| 2000 г. | 2006 г. | 2007г. |
| 750 кг н.э. на 1000$ | 415 кг н.э. на 1000$ | 365 кг н.э. на 1000$ |
| 1073 кг у.т. на 1000$ | 593 кг у.т. на 1000$ | 522 кг у.т. на 1000$ |
Удельные расходы условного топлива на отпуск электрической и тепловой энергии в 2006г. составили, соответственно, 274,6 г/кВтч (в 2005 г. — 274,6) и 168,44 кг/Гкал (в 2005 г. — 168,94) (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Динамика затрат условного топлива (г) на выработку 1кВт×ч электроэнергии
Рис. 2. Динамика затрат условного топлива (кг) на выработку 1 Гкал тепловой энергии
Следует отметить что удельный расход условного топлива отечественных высокотемпературных установок значительно превышает мировые показатели. Так, например, в печи для производства клинкера (в цементной промышленности) расходуется 220 кг у.т./т цемента и термический КПД - 40%, западноевропейские - 170—180 кг у.т./т цемента при КПД до 55%. В машиностроительном комплексе республики — соответственно 250—350 кг у.т./т и 8—12%, лучшие мировые аналоги — 100—120 кг у.т./т металла и КПД 30-40%.
Выполненный учеными и специалистами Национальной академии наук Беларуси анализ путей повышения энергоэффективности промышленных печей позволил выявить следующие основные способы экономии топлива:
- рекуперация теплоты уходящих газов (подогрев воздуха горения до температуры 200—300 °С),
- уменьшение потерь теплоты через обмуровку и ограждения печи; использование современных газогорелочных устройств с автоматическим регулированием соотношения «газ / воздух», автоматизация теплового режима работы печи,
- сокращение продолжительности тепловой обработки (за счет интенсификации теплообмена помогает экономить до 15% топлива, оптимизация загрузки; совершенствование теплового режима; сокращение продолжительности холостого хода (работа печи без металла); соблюдение режимно - эксплуатационной и нормативно-производственной дисциплины
Энергоемкость продукции применительно к нагревательной печи в результате реконструкции действующего агрегата может быть снижена в 2 раза, а при внедрении печи современной конструкции — более чем в 3 раза.
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рассмотрение различных сценариев совершенствования отечественной энергосистемы на период до 2020 г. показало, что развитие атомной энергетики экономически целесообразно по следующим причинам.
В настоящее время стоимость органического топлива в зависимости от вида в 2,7—4,2 раза выше ядерного.
Капитальные затраты на строительство атомной АЭС в значительной мере компенсируются более длительным сроком ее эксплуатации.
При вводе в энергосистему АЭС суммарной мощностью порядка 2 млн кВт себестоимость производства электроэнергии снизится примерно на 0,5 цент/кВт. (см. таблицу 8). При ожидаемом в 2020 г. потреблении электроэнергии в размере 42,9—50,3 млрд кВт ч это позволит экономить на ее производстве более 200 млн долл. США в год, а доля АЭС в производстве электроэнергии может составить 27—29%.
Ввод в эксплуатацию ядерных энергоблоков приведет к замещению 4—4,5 млн т у.т. (природного газа) в балансе энергосистемы, снижению его доли в балансе котельно-печного топлива страны до 65% в 2018 г. (с вводом первого энергоблока) и до 58% — в 2020 г. Затраты на покупку природного газа сократятся примерно на 500 млн долл. США в год.
Кроме того, уменьшение его использования приведет к снижению выбросов парниковых газов в атмосферу на 7—10 млн т, что в связи с подписанием Киотского протокола позволит увеличить экономические выгоды Беларуси.
Таблица 8: Затраты на производство электроэнергии (МВт ч) на электростанциях различного типа
| Электростанция | Место проведения оценок, денежные единицы | |||
| Франция, евро | Великобритания, фунт.стер. | Канада, кан. долл. | Финляндия, евро | |
| АЭС | ||||
| ТЭС на газе | ||||
| ТЭС на угле |
Ныне в 31 стране мира действуют 442 ядерных реактора, на которых вырабатывается 16% электричества, произведенного в мире. До 2030 г. в мире планируется построить более 300 новых атомных энергоблоков. На сегодняшний день на долю США, Франции и Японии приходится 49% всех АЭС мира и 57% всей “ядерной” электроэнергии. Наиболее развита ядерная энергетика в США (103 АЭС), Франции (59), Японии (54), России (31) и Великобритании (23). 16 государств получают от АЭС, как минимум, 20% используемой ими электроэнергии. В первую пятерку государств, которые большую часть своих потребностей в электроэнергии удовлетворяют за счет АЭС, ныне входят Литва (80%), Франция (76%), Словакия (57%), Бельгия (55%) и Швеция (50%). Иные лидеры - Бельгия, Болгария, Венгрия, Южная Корея, Швейцария, Словения и Украина (ядерная энергия позволяет обеспечить более трети их энергетических запросов). АЭС Японии, Германии и Финляндии покрывают примерно 25% потребностей этих государств в электричестве.
Таблица 9: Атомная энергетика в мире:
| Страна | Кол-во АЭС | Доля вырабатываемой электроэнергии |
| США | 19% | |
| Франция | 76% | |
| Япония | 29% | |
| Бельгия | 55% | |
| Швейцария | 50% | |
| Швеция | 52% | |
| Литва | 80% | |
| Великобритания | 23% | |
| Германия | 32% |
Ддоводы против АЭС
В своих заявлениях сторонники строительства АЭС пишут, что во всем мире активно строят АЭС. Однако мировой опыт развития атомной энергетики показывает обратное: за последние годы строительство атомных станций фактически было свернуто во всех странах, кроме развивающихся стран, которые активно рвутся к атомному оружию.
В Германии сокращено количество уже работающих АЭС с 20 до 17. В США с 1978 года ни одна АЭС не построена, там лишь пытаются продлить срок эксплуатации с 30 лет до 50 лет. Во Франции, где наибольшая плотность АЭС, решено строить только в том случае, если какая-то станция выводится из эксплуатации.
Не изучен вопрос по захоронению радиоактивных отходов и выводу АЭС из эксплуатации. Здесь вообще мирового опыта нет, поскольку отсутствуют технологии. Если 10 лет назад выведение из эксплуатации АЭС стоило 10% от стоимости станции, то сейчас это соизмеримо с затратами на само строительство станции.
Дешевизна атомной энергии — это миф. Эти утверждения были обоснованы в конце 1990-х — начале 2000-х годов. Однако за последние семь лет ядерное топливо подорожало в 21 раз. Сравним, газ — всего в три раза. Поэтому электроэнергия, вырабатываемая на АЭС, с каждым годом становится все дороже и дороже. Реальная стоимость атомной электроэнергии, по его словам, в пять раз выше стоимости электроэнергии тепловых станции.
Атомщики Сибирского отделения Российской академии считают, что развитие ядерной энергетики на реакторе с тепловыми нейтронами бесперспективно. Согласно их исследованиям, к 2020-2025 годам на 50% АЭС не будет хватать ядерного топлива, а к 2050 году его вообще не будет, так как запасы природного урана ограничены и к тому времени исчерпаются.
Стоимость строительства различных ЭС (за киловатт мощности) по разным источникам составляет:
| АЭС | Газовая ЭС | Угольная ЭС | Ветровая ЭС |
| 1000 – 2400 $ | 500 - 800 $ | 900 - 1500 $ | 1000 - 1500 $ |
ЖКХ
Одно из возможных направлений работы – это создание мотивации по энергосбережению для населения и начало реформ в секторе ЖКХ. Население использует 20% всей электроэнергии, потребляемой в стране, и 60% теплоэнергии.
Типовая структура расхода тепловой энергии зданием выглядит следующим образом:
- наружные стены 35-45%;
- окна 20-30%;
- вентиляция 15%;
- горячая вода 10%;
- крыша, пол 5-10%;
- трубопровод, арматура 2%.
Около 50% теплопотерь в новых современных зданиях приходятся на вентиляционные выбросы.
На западе широко разрабатываются проекты домов с практически нулевым потреблением энергии. Дом устроен так, что все тепло задерживается в помещении. От каждого человека выделяется от 60 до 100 ватт энергии. Благодаря такой конструкции, в этом доме оптимальная для жизни температура может поддерживаться, даже если на улице столбик термометра падает до -20°С без дополнительных средств для обогрева. В доме установлено оборудование, которое собирает теплый воздух со всего дома, очищает его, смешивает с уличным воздухом и распределяет по всем помещениям. Тут же установлена 150- литровая емкость для воды, которая тоже обогревается этим теплым воздухом, а в ясные дни еще и солнечной батареей. Ее мощности хватает даже на нашей широте. Южная стена дома выстроена фактически из стеклопакетов специальной конструкции. Они не дают теплу обогревать улицу, а входящие солнечные лучи обогревают помещения даже зимой. Проектом заинтересовались в Литве и Латвии.
Стоимость такого дома составляет не более 100 тысяч евро. Коммунальные платежи не превысят 200 евро в год.
Энергосберегающие краски - это современные многофункциональные композиционные материалы, состоящие из полимерной матрицы и наполнителя, в роли которого выступают полые стеклянные микросферы (ПСМ). Термокерамические покрытия были рассчитаны и изготовлены американскими учеными в начале 80-х годов прошлого века для решения двух задач – уменьшения количества тепла, отдаваемого зданием, и сокращения количества солнечной энергии, попадающей внутрь помещений и технологического оборудования. Создатели этих материалов опирались на опытные и теоретические данные, подтверждающие свойство ПСМ отражать и рассеивать значительную часть энергетического спектра.
Энергосберегающие краски – уменьшают тепловые потери с ограждающих конструкций здания до 45%, улучшают теплотехнические характеристики стен и крыш, отражают солнечное излучение, способствуют установлению комфортных условий для проживания человека, уменьшают затраты на отопление и кондиционирование, продляют срок службы строительных конструкций;
Тепловые насосы
Любая промышленная деятельность, любой технологический процесс предполагает в конечном итоге превращение энергии, сконцентрированной в энергоносителях, в рассеянное низкотемпературное тепло, чаще всего в виде нагретых до какой-то степени воздуха и воды. Это низкотемпературное рассеянное тепло именуется множеством вторичных источников тепла. Это сбросная вода промпредприятий, тепло стоков очистных сооружений, хозпитьевая вода, тепло вентвыбросов, тепло рек и озер летом, тепло наружного воздуха, почвы и т.д, т.е сбросное тепло с температурой +5...+30°С, которое напрямую обычно не используется.
Запасы такого тепла огромны, а в количественном выражении их величина равна затраченной производством энергии.
Тепловой насос позволяет концентрировать низкотемпературное тепло для дальнейшего его использования
Тепловой насос был изобретен лордом Кельвином в 1852 году. Принципиально он имеет много общего с холодильником. Работа этих машин основывается на одних и тех же законах термодинамики. Если функцией холодильника является создание низкой отрицательной температуры и замораживание продуктов, то лорд Кельвин использовал его противоположным образом. Морозильную камеру - теплообменник-испаритель - изобретатель разместил за наружной стеной дома. Машина продолжала работать в том же режиме, но теперь ее функцией стало повышение температуры и отопление, а не охлаждение помещения.
Основная его характеристика - коэффициент теплопроизводительности - это отношение затраченной энергии к полученной. На каждый киловатт электрической мощности компрессора, насос, в зависимости от условий, может произвести от 1 до 10 киловатт тепла. Термин "произвести" несколько некорректен и не отражает сути происходящего. Тепловой насос не производит, а перекачивает тепло. Ситуация сходна с добычей угля или нефти, когда затраты энергии меньше, чем процент ее содержания в топливе.
Источником для работы теплового насоса может любая проточная вода с температурой от 5 до 40°С. Чаще всего в качестве источника тепла используют артезианские скважины, нагретые промышленные сбросы, градирни, незамерзающие водоемы. В тепловом насосе имеется три основных агрегата (испаритель, конденсатор, компрессор) и три контура (хладоновый, водяной источника и водяной отопления).
Испаритель - теплообменник, где в трубках движется вода источника, а между трубок - хладагент (хладон). Пусть через испаритель проходит 10-градусная вода (например, из скважины). Путем регулировки дросселем настраивается такое давление хладона в испарителе, чтобы температура его кипения составила 2-3°С (все хладоны имеют крутую зависимость температуры кипения от давления).
Теперь при тепловом контакте с "горячими" трубками часть хладагента вскипает, "отбирая" при этом энергию у воды. Охлажденная вода, прошедшая через испаритель, сбрасывается в другую (приемную) скважину. Испаренный хладон, в свою очередь, всасывается в компрессор, сжимается им, и, нагретый, выталкивается в конденсатор.
Конденсатор по устройству - такой же теплообменный аппарат,как и испаритель. Попадая в межтрубное пространство с температурой 70-80°С и вступая в теплообмен с обратной водой из системы отопления (50-55°С), хладон конденсируется на "холодных" трубках, передавая свою энергию воде. Вода в трубках нагревается, а хладагент, уже жидкий, стекает на дно конденсатора, откуда, за счет перепада давлений, через дроссель возвращается в испаритель. Так упрощенно выглядит рабочий цикл теплового насоса.
Тепловые насосы могут вернуть для повторного потребления огромное количество рассеянного тепла, выделившегося при использовании промышленностью различных видов топлива. На пути возможной реализации подобных замыслов стоит ряд ограничений, связанных с архитектурой и размещением предприятий. Сооружение теплотрасс для низкотемпературных теплоносителей требует значительных капитальных затрат. Наибольший эффект достигается, когда расстояние между вторичным источником тепла и потребителем не превышает нескольких десятков метров.
Мощность источников вторичного тепла на некоторых из них колоссальна, но использование их проблематично из-за большого удаления от потребителей.
На станции метро "Тракторный завод" для ее отопления белорусско-германское СП "Термоблок" установило теплонасосную установку производства "DUNHOM-BUSH" (США).
Два тепловых насоса установки при потребляемой электрической мощности 10 кВт обеспечивают 30 кВт тепла. Источником низкотемпературной теплоты служат работающие трансформаторы питающей подстанции. (Трансформаторный зал необходимо постоянно вентилировать и охлаждать, в противном случае КПД трансформации электрического тока значительно снизится).
Подобный тепловой насос использован для теплоснабжения санатория "Белая Русь" в Туапсе, принадлежащего РБ. Тепловая мощность насоса составляет 3,6 МВт, в качестве источника низкотемпературного тепла используется морская вода Черного моря. (Зимняя температура черноморской воды не опускается ниже 8° С.)
1 кубический метр природного газа при сжигании в отопительном котле может дать до 10 квт.ч. тепловой энергии (8600 Ккал.). Этот же 1 м. куб. газа сожженный на хорошей электростанции даст почти 5 квт.ч. электроэнергии и плюс до 4 квт.ч. тепловой. Если этими 5 квт.ч. электроэнергии запитать тепловой насос (ТН) то можно реально выкачать из окружающей среды:
16 квт.ч. тепла из воздуха;
22 квт.ч. из грунта;