В настоящее время в различных отраслях промышленного производства предпринимаются большие усилия по прямому повышению экономии топлива, теплоты, энергии. В конце ХХ веках сбережение теплоты и энергии, различных видов топлива поднято на уровень государственной политики, получивший название энергосберегающей.
Рациональное решение проблемы экономии и подъема эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в промышленности возможно только на основе прогрессивных энерго- и ресурсосберегающих, экологически совершенных технологий и оборудования.
Энергосберегающая политика приобретает особо важное значение для отраслей промышленного производства, основанных на теплотехнологии, таких, как производство чугуна и стали, цветных металлов, строительных материалов, нефтепродуктов и многих продуктов химии легкой, машиностроительной и других энергоемких отраслей промышленности. Эти производства, как отмечалось, характеризуются большой энергоемкостью и часто низким уровнем полезного использования топлива и других энергоносителей. Важность проблемы энергосбережения усиливается здесь не только особо крупными резервами экономии топлива, теплоты, энергии, но также и широкой возможностью их практической реализации. Особо значительными потенциальными возможностями решения этих задач располагает промышленный теплотехнологический комплекс, обладающий крупнейшими резервами повышения энергетической, технологической, экологической и экономической эффективности теплотехнологических процессов и установок. Масштабы возможной экономии топлива в высокотемпературных теплотехнологических установках (ВТУ) можно проиллюстрировать на примере промышленных печей с топливным источником энергии. Как известно, промышленные печи имеют КПД в 2,5- 6 раз меньше, чем КПД котельных установок ТЭС (90%), хотя эти печи в принципиальной теплотехнической части тождественны паровым котлам. Если в ближайшие годы удастся достичь подъемы среднего КПД промышленных печей, например, в 1,5 раза, что является не только достижимым, но и еще далеким от практического предела, тогда бы народное хозяйство стран СНГ получило бы экономию топлива в год, в 20-25 раз превышающую плановую годовую экономию на тепловых электростанциях этих стран [1,2].
Таким образом, актуальная задача экономного использования всех энергоресурсов, особенно первичного источника энергии-топлива, должна решаться по трем направлениям:
- создание энергосберегающих технологий и оборудования;
- улучшение использования топлива в существующих технологических процессах;
- максимальное использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) промышленных предприятий
Решение задач энерго и ресурсосбережения требует учета множества факторов, из которых нужно в первую очередь выделить:
Демографический фактор
Число землян, составляющее в начале 20 века 1,6 млрд. человек, к 2000 году достигло 6,1 млрд. человек и, по некоторым прогнозам, может возрасти до 10 млрд. к середине нового столетия. Это повлечет резкое увеличение потребления энергоресурсов. Энергопотребление в промышленно развитых странах достигло гигантских размеров и, не смотря на принимаемые меры по снижению энергоемкости экономики, вряд ли удастся в обозримое время кардинально изменить ситуацию. Четко наблюдается тенденция многократного роста потребления энергии в странах, не входящих в Организацию экономического сотрудничества и развития, особенно Азиатского региона, составляющих около более половины мирового населения. Демографический фактор становится главным детерминантом масштабов роста энергопотребления.
Экологический фактор
Кумулятивная эмиссия диоксида углерода, порожденная в основном сжиганием органического топлива, оценивается в количестве около 350 млрд. т. Она в ближайшие 30-40 лет может удвоиться. Все очевиднее становится влияние энергетической деятельности человека на глобальный климат. Проблема поддержания экологического баланса на планете определяется существующими технологиями топливно-энергетического комплекса и не имеет простых решений. Экологическая компонента становится жестким ограничителем использования ископаемого топлива традиционными методами и формами управления.
Геополитический фактор
По уровню энергопотребления и развитию производительных сил страны мира разделились на отдельные группы. Потребление электроэнергии на душу населения в странах, входящих в Организацию экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), в среднем почти в семь раз больше, чем в остальных странах. Страны, не входящие в ОЭСР, составляют 80% мирового населения, а потребляют меньше 40 % общей производимой в мире энергии. В настоящее время около 2 млрд. жителей земного шара все еще не подключены к электроэнергетическим сетям. В странах Азиатского региона, в особенности в Китае и Индии, происходит резкий рост энергопотребления, что может сделать их мировым центром потребления энергии в 21 веке. Этот "энергетический бум" сопровождается острой конкурентной борьбой на мировом рынке энергетических ресурсов. Свободный доступ к классическим ископаемым энергоносителям и энергетическим транспортным коридорам становится доминантой внешнеполитических усилий большинства стран. Состояние международной безопасности и многие конфликты между отдельными странами определяются состоянием мирового рынка углеводородного энергетического сырья. Надо отметить, что энергетическое неравенство является одним из главных причин терроризма и нестабильности в мире.
Можно предположить, что в среднесрочной перспективе к середине столетия энергетика будет развиваться следующим образом:
Примерно до 2030 г., основными направлениями развития энергетики будут использование природного газа до 25 % от общемирового потребления энергии около 18 млрд. тнэ и рост эффективности использования энергии и энергосбережение. В это время будут развиваться атомная и водородная энергетика, а также широко использоваться нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. В глобальном топливно-энергетическом балансе природный газ будет покрывать основную часть ожидаемого прироста потребления энергетических ресурсов, чтобы существенно снизить напряженность в получении жидкого топлива при одновременном улучшении экологической обстановки. Сочетание использования природного газа и энергосбережения должно способствовать снижению энергоемкости ВВП. Стратегической задачей этого периода является выигрыш во времени за счет “ газовой паузы” в 25-30 лет, чтобы за это время осуществить кардинальные меры по стабилизации производства нефти его на экономически приемлемом уровне, пока не найдут широкое применение биотопливо и водород, способные обеспечить плавный переход топливно-энергетического баланса на новую структуру.
В дальнейшем до середины XXI века - должны решаться проблемы общемирового энергобаланса примерно в 22 млрд. тнэ с тенденциями роста нетрадиционных и возобновляемых источников энергии более 30 % и атомной энергетики до 12 % от суммарного потребления. В этот период во всех странах должны быть минимизирована энергоемкость ВВП. Основной задачей этого периода станет создание энергетики, основанной на экологически чистых возобновляемых источниках энергии, и переход угольной промышленности и атомной энергетики на новый экологически чистый технологический уровень
Необходимо отметить, что с началом промышленной революции экономика всех стран развивалась по пути интенсивного вовлечения в хозяйственный оборот все большего количества энергоресурсов. Бережное отношение потребителей ко всем видам ресурсов и к природе в целом практически не учитывалось. В итоге сформировалась такая структура производства и потребления энергии, которую наша планета вряд ли может выдержать в течение продолжительного времени. В этой связи необходимо ответить на вопрос: Может ли человечество сократить потребление энергии во всех сферах деятельности, начиная с домашнего хозяйства? Видимо «да», так как финансирование энергосберегающих мероприятий, при котором затраты компенсируются стоимостью сэкономленных энергоресурсов, является одним из наиболее целесообразных направлений развития энергетики в ближайшей перспективе. Понятно, что многие проблемы часто возникают не от недостатка ресурсов, а от их расточительного использования и от пассивного отношения людей к своей судьбе и к обществу в целом. Поэтому энергетика должна быть нацелена на:
· рост производства и потребления экологически чистых и возобновляемых энергоносителей, чтобы они, вместе с использованием потенциала энергосбережения, стали главным источником энергии;
· расширение использования экономических и экологических преимуществ газомоторного и водородного топлива;
· создание новых доступных источников энергии при минимизации потерь и затрат, а также эффективных экологически чистых технологий, оборудования и материалов;
· сокращение диспропорций и не равенства потребления энергии различными странами, социальными группами и слоями населения путем рационализации топливных и энергетических потоков с учетом специфики регионов и стран;
· повышение эффективности использования жидкого и газообразного топлива;
· повышение эффективности и экологической безопасности использования угля;
· повышение безопасности и надежности атомной энергетики;
· массовое использование комплексных технологий в электроэнергетике, обеспечивающих в «огневой» энергетике повышение к.п.д. до 90 % при сокращении эмиссии тепличных газов;
· формирование международной системы регулирования мировой энергетики с целью создания условий свободного доступа всех потребителей к нормированным количествам энергоносителей по доступным ценам;
· создание международной сети специальных центров под эгидой ООН, которые будут внедрять в различных регионах мира экономичные системы энергоснабжения на базе возобновляемых источниках энергии;
· пропаганду энергосберегающих технологий жизнеобеспечения и рачительного отношения населения к энергоресурсам и обучение персонала.