План лекции
1. Причины неээфективности использования ТЭР и пути энергосбережения
2 Внедрение систем по учету и регулированию подачи тепла при создании энергоэффективных объектов
3 Приборы учета тепла
4 Приборы учета расхода энергоносителей и ресурсов на основе мирового опыта
1 Причины неээфективности использования ТЭР и пути энергосбережения
Стратегически важные позиции в электроэнергетике занимает Национальная электрическая сеть (НЭС РК), в состав которой водят ЛЭП и ПС высших классов напряжений - 220, 500 и 1150 кВ, Так как данная сеть обеспечивает объединение электростанций в Единую электроэнергетическую систему Казахстана (ЕЭС РК) и параллельную работу ЕЭС РК в составе энергообъединения стран СНГ и Балтии. С учетом роли НЭС РК АО «KEGOC» с 1999г. реализует проект «Модернизации НЭС Казахстана».
АПК Республики Казахстан является крупным потребителем энергоресурсов и имеет большие резервы (-40 %) энергосбережения. В целом по АПК на производственные нужды расходуется 15 % ТЭР Казахстан, из них электроэнергия составляет 30 %, тепловая - 15 %, котельно-печное топливо - 55 %.
Основные причины неэффективного использования ТЭР следующие.
1. Отсутствие в хозяйственной системе АПК действенных механизмов обеспечения рационального использования и экономного расходования энергоресурсов. Действующие нормы расхода тепловой и электроэнергии установлены без должного научного и технико-экономического обоснования, они статистические и не способствуют рациональному использованию
энергоресурсов.
2; Обострение проблемы технического сервиса, ремонта и обслуживания энергооборудования в связи с распадом централизованной системы технического обеспечения.
3. Недостаточное использование местных видов и вторичных ресурсов.
4. Большие потери при переработке и хранении сельскохозяйственной продукции.
5. отсутствие в республике собственного развитого промышленного производства энергетических средств, энергосберегающего оборудования, приборов.
6. Отсутствие системы научного сопровождения энергосберегающих разработок, скоординированных научно-целевых программ, разрозненность научных коллективов, узость их направлений.
7. Подготовка научных кадров по эффективному энергоиспользованию ведется недостаточно и без должной координации тематики выполняемых работ.
Основными направлениями энергосбережения в АПК на ближайшую перспективу являются:
1. Разработка и реализация организационно-экономических и нормативно-правовых мероприятий по энергосбережению, соблюдению научно обоснованных норм расхода топлива и энергии.
2. Организация системы учета всех видов ТЭР.
3. Энергосбережение в котельных.
4. Энергосбережение в системах теплоснабжения зданий.
5. Использование БЭР.
6. Регулируемый электропривод.
7.Совершенствование электроосвещения.
8. Использование отходов производства, разработка биоэнергетических установок.
9. Использование нетрадиционных источников энергоснабжения.
10. Структурные изменения в перерабатывающей промышленности, стройиндустрии, применение эффективного топливно-энергопотребляющего оборудования и технологий переработки и хранения сельхозпродукции.
11. Новые энергосберегающие технологии.
12. Реконструкция и модернизация теплиц с внедрением энергосберегающих, высокопроизводительных технологий, современных строительных конструкций и инженерного оборудования.
13. Проведение мероприятий, связанных с повышением надежности и качества энергоснабжения и снижением потерь топлива и энергии.
14. Замена моторных топлив газообразными в мобильных и стационарных процессах.
15. Разработка и освоение автоматизированных теплоэнергетических систем на базе отработанных авиадвигателей для автономного комбинированного энерго- и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей (теплицы, птицефабрики и т.д.).
16. Кадровое обеспечение специалистами в области энергосбережения АПК
Таким образом, резервы энергосбережения заложены в самих технологических процессах, проведении организационно-технических мероприятий, устранении прямого расточительства, повышении экономичности работы сельскохозяйственной техники.
Важное направление - увеличение коэффициента полезного использования (КПИ) энергоресурсов:
• улучшение структуры энергоносителей, в том числе повышение уровня газификации и электрификации;
• повышение технического уровня и КПД теплогенерирующих установок;
сокращение потерь в тепловых сетях;
• сокращение потерь регулирования (автоматизация режимов работы теплотехнических систем);
• использование низкопотенциальной теплоты с помощью тепловых насосов, утилизация теплоты вентвыбросов на фермах;
• использование ВЭР.
Одним из основных путей повышения эффективности использования энергии является рационализация режима потребления (выравнивание графика нагрузки энергосистем) и внедрение научно обоснованного нормирования.
Основные мероприятия по рациональному использованию электроэнергии следующие:
1.Учет электроэнергии и контроль ее параметров.
2.Нормирование расхода электроэнергии.
3.Регулирование графика нагрузок потребителей.
4. Улучшение использования установленной мощности и режима работы электродвигателей путем их автоматизации.
5. Контроль за расходом электроэнергии и разъяснительная работа среди населения.
В светотехнических установках расходуется 13-14 '/"о всей электроэнергии, поэтому экономия здесь - задача важная не только для АПК.
Для этого необходимо выбрать наиболее экономичные источники света, стремиться к увеличению коэффициента отражения поверхностей помещений для повышения коэффициента использования светового потока лампы, тире использовать естественное и искусственное освещение, иметь возможность при необходимости отключать отдельные участки или регулировать на них освещенность, осуществлять необходимое обслуживание (чистка, заменA), рациональное размещение светильников.
Наиболее эффективный способ уменьшения мощности ламп использование источников с высокой световой отдачей. Наиболее целесообразны в данном случае газоразрядные лампы. Однако при этом необходимо выполнение требований к параметрам, вытекающим из специфики проводимой в данном помещении работы (т.е. к спектральному составу, яркости, пульсации светового потока и т.д.).
Необходимо совершенствовать соответствующие энергетические схемы питания и системы управления, позволяющие осуществлять своевременное полное или частичное включение и отключение.
В электроприводах рекомендуют такие пути энергосбережения:
1. Правильно эксплуатировать машины (своевременная смазка, регулировка, заточка режущих инструментов и т.д.).
2. Полностью загружать машины, транспортеры, станки.
3. Исключать холостой ход машин.
4. При замене электродвигателей, проектировании новых приводов отдавать предпочтение тем, у которых больший КПД.
5. Следить за качеством напряжения.
6. При выборе оборудования учитывать, что чем выше производительность I1грегата, тем меньше энергии расходуется на единицу продукции. Всегда экономичнее один большой агрегат, чем несколько малых.
7. Совершенствовать электроприводы энергоемких агрегатов путем установки автоматических регуляторов загрузки, ограничителей холостого хода и т.д.
2 Внедрение систем по учету и регулированию подачи тепла при создании энергоэффективных объектов
Основные направления государственной политики в области энергосбережения, которые следует комплексно использовать при разработке Архитектурно-Планировочных и Объемно-Планировочных Решений:
• оптимизация режимов производства, транспортировки и потребления электрической энергии и тепла, организации их учета и контроля расхода;
• организация обследования энергетической эффективности промышленных предприятий, учреждений и организаций;
• проведение экспертизы энергосбережения выпускаемой продукции, действующих и реконструируемых объектов, технологий и оборудования;
• утилизация вторичных энергетических ресурсов и отходов производства;
• реализация проектов по внедрению энергоэффективной техники и продукции, передовых технологий новых поколений;
• внедрение научных исследований и новых способов управления в области энергетической эффективности и энергосбережения;
• сокращение потерь топливных и энергетических ресурсов при их добыче, преобразовании, транспортировке, хранении и потреблении;
• обеспечение точности, достоверности и единства измерения в части учета отпускаемых и потребляемых энергетических ресурсов;
• внедрение новых и совершенствование действующих строительных норм и правил, обеспечивающих сбережение энергетических ресурсов.
Реализация такого подхода позволит получить важные промежуточные и побочные результаты:
• существенно снизятся отрицательное воздействие от энергопроизводящих и энергопотребляющих технологий на окружающую среду без дополнительных затрат на оснащение объектов оборудованием по снижению концентраций вредных веществ и улавливанию вредных выбросов;
• высвободятся значительные инвестиционные ресурсы для реновации и расширения энергетического производства, которые могут быть направлены на повышение жизненного уровня населения;
• за счет высвобождения энергетических ресурсов повысится экспортный потенциал энергодобывающих и энергопроизводящих отраслей;
• ограничится рост затрат производства и расходов населения на энергоносители, тем самым смягчится финансовый кризис и инфляционный эффект от повышения цен на энергетические носители;
• продлятся сроки использования национальных запасов невозобновляемых топливных и энергетических ресурсов;
• повысится технологический уровень промышленности за счет инвестиций в производство отечественного энергосберегающего и энергоэффективного оборудования.
На первом этапе эффективность энергосбережения может быть достигнута за счет повсеместного внедрения систем учета, нормирования и контроля потребления электрической энергии и тепла. При этом не только снизится энергопотребление за счет заинтересованности потребителя и привлечения его внимания к практическому участию в решении этой проблемы, но и повышения его ответственности и более рачительного отношения к проблеме рационального расходования всех видов энергетических ресурсов. При этом снизятся затраты на используемую электрическую энергию и тепло, так как оплата будет производиться не по расчетным расценкам, а по фактическому потреблению энегоресурсов.
Установка приборов учета расхода тепла и счетчиков электрической энергии не требует значительных затрат. Однако за счет снижения стоимости оплаты потребителем предоставляемых ему услуг окупаемость затрат на установку и последующие поверки приборов учета будет очень быстрой.
В проектах строительства объектов, потребляющих топливные и энергетические ресурсы, в том числе жилых домов, должна предусматриваться установка индивидуальных счетчиков расхода электрической энергии и тепла, счетчиков расхода горячей и холодной воды, газа, а также соответствующих приборов-регуляторов в отопительных системах.
Ввод в эксплуатацию новых объектов строительства без указанных приборов и систем учета и регулирования расхода топливных и энергетических ресурсов не должен допускаться.
На втором этапе энергосбережения целесообразно вкладывать инвестиции в совершенствование технологического процесса у производителей, транспортных организаций и потребителей энергии.
Оба эти этапа позволяют снизить потребление энергии до 30 % и оказываются более эффективными, чем ввод в строй новых энергетических мощностей.
3 Приборы учета тепла
В настоящее время разработан и производится широкий спектр приборов учета тепла на базе электромагнитных, ультразвуковых, турбинных, вихревых расходомеров, выпускаемых как отечественными предприятиями, так и рядом зарубежных компаний. Известно, что установка потребителем приобретенных за свой счет приборов учета тепла позволяет упорядочить расчеты с энергоснабжающей организацией, и только за счет этого обеспечить потребителю экономию средств. Однако сама по себе установка теплового счетчика не является регулятором потребления тепла, а только дает стимул к выявлению имеющихся недостатков и наведению порядка как в системах производства и передачи тепла, так и его потребления, делает экономически выгодным внедрение систем автоматического регулирования потребления тепла на отопление.
Даже в правильно рассчитанных и отрегулированных по расчетному расходу теплоносителя, с соблюдением температурного графика регулирования тепловых сетей центрального отопления городов имеются значительные резервы экономии тепла. Таковыми могут быть:
- учет изменения температуры наружного воздуха;
- учет поступлений тепла за счет лучевой энергии солнца в дневное время,
- учет бытовых выделений тепла, возможность ночного снижения температуры в помещениях;
- уменьшение расхода теплоносителя;
- уменьшение потребления тепла при завышении температурного графика в тепловых сетях централизованного отопления;
- использование систем «теплых полов»;
- применение тепловых насосных установок.
Любые действия по экономии тепла с применением автоматических систем регулирования требуют предварительного выявления и своевременного устранения локальных недостатков (как, например, "непрогрева" отдельных отопительных приборов вследствие коррозии их внутренних поверхностей и внутренних поверхностей металлических труб стояков; образования внутренних накипей отопительных приборов с перекрытием проходных сечений; элементарные щели в окнах и дверях; некачественная тепловая изоляция стен; разбитые лестничные окна; неплотно закрывающиеся наружные и входные двери; плохо утепленные чердачные перекрытия и подвалы; неправильная вентиляция из-за отсутствия чистки вентиляционных каналов в течение многих лет и т. п.). Ликвидация этого достигается за счет надлежащего обслуживания и эксплуатации имеющегося жилого фонда и оборудования.
4 Приборы учета расхода энергоносителей и ресурсов на основе мирового опыта
Приборы учета расхода энергоносителей и ресурсов на основе мирового опыта (большинства стран Европы, в частности, в Германии и во Франции) принадлежат поставщикам соответствующих ресурсов и обслуживаются именно указанными организациями: газовые счетчики - газоснабжающими, тепловые счетчики и счетчики (приборы учета расходA) горячей воды – теплоснабжающими, счетчики электрической энергии - энергоснабжающими, счетчики холодной воды – водоснабжающими организациями. Это дает возможность гораздо легче решать вопросы унификации оборудования и его сервисного обслуживания и поверки, сбора и обработки информации и т. д.
Функциональная номенклатура приборов, необходимых для реализации приборного учета расхода горячей и холодной воды, тепла, электричества и газа, включает в себя:
расходомеры воды; расходомеры пара; счетчики воды (горячей и холодной); счетчики пара; тепловые счетчики; электрические счетчики; газовые счетчики; вычислители. Большое внимание в эксплуатации приборов учета уделяется вопросам сбора информации от них. Все поставляемые приборы, включая квартирные счетчики учета расхода воды, имеют возможность дистанционной передачи информации. Разработано программное обеспечение, которое позволяет не только передавать указанную информацию на единый диспетчерский пункт, но и производить ее анализ, например, выявлять случаи, когда подача потребителю соответствующего ресурса не осуществлялась с тем, чтобы произвести перерасчет.
В первичных преобразователях этих приборов используются разнообразные методы измерения. В настоящее время выпускаются приборы измерения расхода и количества теплоносителей (счетчики теплA), основанные на методе переменного перепада (дифференциально - манометрические). Широко применяются тахометрические приборы с преобразователями крыльчатого и турбинного типа. Все большее применение находят электромагнитные преобразователи расхода с полем возбуждения, охватывающим канал, и с преобразователями локального типа, а также ультразвуковые - с время-импульсными, доплеровскими и корреляционными преобразователями и вихревые с различными способами съема пульсаций. В последнее время для этой цели начинают применяться кориолисовые преобразователи с прямыми и изогнутыми мерными участками труб, а также приборы, использующие струйные генераторные преобразователи.
Большой интерес представляет использование приборов учета с продолжительными сроками межповерочного интервала (МПИ), т. к. он является одним из важнейших технико-экономических характеристик прибора.
Только около 30 % счетчиков воды и 40 % тепловых счетчиков имеют МПИ продолжительностью 4 года и более.
Можно с уверенностью прогнозировать, что одним из основных направлений совершенствования приборов учета в ближайшие годы станет разработка типов приборов с продолжительным МПИ. Доля типов приборов, не имеющих подвижных частей, будет увеличиваться, что приведет к изменению распределения типов приборов по методам измерения в сторону уменьшения доли тахометрических приборов.
Система регулирования позволяет: снижать температуру теплоносителя (при избыточном отоплении) во время оттепелей, в выходные дни, ночью; повышать интенсивность движения теплоносителя (для усиления отопления) в утренние часы, после выходных и праздничных дней, во время сильных морозов или недостаточной температуре теплоносителя. Таким образом, кроме экономии средств на отопление, можно поддерживать комфортный режим в помещении.
Основные источники экономии потребления тепла:
Поддержание более низкого температурного режима: в тёплое время отопительного сезона (октябрь-ноябрь, март-апрель). В эти месяцы экономия тепла в среднем составляет 25 %, что даёт среднюю экономию по отопительному сезону около 10 %; в выходные и праздничные дни потребление тепла снижается на 50 %, что даёт среднюю экономию по отопительному сезону около 10 %; в ночные часы с 20:00 до 6:00 потребление тепла снижается на 50 %. До 40 % времени приходится на ночные часы, что даёт экономию в 20 %. Итого: 100 % - (100 % - 10 %) - (100 % - 10 %) - (100 % - 20 %) = 40 % экономии. Применение мер снижения тепловых потерь: утепление теплового пункта и агрегатов внутренней системы отопления снижает потери тепла на 5 %; оклейка окон, контроль за входными дверьми, люками на чердаках, пофасадное регулирование отопления позволяет в среднем экономить 10 % тепла. Итого: 100 % - (100 % - 5 %) - (100 % - 10 %) = 15 %. Всего возможная средняя экономия тепла составляет до 50 – 55 %.
Контрольное задание для СРМ
1. Нормативная и техническая документация узла учета электрической энергии и тепла
2 Приборы учета электрической энергии
3 Энергетический надзор
4 Показатели эффективности энергосберегающего проекта
5 Дистанционные системы учета расхода ресурсов
Список литературы:
1. Праховник А.В., Розен В.П. и др. Энергосберегающие режимы электроснабжения горнодобывающих предприятий. – М.: Недра, 1985.
2. Закон РК об энергосбережении
4 Тематический план самостоятельной работы магистранта с преподавателем
| Наименование тем | Содержание | Метод обучения | Часы |
| 1 Энергоэффективность как компонент устойчивого развития Казахстана | Концепция перехода РК к устойчивому развитию | Обсуждение концепции | |
| 2 Политика и законодательство РК в области энергосбережения | Законы РК «О поддержке использования возобновляемых источников энергии», «Об энергосбережении». Закон РК «Об электроэнергетике» | Обсуждение обзора законов и имеющихся институциональных барьеров | |
| 3 Характеристика энергетических ресурсов, технологии производства электроэнергии | Эксергетическое понимание энергетической и экономической эффективности использования энергоносителей | Реферат | |
| 4 Невозобновляемые топливные и энергетические ресурсы: использование, основные направления энергоресурсосбережения | Невозобновляемые виды первичной энергии. четыре стадии трансформации первичных энергоресурсов: извлечение, добыча или прямое использование, переработка (облагораживание), преобразование, использование энергии | Оформление схемы потоков трансформации ЭР и «Структура энергетики как системы» | |
| 5 Возобновляемые источники энергии. | Ветер, вода, солнце как возобновляемые источники энергии | Реферат | |
| 6 Перспективные виды топлив и технологий | Биотехнологические методы получения энергии. Получение биодизеля из водорослей. Водородное топливо и водородные топливные элементы. | Обсуждение | |
| 7 Вторичные виды энергоресурсов | Энергоэффективность использования ВЭР (экономические, экологические и социальные аспекты) | Реферат | |
| 8 Системы доставки и распределения энергоресурсов потребителям | Технологии и организационные меры по снижению технологических потерь при транспортировке электрической энергиии и топливных ресурсов | Обсуждение информации | |
| 9 Энергосберегающий привод | Регулируемые частотные электроприводы | Контрольная работа | |
| 10 Методология проектирования энергосберегающих технологий. Энергосбережение в системах электроснабжения, электропотребления, водоснабжения и водоотведения предприятий | Рекуперация энергии и использование тепла отработанных энергетических ресурсов в теплонасосных установках | Презентация | |
| 11 Технические и технологические меры энергосбережения в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, транспорте | Бытовые и осветительные приборы с низким потреблением электрической энергии. Системы автоматического управления освещением | Обсуждение информациии | |
| 12 Энергосберегающие технологии в коммунально-бытовом хозяйстве и строительстве | Энергетически эффективные здания и сооружения. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий. Резервы энергосбережения в жилищном строительстве | Реферат | |
| 13 Энергосберегающие технологии по отраслям | Вторичные тепловые ресурсы. Энергосберегающие технологии шахтных установок. | Обсуждение информации | |
| 14 Энергоаудит и проектирование энергосберегающих мероприятий | Энергетичейкие и эксергетический балансы предприятий | Расчет | |
| 15 Учет расхода электрической энергии, тепла, пара и экономика энергосбережения | Нормирование расхода тепла. Себестоимость и тарифы на электроэнергию. Энергетический надзор. Показатели эффективности энергосберегающего проекта. Дистанционные системы учета расхода ресурсов. Меры по стимулированию экономного расхода энергоносителей | Динамика изменения тарифов и нормативов в различных зонах по статданным (таблица, график) |