережения, составляющие 20 – 30% от общего энергопотребления. Эти величины значительно превосходят то, что может быть достигнуто в результате энергоаудитов на действующих предприятиях.

 

Производство

Экономический

Энергосбережение

Инвестиции

Срок

 

эффект

(%)

(евро)

окупаемости

 

 

(евро/год)

(лет)

 

 

 

 

Компоненты пищевых продуктов:

130000

30

115000

0,8

новые концепции охлаждения;

 

 

 

 

изменение процесса ферментации;

 

 

 

 

• сокращение потребности в ОВКВ в

 

 

 

 

 

упаковочных цехах;

 

 

 

 

рекуперация тепла, отходящего от

 

 

 

 

 

ферментеров;

 

 

 

 

новые принципы освещения.

 

 

 

 

Кондитерские изделия:

65000

20

50000

0,7

• улучшение контроля процессов сушки;

 

 

 

 

оптимизация системы охлаждения;

 

 

 

 

• снижение энергозатрат на инфракрасную

 

 

 

 

 

сушку продукции;

 

 

 

 

• снижение давления сжатого воздуха;

 

 

 

 

• более дешевый источник тепла

 

 

 

 

 

(централизованное теплоснабжение).

 

 

 

 

Готовые блюда:

740000

30

1500000

2,1

• замена источника тепла для печей;

 

 

 

 

новая технология замораживания;

 

 

 

 

• новая концепция рекуперации тепла;

 

 

 

 

оптимизация аммиачной холодильной

 

 

 

 

 

установки;

 

 

 

 

оптимизация теплообменников.

 

 

 

 

Пластмассы:

130000

20

410000

3,2

новая концепция охлаждения

 

 

 

 

 

(естественное охлаждение);

 

 

 

 

• рекуперация тепла для отопления

 

 

 

 

 

помещений;

 

 

 

 

• снижение давления сжатого воздуха;

 

 

 

 

• сокращение потребностей в ОВКВ.

 

 

 

 

Бойня:

2000000

30

5000000

2,5

всеобъемлющая рекуперация тепла;

 

 

 

 

оптимизация процессов очистки;

 

 

 

 

• снижение нагрузки на системы

 

 

 

 

 

замораживания и охлаждения;

 

 

 

 

улучшение контроля процессов

 

 

 

 

 

охлаждения;

 

 

 

 

• использование животного жира для

 

 

 

 

 

отопления помещений.

 

 

 

 

Таблица 2.3: Экономический эффект и инвестиции в пяти пилотных проектах ЭЭП

В целом, отношение совокупных социально-экономических выгод к издержкам при повышении энергоэффективности посредством ЭЭП оказывается в 3–4 раза выше, чем в случае традиционных энергоаудитов.

70

Рекомендуется организовывать работы по ЭЭП в несколько этапов, например:

оценка данных по энергопотреблению и определение приоритетных областей;

минимизация потребностей в энергии и применение НДТ;

вклад в выработку проектных решений, включая решения по системам КИПиА;

оценка качества организации тендеров;

деятельность на этапе реализации проекта.

Каждый этап работ должен завершаться представлением конкретных результатов, позволяющих компании – оператору выбрать приоритетные области для дальнейшего анализа.

Для обеспечения наилучших возможных результатов процесса ЭЭП целесообразно следовать нижеприведенным принципам:

несмотря на то, что многие параметры предполагаемых инвестиций еще не определены в начале этапа концептуального/базового проектирования, деятельность по ЭЭП должна начинаться именно в этот период, чтобы обеспечить максимальный экономический эффект и не задерживать дальнейший процесс проектирования;

все данные по энергопотреблению и соответствующим затратам за срок службы проектируемого объекта должны быть рассчитаны или получены в начале этапа концептуального/базового проектирования. Крайне важно, чтобы все данные по энергопотреблению были представлены для оценки лицу или организации, ответственным за ЭЭП. Часто поставщики и производители не имеют возможности (или отказываются) предоставить данные на этом этапе; в таком случае необходимые параметры должны быть оценены другими средствами. Сбор данных может осуществляться в рамках процесса проектирования или отдельно от него;

в качестве консультанта, осуществляющего деятельность по ЭЭП, должна привлекаться компания, независимая от проектной организации, как показано на рис. 2.6., в особенности, при проектировании производств, характеризующихся невысоким уровнем энергоемкости;

Рисунок 2.6: Рекомендуемая схема организации процесса планирования и проектирования новых объектов, включающая консультанта по энергетике

71

помимо конечных потребителей энергии, в ходе начального картирования энергопотребления необходимо выявить в организациях, имеющих отношение к проекту, стороны, способные повлиять на энергопотребление будущего объекта. Например, персонал (в т.ч. эксплуатационно-технический) существующего предприятия нередко участвует в определении важнейших проектных параметров, от которых зависит энергоэффективность будущего объекта;

в материалах по оценке рисков, связанных с тендерами, и других документах должно быть указано, какие производители могут быть не заинтересованы в оптимизации энергоэффективности своей продукции, поставляемой для проектируемого предприятия. Например, в условиях острой ценовой конкуренции производители оборудования часто вынуждены применять дешевые компоненты, сводить к минимуму использование теплообменников и т.д., что приводит к повышению общих эксплуатационных затрат за весь срок службы оборудования;

с другой стороны, определение энергоэффективности в качестве одного из важнейших факторов, учитываемых в тендерном процессе при строительстве новых или реконструкции существующих объектов, и придание ей соответствующего приоритета будет способствовать отбору наиболее энергоэффективных вариантов.

Важно отметить, что деятельность по ЭЭП во многих случаях носит междисциплинарный характер, и эксперт по энергетике (независимый или внутренний) должен не только располагать необходимыми техническими знаниями, но и иметь значительный опыт работы со сложными организациями и решением сложных технических проблем.

Применимость

Практический опыт свидетельствует о том, что использование подходов энергоэффективного проектирования (ЭЭП) является одним из наиболее экономически эффективных и привлекательных способов повышения энергоэффективности в промышленности и других энергопотребляющих секторах. ЭЭП успешно применяется в большинстве отраслей промышленности, обеспечивая экономический эффект на уровне установок в целом, а также отдельных производственных единиц и вспомогательных систем.

Существенным препятствием для ЭЭП является тот факт, что многие производители (в особенности, производящие продукцию для неэнергоемких отраслей) занимают консервативную позицию, не желая менять традиционную конструкцию выпускаемой продукции, изменять условия гарантии и т.д. С другой стороны, часто бывает невозможно заранее предвидеть все последствия изменений, например, для качества продукции или ее производительности. Некоторые системы менеджмента, например, TQM (всеобъемлющий менеджмент качества), не допускают изменений, потенциально способных негативно повлиять на качество продукции.

Раннее начало работ по ЭЭП (на ранних стадиях концептуального проектирования) и их хорошая организация важны, поскольку они позволяют избежать замедления процесса планирования и проектирования.

Несмотря на то, что ЭЭП сосредоточено, в первую очередь, на применении хорошо известных технологий и принципов, во многих случаях использование этого подхода приводит к внедрению новых технологий или более сложных решений. Это должно рассматриваться как риск с точки зрения клиента.

Представители энергоемких отраслей (химической промышленности, нефтепереработки, производства стали, сжигания отходов) сделали следующие замечания относительно привлечения консультанта по энергоэффективному проектированию, независимого от проектной организации:

как правило, предприятия энергоемких отраслей располагают собственными экспертами по энергоэффективному проектирования. Основной причиной этого являются соображения конкуренции и конфиденциальности проектных решений, ограничивающие возможности для привлечения внешних консультантов;

требования в области энергоэффективности могут составлять часть тендерных спецификаций для производителей и поставщиков оборудования (соответствующие требования должны составлять часть тендерных спецификаций, см. соображения об

72

оценке связанных с тендерами рисков в подразделе «Производственная информация» выше). Как следствие, производители могут быть более внимательны к энергоэффективности своей продукции и регулярно оценивать ее с этой точки зрения;

при проведении тендеров на поставку сложных установок и систем, энергетические характеристики которых являются критически важными, в оценке тендерных предложений, как правило, принимает участие эксперт по энергетике со стороны потребителя.

Экономические аспекты

Стоимость услуг независимых консультантов может находиться в диапазоне 0,2–1% от стоимости предполагаемых инвестиций в зависимости от масштабов и характера энергопотребления предприятия. В том случае, если ЭЭП выполняется производителем приобретаемой установки или собственными экспертами заказчика, оценка соответствующих затрат затруднительна.

Во многих случаях ЭЭП приводит не только к сокращению энергозатрат, но и к снижению инвестиций, позволяя снизить проектную мощность основных энергосистем (охлаждения, отопления, обеспечения сжатым воздухом и т.д.).

Было продемонстрировано, что хорошо спроектированное производственное предприятие часто характеризуется не только большим уровнем эффективности, но и большей производительностью, чем предприятие, спроектированное традиционным образом, поскольку высокий уровень потерь приводит к непроизводительному использованию части мощностей.

Мотивы внедрения

Основными мотивами для использования ЭЭП являются:

снижение эксплуатационных затрат;

возможность применения новых технологий (НДТ)

повышение общего качества проектирования вследствие использования передовых методик проектирования и дополнительных данных.

Дополнительными преимуществами в результате использования ЭЭП могут быть повышение производительности установки, сокращение объемов образования отходов, а также повышение качества продукции (см. раздел 2.3.1).

Примеры

Сообщается об осуществлении нескольких (10) официальных пилотных проектов по ЭЭП в Дании, включая:

новая бойня компании Danish Crown в Хорсенсе, Дания (www.danishcrown.com). Эта бойня является крупнейшей в 25 странах ЕС (EU-25), а компания-оператор имеет значительный опыт менеджмента энергоэффективности, поскольку стоимость энергии составляет значительную часть эксплуатационных затрат. Тем не менее, процесс энергоэффективного проектирования, примененный к исходному проекту предприятия внешними консультантами, позволил обеспечить дополнительное энергосбережение за весть срок службы предприятия в объеме более 30 %;

новая фабрика готовых блюд компании Danpo в Фарре, Дания (www.danpo.dk);

новое предприятие по производству компонентов для пищевых продуктов компании Chr. Hansen в Аведоре Хольме, Дания (www.chrhansen.com).

Официальные отчеты об этих проектах (на датском языке) доступны на сайте Агентства по энергетике Дании (www.ens.dk).

Рекомендации по проектированию помещений для животных были включены в Справочный документ по интенсивному птицеводству и свиноводству [173, EIPPCB, 2003] как составная часть НДТ повышения энергоэффективности.

новое предприятие по производству картофельного крахмала, Karup Kartoffelmelfabrik, в Дании (проект в рамках программы EU LIFE).

73

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.