т. г. ПОСПЕЛОВА с? LA ТЭК и управление им t ^ • • ' . ' Правовые и экономические , аспекты энергосбережения J Энергетический менеджмент Прикладные проблемы / и энергоэффективн^ти ^ Экология и энергосбережение STATE COMMITTEE FOR ENERGY SAVING AND ENERGY SUPERVISION OF THE REPUBLIC OF BELARUS TATYANA POSPELOVA THE FUNDAMENTALS OF ENERGY SAVING Minsk, «Technoprint» 2000 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ НАДЗОРУ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Т. Г. ПОСПЕЛОВА ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Минск, «Технопринт» 2000 ТадК 620.9(476) пео^ Поспелова Т. Г., Основы энергосбережения. - Мн.: УП «Технопринт», 2000. - 353 е.- ISBN 985-6582-94-6 Изложены современная концепция, основные понятия и принципы эффективного энергоиспользования, рассматриваются механизмы и способы энергосбережения в условиях рыночной экономики, анализируется мировой опыт, состояние и перспективы энергосбережения в Республике Беларусь. Рецензенты; директор ГП БелТЭИ, к. т. и. Ф. И. Молочко, инженер В. И. Новыш Научный редактор: директор ГП БелВИЭЦ, к. т. н. В. В. Кузьмич Издано при участии УП "Белэнергосбережение " ISBN 985-6582-94-6 О Поспелова Т. Г., 2000. О УП «Технопринт», 2000. о ПРОБЛЕМАХ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПРЕДЛАГАЕМОЙ КНИГЕ в современном мире условием сохранения и развития цивилиза- ции на Земле стало обеспечение человечества достаточным количеством топлива и энергии при все возрастающих материальных и духовных потребностях людей, сложности экологических проблем. Ограничен- ность запасов традиционных топливно-энергетических ресурсов заста- вила обратиться к энергосбережению как одному из основных элемен- тов современной концепции развития мировой энергетики. Энергосбережение означает переход к энергоэффективным техно- логиям во всех отраслях экономики, включая топливно-энергетический комплекс и, прежде всего, энергоемкие отрасли, а также коммунально- бытовой сектор. Энергосбережение означает рациональное энергоис- пользование во всех звеньях преобразования энергии - от добычи пер- вичных энергоресурсов до потребления всех видов энергии конечными пользователями, т. е. эффективные технологии производства, передачи, распределения и потребления энергии, максимальное использование возобновляемых источников энергии. Проблемы энергосбережения ак- туальны и решаются во всех странах, но при общем содержании конк- ретные способы и пути решения диктуются национальными, природ- но-геологическими и социально-экономическими особенностями и условиями каждой страны. 6 Основы энергосбережения В Республике Беларусь в одной из первых из бывших республик Советского Союза была осознана необходимость энергосбережения и возведена в ранг государственной политики. Для решения проблем энер- госбережения разработана концепция, приняты Закон об энергосбере- жении, система государственных программ и создана республиканская система управления энергосбережением, верхним звеном которой является Государственный комитет по энергосбережению и энергети- ческому надзору. За истекшее пятилетие сформировалась и успешно развивается комплексная система энергосбережения: широкая прави- тельственная поддержка, привлечены лучшие силы инженерно-техни- ческого потенциала страны, учтены зарубежный опыт и местные усло- вия, найдены действенные социально-экономические, психологические рычаги и стимулы рационального расходования энергоресурсов как на предприятиях, так и на бытовом уровне. В республике разработаны и внедряются новые технические энергосберегающие решения, органи- зована передача передовых технологий из-за рубежа, проводится актив- ная информационно-рекламная работа. С самого начала поставлена и решается задача создания комплексной непрерывной системы образо- вания в области энергосбережения - от закрепления на подсознатель- ном уровне в дошкольном возрасте навыков бережного, рачительного отношения к энергии до подготовки высококвалифицированных менед- жеров по энергосбережению и инженеров, способных находить энерго- сберегающие решения в своей профессиональной деятельности. Учеб- ный центр ГП «Белэнергосбережение» координирует и проводит систематическую работу по подготовке и переподготовке кадров с уче- том новейших отечественных и зарубежных технологий энергосбере- жения. Издается республиканский журнал «Энергоэффективность», начато издание серии книг по энергосбережению. В их числе - широ- кий спектр от научно-популярных познавательных до серьезных учеб- ных пособий и монографий. Настоящая книга доктора технических наук, профессора Т. Г. Поспеловой рекомендуется в качестве учебника по курсу «Ос- новы энергосбережения». Она представляет собой первое подобное издание как в нашей республике, так и в странах ближнего зарубежья. Это достаточно серьезное и глубокое изложение научно-технических основ, современных состояния и тенденций в области энсргосбереже- о проблемах энергосберелсения и предлагаемой книге пш, учитывающее мировой опыт, реальные достижения и задачи в на- шей республике. Достоинством книги следует считать системность, ясность и простоту изложения. Нельзя не отметить оригинальность подхода к подаче материала и наличие интересных результатов собствен- ных исследований автора. Так, впервые уделено значительное внима- ние энергетическому менеджменту как одному из важных механизмов энергосбережения, правовым и экономическим аспектам. Энергосбере- жение - чрезвычайно широкая область прикладных знаний. Книга дает представления и сведения по его основным разделам, вполне отражает мировые тенденции, состояние и перспективы энергосбережения в Рес- публике Беларусь. На наш взгляд, книга будет интересна и полезна ши- рокому кругу читателей: инженерам всех профилей, менеджерам, пре- подавателям, аспирантам, студентам. Порядок и стиль ее изложения таков, что позволяет не обязательно читать все подряд, а лишь то, что интересно и нужно данному читателю. Хочется надеяться, что книга будет способ- ствовать росту знаний и культуры в области энергосбережения, что необ- ходимо для устойчивого экономического развития нашей республики. А. А. САВАНОВИЧ, заместитель председателя Государственного комитета по энергосбережению и энергетическому надзору. Посвящается моим родителям и учителям: светлой памяти моей матери - доктора технических наук, профессора ФЕДОРОВОЙ ИРИНЫ АНАТОЛЬЕВНЫ и моему отцу - доктору технических наук, профессору, заслуженному деятелю науки и техники РБ ПОСПЕЛОВУ ГРИГОРИЮ ЕФИМОВИЧУ,- преданность которых энергетической науке и самоотдача в педагогической деятельности могут служить примером для молодежи ОТ АВТОРА Настоящая книга является учебником по дисциплине «Основы энер- госбережения», введенной в учебные планы, по которым обучаются сту- денты технических и экономических специальностей Республики Бе- ларусь. Введение этой дисциплины связано с актуальностью проблем рационального пользования энергоресурсами для стабильного и посту- пательного развития национальной экономики и реализацией Государ- ственной программы «Энергосбережение». В книге излагаются в едином плане основные сведения в области теоретических основ и практических механизмов энергосбережения, не- обходимые инженерам, экономистам и менеджерам для осуществления их профессиональной деятельности. Кроме основного назначения настоящая книга может служить учеб- ным пособием для студентов специальности Т 22.01 «Энергетический От автора W менеджмент и энергоэффективные технологии». Автор надеется, что ее труд будет полезен также для инженеров и аспирантов. Достаточное энергопроизводство - условие существования, движи- тель человеческой цивилизации, основа ее экономического и социаль- ного прогресса. Наша жизнь немыслима без света и тепла в квартирах, без современных средств связи, компьютеров, бытовых устройств. Без энергоресурсов остановится любое производство, не сможет прийти в движение ни один вид транспорта. Экономический рост и увеличение численности населения - два ос- новных фактора, которые определяют рост энергопотребления на Земле. Согласно прогнозам, прирост мирового валового продукта ожидается в среднем около 3% в год, прирост объема энергопотребления - 2% в год. Численность населения также возрастет существенно, но интенсивность се роста составит меньше половины от интенсивности экономического роста. Это позволяет ожидать существенного улучшения благосостояния отдельных людей. Но как уровень потребления энергии на человека, так и его качественный состав по видам энергии зависит от экономического развития стран и персональных доходов отдельных людей. Энергопроизводство и энергопотребление - два неразрывно свя- занных полюса современной экономики, определяемые ее структурой, национальными историей и особенностями, ее социальной направлен- ностью в различных странах. В то же время, они определяют возмож- ности и пропорции ее дальнейшего развития и, в конечном счете, место данного государства в современном мире, уровень жизни и благососто- яние его граждан. Развитие энергопроизводства для удовлетворения потребностей на- родонаселения планеты в энергии связано с проблемами экологии. Объекты энергетики дают до трети всех выбросов в окружающую сре- ду окислов азота и серы. Сжигание топлива переводит природный кис- лород в углекислый газ, угрожая Земле парниковым эффектом, а атом- ные станции в случае аварий - радиоактивным заражением. В обозримой перспективе не ожидается кардинальных изменений в способах получения и преобразования энергии. Рост энергопотребле- ния в основном будет удовлетворяться за счет традиционных энергоис- точников: электростанций, котельных установок, двигателей внутрен- него сгорания, реактивных двигателей и т. п. По-прежнему будет 10 Основы энергосбережения сжигаться органическое топливо: нефть, газ, уголь, древесина, - исполь- зоваться ядерное топливо. Поэтому экология предъявляет жесткие тре- бования к темпам развития традиционной энергетики. В этих условиях единственный путь развития человечества - гар- моничное сочетание его экологических и материальных потребностей, стремления сохранить окружающую среду для будущих поколений и желания получить сегодня все блага промышленной цивилизации. Ос- нова такой гармонии - рациональное энергообеспечение общественно- го развития на основе сопоставления принятых обществом показателей качества жизни и экономико-экологических издержек, неизбежных при достижении этих показателей. Таким образом, рациональное энергоиспользование, энергосбере- жение - забота всего человечества, процесс, требующий сотрудниче- ства, согласованных действий всех стран и народов. Принимая во внимание международное значение энергосбереже- ния, следует подчеркнуть его значение для стабильного социально-эко- номического развития, для обеспечения энергонезависимости и энер- гобезопасности отдельных стран. Республика Беларусь относится к числу государств, которые недо- статочно обеспечены собственными топливно-энергетическими ресурса- ми, вынуждена импортировать 85% потребляемых энергоресурсов. Так что потенциал энергосбережения, оцениваемый в 30-40%, является важ- нейшим резервом, существенным источником энергии в топливно-энер- гетическом балансе экономики страны. Кроме того, внедрение энергоэф- фекшвных технологий, энергосберегающего оборудования позволит резко поднять качество выпускаемой продукции, снизит энергетическую со- ставляющую в ее себестоимости, будет способствовать конкурентоспо- собности белорусской продукции на мировом рынке. По сути, энергосбе- режение - одно из кардинальных условий становления Беларуси как независимого индустриально и аграрно развитого государства. В Беларуси принят Закон «Об энергосбережении», разработана и внедряется система республиканских, отраслевых и региональных про- грамм энергосбережения. Проводится целенаправленная государствен- ная политика по повышению эффективности использования топливно- энергетических ресурсов, решению организационных, технических, экономических, нормативно-правовых проблем по приоритетным направ- От автора W лениям энергосбережения. Координация всей этой деятельности, ее идей- ное, организационное, методическое обеспечение, контроль осуществля- ются Государственным комитетом по энергосбережению и энергетичес- кому надзору (Госкомэнергосбережение) во главе с его председателем Л. А. ДУБОВИКОМ, который инициировал и организовал комплекс- ный межотраслевой подход к энергосбережению в республике. Проблема энергосбережения - межотраслевая, так как требует ре- шения целого комплекса межотраслевых задач. Реструктуризация эко- номики в целом, ее отдельных отраслей, выявление и реализация энер- госберегающего потенциала в каждой отрасли, на каждом предприятии, переориентация психологии потребителей на эффективное пользование энергоресурсами, проектирование технологических процессов и про- изводственных систем с учетом энергосберегающих требований и норм, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования, оптимиза- ция режимов их эксплуатации, создание автоматизированных систем учета, контроля и регулирования энергопотоков невозможны без квали- фицированного научно-инженерного обеспечения. По инициативе Госкомэнергосбережения для успешной реализации энергосбережения как приоритетного направления государственной эко- номической политики в республике создается система многоуровнево- го образования по проблемам рационального энергоиспользования. Дис- циплина «Основы энергосбережения» введена в учебные планы подготовки менеджеров и инженеров всех специальностей. Открыта подготовка специалистов - инженеров-менеджеров по специальности «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент». По- ставлена задача качественно нового уровня образования инженерного корпуса в области энергосбережения с учетом сегодняшних задач госу- дарства, отечественного и зарубежного опыта, современных тенденций мирового развития. Настоящая книга - одна из первых в числе необходимых для реше- ния этой задачи. Цель книги - связать основы энергосбережения как общетехничес- кую дисциплину с их практическим применением в работе инженера и менеджера, дать конкретный аппарат для принятия и внедрения энерго- эффективных решений. Важно сформировать у будущих специалистов глубокое многогранное понимание энергосбережения как процесса, как 12 Основы энергосбережения СЛОЖНОЙ межотраслевой системы, его места в становлении и развитии государства. Задача инженера любой специальности, менеджера - обеспечить ре- ализацию государственной политики энергосбережения, для этого в про- цессе обучения необходимо овладеть особым мышлением для выявле- ния энергосберегающего потенциала в соответствующей отрасли экономики, овладеть способностью творческого поиска энергоэффектив- ных решений, методами и механизмами их внедрения, создания психоло- гической настроенности на энергосбережение в руководимом им коллек- тиве. Другими словами, современные специалисты должны планировать, организовывать, мотивировать и контролировать внедрение энергосбе- регающих технологий и мероприятий, т.е. владеть элементами энергети- ческого менеджмента. Данный курс разрабатывался автором на протяжении ряда лет и является результатом обобщения передового отечественного и зарубеж- ного опыта, а также оригинального материала самой автора и ее аспи- рантов. Автор благодарен аппарату Госкомэнергосбережения за предо- ставленные материалы и консультации, прежде всего заместителю председателя Комитета А. А. САВАНОВИЧУ, своим коллегам из Бело- русской государственной политехнической академии, профессору Высшей технической школы Франции «Ecole des Mines de Paris» Mr. J, ADNOT и профессору университета «PARIS-7» М. J. ARDITI за плодотворные обсуждения и обмен мнениями. Автор благодарит заме- стителя председателя Госкомэнергосбережения В. Г. ФЕДОСЕЕВА и директора НИГП БелТЭИ к. т. н. Ф. И. МОЛОЧКО за внимательное чтение книги и замечания, способствовавшие ее улучшению, директо- ра ГП БелБИЭЦ к. т. н. В. В. КУЗЬМИЧА за научное редактирование книги и полезные советы, а также директора РОЦ БГПА профессора Е. П. САПЕЛКИНА за консультации по вопросам общего менеджмента. Теоретические основы энергосбережения рассматриваются в кни- ге только в той мере, в какой они нужны для понимания экономических инструментов и технических решений. Автор стремилась к простому и наглядному изложению материала, ориентируясь на объем знаний сту- дентов 2-го года обучения в соответствии с действующими учебными планами и программами в вузах Республики Беларусь. В этом отноше- нии помог опыт преподавания автором курса «Основы энергосбереже- От автора W ния» студентам специальности Т 22.01 БГПА, учтены особенности вос- приятия и усвоения ими материала, а также многолетний опыт консуль- тирования студентов энергетических специальностей по дипломным проектам. Каждая глава книги начинается краткой постановкой целей перед читателем и заканчивается резюме, контрольными вопросами и заданиями, которые могут использоваться для самопроверки и более глубокого, осознанного владения приобретенными знаниями. Начало XXI века - рубеж, определяющий стратегические измене- ния в мировой энергетической ситуации: происходит передел сфер вли- яния в мировой экономике, появляются новые рынки (интенсивно раз- вивающиеся индустриальные государства, в том числе страны СНГ, энергетические пулы, киберрынки) и новые их участники (компании, специализирующиеся на торговле энергией, компании по энергетичес- кому сервису и т. п.), формируется принципиально новая рыночная среда (либерализация промышленности, жесткая конкуренция энергопроиз- водителей, разнообразие видов энергоносителей, возможности выбора энергопроизводителя энергопотребителями, жесткие экологические условия), распространяются определяющие технический прогресс ин- новационные технологии (модульные маломасштабные технологии, ком- муникативный интерфейс потребителя, силовая электроника, газовые микротурбины и т. д.). Для активного участия государства в этом мировом процессе, орга- нического сосуществования в нем, успешного бизнеса необходимо вла- деть современным экономическим мышлением, современной системой взглядов на энергетическую ситуацию в мире и изучить ключевые фак- торы успеха. Именно с этих позиций активного участия будущих бело- русских инженеров и менеджеров в деловом мире исходила автор при подготовке и написании настоящей книги. В то же время, мы старались бережно относиться к отечественному опыту в области энергетики и энергосбережения и основывались на известных многочисленных тру- дах советских и белорусских ученых и инженеров в этой области. Осознавая чрезвычайное многообразие и сложность затронутых проблем, постоянное их развитие, автор будет весьма благодарна за все конструктивные замечания и пожелания для улучшения данной книги. ГЛАВА 1. ЧТО ТАКОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ? ИСТОРИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ КАК ЧАСТЬ ОБЩЕГО МЕНЕДЖМЕНТА: планирование, организация, мотивация, контроль оптимального использования энергии ИСТОРИЯ ЭНЕРГОИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ГЛОБАЛЬНАЯ ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИКОЙ: энергосбережение во всех элементах жизнедеятельности человеческого общества ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Дать определение энергетического менеджмента, объяснить его цели и функции специалиста по энергоменеджменту. 2. Проследить, какие источники, способы преобразования и виды энер- гии использовало человечество на отдельных этапах историческо- го развития. 3. Понять и объяснить связь между развитием человеческой цивилиза- ции и потреблением энергии. 4. Определить содержание задачи управления энергетикой с позиций дальнейшего развития человеческого общества и показать значе- ние энергосбережения в ее решении. fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 15 1.1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ КАК ЧАСТЬ ОБЩЕГО МЕНЕДЖМЕНТА Согласно классическому определению, управление (управленчес- кая деятельность, менеджмент) - это процесс планирования, организа- ции, мотивации и контроля, необходимый для того, чтобы сформулиро- вать и достичь целей управляемой организации [1]. Основная цель менеджмента называется миссией менеджмента, другие цели выступа- ют в качестве подцелей. Отметим также, что под организацией здесь и далее, как это принято в менеджменте, понимается любое объединение людей для единой экономико-хозяйственной деятельности: междуна- родные объединения, государства, предприятия, фирмы, учреждения и т.д. Менеджеры (люди, занимающиеся управленческим трудом) зани- мают должности руководителей организационных подразделений и выполняют управленческие функции (по Минцбергу - 10 ролей; Henry Mintzberg. The Nature of Managerial Work, 1973), классифицируемые на три категории: межличностные роли, информационные и роли по при- нятию решений. Условием цивилизации человечества всегда было и остается исполь- зование энергии. Отрасль теоретических и прикладных знаний об использовании энергии называется энергетикой. Под использова- нием энергии понимается производство, преобразование, транспорт, распределение и применение энергии. В процессе развития человечеству требуется все большее количе- ство энергии. Однако запасы традиционных видов энергоресурсов ог- раничены, причем с течением времени степень ограничения возраста- ет. Пагубность влияния их использования на окружающую среду как среду обитания человечества становится все значительней. Во всем мире экологическим последствиям увеличения энергопотребления уделяет- ся все больше и больше внимания. Организация рационального энерго- потребления с минимальным экологическим влиянием при рачитель- ном экономном использовании первичных энергоресурсов и разумно достаточном удовлетворении технологических и бытовых потребнос- тей во всех видах и формах энергии становится общей заботой челове- чества. 16 Основы энергосбережения Таким образом, выявляется важнейшая проблема - проблема энергообеспечения и рационального энергопотребления, решение которой есть непрерывный динамический процесс, требующий со- гласованных одновременных действий всех государств, организа- ций и отдельных людей и включающий как технические, так и социально-экономические аспекты. Решение этой проблемы со- ставляет основную суть и цель энергетического менеджмента - новой отрасли знаний и опыта человека, бурное формирование кото- рой мы сегодня наблюдаем. Эта отрасль аккумулирует многовековой опыт и прогресс человечества по использованию энергии и достиже- ния современного менеджмента как сформировавшейся системы тео- ретических знаний, практических методов и инструментария управ- ления. Зародившись в индустриально развитых странах Западной Европы, в Японии, США в 60-70-х гг. как результат преодоления энер- гетического кризиса, активно развивающаяся сегодня в бывших соци- алистических странах для новых социально-экономических условий, новая самостоятельная система - синтез гуманитарных и техничес- ких знаний и опыта - энергетический менеджмент формируется на стыке менеджмента и технологий. Причем, поскольку энергопот- ребление - техническая основа любого технологического процесса, то следует иметь в виду технические знания и опыт, аккумулирован- ный во всех отраслях экономики. Итак, энергетический менеджмент - методологическая наука с практическим инструментарием для осуществления процесса уп- равления использованием энергии, т. е. планирования, организа- ции (внедрения), мотивации, контроля оптимального использова- ния всех видов и форм энергии при целесообразном удовлетворении потребностей человека (организации) и минимальном отрицатель- ном влиянии на окружающую среду. В определении энергетического менеджмента обнаруживаются все элементы процесса управления: планирование, организация, мотивация, контроль, - присутствующие в определении общего менеджмента и фор- мулируется цель энергетического менеджмента, которая является под- целью миссии общего менеджмента, - удовлетворение потребностей организации в энергии при минимуме отрицательного влияния на ок- ружающую среду. Следовательно, энергетический менеджмент следует fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 17 рассматривать как составную часть, как обязательный элемент менед- жмента, что показано на схеме рисунка 1.1. Методы и результаты энергоменеджмента как прикладной науки не- обходимы для успешного функционирования любой организации, начи- ная от международных образований, государств и кончая семьей, любой отрасли экономики. Энергетический менеджмент осуществляется на всех вертикальных и горизонтальных уровнях управления организаций. Специалист по энергетическому менеджменту - человек, выполня- ющий управленческие функции для достижения целей энергетическо- го менеджмента как подцелей миссии менеджмента в данной организа- ции. Чтобы организовать эффективное и щадящее по отношению к окружающей среде потребление энергии, нужны систематические и ос- новательные знания для триединых действий в области технологии, организации и поведения. Специалисты по энергетическому менеджменту должны обладать определенным мировоззрением и широким спектром социальных, пси- хологических, экономических и технических знаний. Эти специалисты необходимы на всех уровнях управления во всех организациях. В странах Европейского Союза, в США, Японии уже сложилась кадровая структура энергетического менеджмента, определились фун- кциональные обязанности и права при достаточно высоком уровне энер- гоменеджмента и его специфике в каждой стране и организации. Ана- лиз опыта этих стран показывает, что без государственных политики и программ энергосбережения, без создания системы энергетического ме- неджмента невозможно преодолеть экономический кризис и достичь стабильного социального и экономического развития. Активно разви- вается энергетический менеджмент в нашей республике и других стра- нах СНГ. Образование Государственного комитета по энергосбере- жению и энергонадзору в 1993 году, возглавляющего и координирующего работу по энергосбережению в республике, при- нятие Государственной программы «Энергосбережение» в 1995 году и Закона об энергосбережении в 1998 году - узловые, важнейшие элементы системы энергоменеджмента. Активная организационная и практическая работа по реализации принятых концепций и программ, внедрение энергоэффективных технологий вывели Республику Беларусь на передовые позиции в области энергосбережения среди других стран 18 Основы энергосбережения МЕНЕДЖМЕНТ МИССИЯ= ± целей i цель i - энергетическая политика Энергетический менеджмент (управление) концепции I Теория + праю-ическии методики ^ ^ методы, средства | ИНСТрумеНТариИ процессов: Планирование + организация + + мотивация + контроль энергосбережения - оптимального использования энергии: производгства, преобразования, транспорта, распредгеления, применения цели: 1) разумное удовлетворение потребностей организации в энергоресурсах; 2) минимальное отрицательное влияние на окружающую среду Рис. 1.1. Соотношение понятий «менеджмент - энергетический менеджмент — энергосбережение». fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 19 СНГ. Причем энергоэффективные технологии понимаются в широком смысле - как практический инструментарий процесса управления эф- фективным использованием энергии, т. е. совокупность методик и средств в области организации, технологии (технические решения кон- струкций и производственных процессов) и поведения. Энергетический менеджмент, являясь частью общего менеджмен- та, повторяет его иерархические структуры. Следует различать энерго- менеджмент макроуровня: на международном уровне, в стране, об- ласти, городе, в отрасли экономики и т. п. - и энергоменеджмент микроуровня: внутри предприятия, учреждения, фирмы, в семье. Цели энергетического менеджмента различны по своему содер- жанию для организаций разных иерархических уровней: - на межгосударственном уровне - сохранение и рациональное использование мировых запасов энергетических ресурсов, поиск новых источников и форм энергии, поддержание и сохранение окружающей среды (Sustainable Development) для следующих поколений; - на государственном (национальном) уровне - энергетическая независимость и безопасность, а также для стран СНГ - переход от энер- гозатратной к энергоэффективной экономике; - на отраслевом уровне (энергетика, строительство и т.д.) - энер- гоэффективное и экологически безопасное функционирование отрасли в рамках национальной экономики; - на уровне области, города - минимум затрат энергоресурсов для обеспечения рациональных комфортных инфраструктур, качества жиз- ни населения при соблюдении экологических норм; ~ на уровне отдельной фирмы, предприятия - достижение ми- нимальной энергетической составляющей в себестоимости продукции и обеспечение конкурентоспособности продукции по энергетическим и экологическим характеристикам на внутреннем и мировом рынках; - на уровне семьи - минимальный счет за потребление энергии при обеспечении комфортных условий жизни. На каждом из этих уровней предусматриваются свои концепция и технология (методики, средства, способы) энергосбережения. 20 Основы энергосбережения 1.2. ИСТОРИЯ ЭНЕРГОИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ История энергетики насчитывает тысячелетия. На каждом новом этапе исторического развития усложнение хозяйственной деятельнос- ти человека неизбежно приводило к нехватке энергии, к противоречию между желаемым и возможным. Для преодоления противоречия необ- ходимо было находить новые источники сил и энергии. Проблема энер- гии - одна из важнейших глобальных проблем, в решении которой заинтересованы все народы, все страны мира. Первый в истории человечества энергетический кризис разразился во II тысячелетии до нашей эры. Тогда единственными источниками энергии были собственная сила человека и сила животных. Выход из этого кризиса был найден в использовании мускульной силы рабов. Раз- вивались ремесла, техника: появились приспособления для увеличения «силовых» возможностей человека - блоки, рычаги, катки и х п. Встречались в те давние времена и с энергетическими проблемами, похожими на современные. Исследования археологов в древнем горно- промышленном и металлургическом центре Востока - Древнем Египте установили, что выплавка меди там внезапно прекратилась примерно за 1000 лет до нашей эры. Хотя до этого в течение 1000 лет не менее 1000 печей плавили металл, причем в качестве топлива использовали древесный уголь из стволов пальм, там произраставших. Когда пальмо- вые леса близ месторождения были вырублены, топлива стало не хва- тать - «локальный энергетический кризис» привел к прекращению про- изводства металла. С крахом рабовладельческого строя кончилась эпоха «живой энер- гетики», и человечество должно было искать новые источники энергии. Прежде всего, люди обратили свои поиски к источникам, которые все- гда были перед их глазами - к текущей воде и к ветру. Парусные суда, водяные колеса, мельницы, ветряные мельницы нашли применение уже в Древней Греции и в период Римской империи. Новый, феодальный строй вызвал к жизни и новую технику, основными энергетическими источниками становятся сила воды и ветра, более продуктивно исполь- зуется сила животных, меняется энергетическая база производства: для fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 21 Приведения в движение самых разнообразных станков и механизмов широко используются водяные колеса. К середине XVIII в. водяные ко- леса распространились по всей Европе, вокруг них строятся фабрики, возникают города. Развивающаяся промышленность (ткацкая, металлур- гическая, горное дело, металлообрабатывающая) требовала все больше и больше энергии. В поисках возможных источников энергии люди на- стойчиво пытались создать машины, которые работали бы сами по себе, - вечные двигатели. Навязчивая идея не умерла и до настоящего време- ни, хотя и развенчана наукой. Великим изобретением, предоставившим человечеству необходи- мую энергию и возможность дальнейшего прогресса, стало изобрете- ние паровой машины и ее распространение в XVIII в. Здесь нельзя не отметить заслуги нашего соотечественника - И. И. Ползунова. С изоб- ретением паровой машины человек научился превращать в движение, в работу теплоту, запасенную в угле, дереве, торфе. Однако серьезные недостатки паровых машин: низкий коэффициент полезного действия, большие размеры машины, необходимость подвоза топлива, сложный привод станков (передача движения от машины к станкам), большое количество выделяемой сажи - требовали искать другие, новые источ- ники энергии, новые способы ее получения и преобразования. Наступает век электричества. Открытие вольтовой дуги, электри- ческоП) освещения русским электротехником В. В. Петровым положи- ло начало практическому использованию электричества. В 1831 г Майкл Фарадей изобрел электрогенератор, а за 10 лет до этого - электродвига- тель. Электрические машины совершенствовались. Резкий рывок в их развитии - изобретение русским ученым М. О. Доливо-Добровольским нового типа машины - трехфазного асинхронного двигателя, работаю- щего на переменном токе. В начале - середине XX в. электрификация стала основным факто- ром увеличения производительности труда и условием повышения уровня благосостояния народа. В эти годы в Советском Союзе были построены крупнейшие в мире тепловые, атомные, гидравлические элек- тростанции, сооружены линии передачи электрической энергии высо- кого и сверхвысокого напряжения, созданы мощные энергосистемы, разработаны новые способы производства (управляемая термоядерная реакция, магнитогидродинамический генератор, сверхпроводниковые 22 Основы энергосбережения турбогенераторы и т. д.), преобразования и передачи электроэнергии. Были созданы также мощные системы нефте- и газоснабжения. Элект- роэнергетика и энергетика в целом в СССР занимали передовые пози- ции в мире и долгое время обеспечивали стабильность его экономики. Однако недостатки социалистического хозяйствования, несмотря на ряд достоинств, отразились на структуре и способах развития топливно- энергетического комплекса. Гигантомания, высокая металле- и энерго- емкость, чрезмерная централизация, директивность и авторитарность в развитии энергетики, игнорирование законов рыночной экономики не- избежно привели в 90-ые гг к неудовлетворительным энергетическим показателям и неэнергоэффективности экономики в целом на фоне уже преодолевших энергетический кризис США, Японии, стран Западной Европы, к физическому и моральному старению энергетического обо- рудования, к отсутствию инвестиций на его обновление. После распада СССР новые независимые государства СНГ оказались в условиях жестокого экономического и, как следствие, энергетического кризиса. Работавшие в рамках уникальной Единой Энергетической Сис- темы региональные энергосистемы вынуждены были адаптироваться к новым экономическим и техническим условиям функционирования. 1.3. ГЛОБАЛЬНАЯ ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИКОЙ Развитие человеческого общества, его успехи на пути цивилизации и прогресса прямо связаны с повышением производительности труда и улучшением материальных условий жизни людей. Необходимое усло- вие научно-технического и социального прогресса состоит в увеличе- нии количества потребляемой энергии и освоении новых, более эффек- тивных ее видов. Энергетические проблемы возникали, как выше показано, на всех стадиях человеческого общества, и всякий раз усилия ученых, инженеров, изобретателей помогали решать эти проблемы. Процесс потребления энергии на нашей планете исторически проте- кал крайне неравномерно. Ориентировочное представление о нем может дать рис. 1.2, на котором показано изменение расхода энергии человече- fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 23 ^ Века IX XIX XX ( 1 9 0 0 г.) XXI Рис. 1.2. Динамика потребления энергии на Земле и развития цивилизации человечества. ством во времени. Кривая указывает на резкое возрастание потребления энергии начиная с XX в. Человечество за всю историю своего существо- вания израсходовало около 900-950 тыс. ТВт-ч энергии всех видов, при- чем почти 2/3 этого количества приходится на последние 40-50 лет. Характерна также неравномерность в потреблении энергии различ- ными странами и на душу населения. В доисторическую эпоху каждый человек, использовавший свою мускульную силу и энергию впервые зажженного костра, тратил примерно одинаковое количество энергии. Приближенно можно считать ее распределение в те далекие времена равномерным - 1:1; в настоящее время неравномерность потребления энергии на душу населения стала огромна: для различных стран она выражается отношением 1:40. Неравномерность в потреблении элект- роэнергии еще больше. Так, на одного жителя в 1996 году приходилось: в Норвегии - 21,3510^ МВт ч; в США - 10,5103-11,5103 МВт ч; в странах ЕС - 4,710М,8-103 МВт-ч; в России - в 1990 г.-5,9-103 мВт-ч; в 1993 г.-4,7-10' МВт-ч; в Беларуси - в 1990 г.- 4,010з МВт ч; в 1993 г.- 2,810з МВт ч; в Индии - 0,18103 МВт ч; в Бурунди (Африка) - 0,011 • 10' МВт ч. 24 Основы энергосбережения Увеличение расходуемой энергии связано с развитием цивили- зации, расширением, углублением знаний человека об окружающем мире. Объем знаний со временем увеличивается по мере того, как раз- вивается культура - искусство, науки и т.д. Обеспечение энергией - это необходимая основа для того, чтобы человек мог творчески создавать новую технику, заниматься науками, искусством, литературой - всем тем, что обобщенно называется культурой. Приближенно знания, отра- жающие уровень развития цивилизации, можно оценить количеством накопленной информации, измеряемой условной единицей - байтом. Потребление энергии и накопление информации имеют примерно оди- наковый характер изменения во времени, как это видно из рис. 1.2, где штриховой линией изображена зависимость накопления человечеством информации, отражающего уровень развития его цивилизации, во вре- мени [3]. Очевидно, что рост потребления энергии человечеством и развитие его цивилизации - исторически взаимосвязанные и взаи- мообусловленные процессы. Большую тревогу вызывает загрязнение атмосферы, вызванное эк- сплуатацией энергетических установок, изменение ее газового состава, обусловленное сжиганием больших количеств органического топлива, загрязнение мирового океана, истребление лесов, затопление суши при сооружении ГЭС, тепловое загрязнение водоемов ТЭС, потенциальная радиационная опасность АЭС, общее изменение теплового баланса пла- неты. Поэтому планирование, проектирование энергетических сис- тем и объектов, их развитие и эксплуатация должны осуществляться с учетом влияния на окружающую среду. Необходимо учитывать тес- нейшее взаимодействие искусственных энергетических систем, созда- ваемых человеком, с естественными системами природы. В современ- ных условиях при оценке возможных сценариев развития энергетики влияние на окружающую среду из ряда ограничений переходит в число основных критериев выбора среди технически и экономически осуще- ствимых вариантов развития. Требуется выполнять систематичес- кий анализ экологических последствий сценариев развития энер- госистем, энергоиспользования на транспорте, энергоемких производств с учетом полного цикла оборота энергоносителей - от добычи, транспортировки до утилизации отходов. Сегодня разрабо- таны методики такого анализа с количественной оценкой в натураль- fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 25 ных И денежных единицах как постоянного влияния на окружающую среду, так и результатов чрезвычайных процессов и аварий. При расче- тах экологического риска выполняется учет динамики влияния во вре- мени, по расстоянию, направлениям, по социально-экономическим и демографическим условиям. Рассмотренные глобальные энергетические проблемы, решение которых - условие сохранения и дальнейщего развития человеческой цивилизации, требуют, с одной стороны, поиска и разработки новых эффективных и экологически чистых источников энергии, с дру- гой - организации оптимального управления развитием и эксплуа- тацией существующих энергопроизводящих, энергопреобразующих и энергопотребляющих систем. Управление энергетикой должно осуществляться как с учетом вли- яния ее на биосферу, так и с учетом ее социальных функций (воздей- ствия на благосостояние, культуру и т. п.), потребностей в энергии про- мышленности, транспорта и других отраслей экономики. В этой связи кардинальным направлением энергетической политики практически во всех странах мира становится политика энергосбережения, которая по своей сути объединяет оба указанные направления решения энергети- ческих проблем. Тогда существо глобальной задачи управления энер- гетикой можно определить как осуществление энергосбережения во всех элементах жизнедеятельности человеческого общества. Что же такое энергосбережение? Энергосбережение - это процесс, в ходе которого сокращается потребность в энергоресурсах и энергоносителях в расчете на еди- ницу конечного полезного эффекта от их применения. При производстве материальных благ и услуг потребляется только та часть энергии, которая способна совершать работу. Поэтому энерго- сбережение сводится не только к сбережению энергии, но и к обеспече- нию условий для максимально эффективного ее использования. Про- блема энергосбережения является ключевой для решения долгосрочных задач развития энергетики. От ее решения зависят пропорции распре- деления материальных благ и трудовых ресурсов, а следовательно, тем- пы роста благосостояния народа и состояние природной среды. Прогнозные оценки масштабов энергопотребления существенно со- кратились. Если в конце 70-х гг считалось, что в 2000 г. человечество 26 Основы энергосбережения будет потреблять около 30 млрд. т.у.т., то современные оценки практи- чески вдвое снизили ее величину. В связи с этим были пересмотрены взгляды на интенсивность перестройки структуры мирового энергоба- ланса и балансов многих стран. Основной вклад в решение энергети- ческой проблемы внесло не наращивание производства первичных энергоресурсов, не расширение номенклатуры источников энергии, а сбережение энергии. Вложение средств в энергосбережение стало полноправной альтернативой строительству новых шахт, электростан- ций, бурению новых эксплуатационных скважин. И хотя в будущем, включая и середину XXI в., органические виды топлива по-прежнему будут доминирующей слагаемой энергобаланса, проблема энергообеспе- ченности не потеряла своей актуальности. Но благодаря использованию энергосбережения как источника энергии она уже не выглядит столь уг- рожающей. Успехи в энергосбережении сильно повлияли и на уровень цен на энергоресурсы, обеспечив условия для их снижения. Одной из движущих сил энергосбережения является также экологический фактор. Энергосбережение и его эффективность зависит как от энергети- ков, так и от всего спектра потребителей энергии и на производстве, и в быту. Энергосбережение имеет межотраслевой характер и требует межотраслевой структуры системы управления ею. Только общие усилия всех - от руководителей государства и крупнейших промыш- ленных комплексов до отдельных людей и домохозяек позволят успеш- но решать задачи энергосбережения. Для объединения и координации всех усилий по их решению разрабатываются политика и программы энергосбережения на государственном уровне. Одна из важнейших задач энергетического менеджмента для реализации энергосберегающей политики заключается в измене- нии психологии отношения населения к энергии. Нужно создать новый стереотип мышления в обращении с этим ценным природ- ным ресурсом. Важной составляющей энергосберегающей политики является так- же ее техническая часть, которая состоит не просто в бережном расхо- довании энергии и топлива, а в пересмотре технологического базиса генерирования, распределения и использования энергии в процес- сах производства с позиций более рационального применения энер- гии, труда, основных фондов сырья и материалов. рдава L Что тате энергетический менедлсмент? История энергосбережения 2 7 РЕЗЮМЕ 1. Управление энергообеспечением и энергопотреблением при це- лесообразном удовлетворении потребностей человека (органи- зации) и минимальном негативном влиянии на окружающую среду - суть энергетического менеджмента. 2. Задачи энергоменеджмента - энергосбережение, оптималь- ное развитие, эксплуатация производящих, преобразующих, по- требляющих энергию систем, поиск новых эффективных эко- логически чистых источников энергии, систематический ана- лиз и компенсация экологических последствий энергоиспользова- ния с учетом полного цикла оборота энергоносителей от добы- чи, транспортировки до утилизации отходов. 3. Энергосбережение - это процесс сокращения потребности в энергоресурсах и энергоносителях в расчете на единицу конеч- ного полезного эффекта их применения. Государственные энер- госберегающая политика, Закон «Об энергосбережении», програм- ма «Энергосбережение», Государственный комитет по энерго- сбережению и энергонадзору - узловые элементы системы энер- гоменеджмента. 4. Энергосбережение имеет многоуровневый, межотраслевой характер, требует межотраслевой структуры системы управ- ления. Условия реализации энергосберегающей политики - пере- смотр технологического базиса генерирования, распределения и использования энергии в процессах производства, изменение пси- хологии отношения населения к энергии как ценному природному ресурсу. 28 Основы энергосбережения КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Что такое энергетический менеджмент и что такое энергосбереже- ние? Поясните, как соотносятся эти понятия. 2. Кратко назовите основные этапы в истории использования энергии человечеством, укажите их значение. 3. Какая связь между развитием цивилизации человечества и энерго- потреблением? Объясните характер их изменения во времени и ука- жите тенденции. 4. Каково соотношение менеджмента и энергетического менеджмен- та? Зачем инженеру (менеджеру) знать основы энергетического ме- неджмента и энергосбережения? 5. Назовите и объясните цели и основные задачи энергетического ме- неджмента. 6. Что такое Государственная программа «Энергосбережение»? Како- вы ее задачи и значение? Кто координирует ее выполнение? Какова роль инженеров (менеджеров) в реализации этой программы? 7. Какие Вы знаете или можете предложить способы сбережения энер- гии на различных иерархических уровнях системы энергоменедж- мента (в стране; в институте, где учитесь; на предприятии, где про- ходили практику или работаете; у себя дома)? ЛИТЕРАТУРА 1. Мескон М.Х., Альберт М., Хедоурри Ф. Основы менеджмента: Пер. с англ. - М.: «Дело ЛТД», 1995. - 704 с. 2. Общий курс менеджмента в таблицах и графиках: Учебник для вузов/ Б.В. Прыкин, Л.В. Прыкина, Н.Д. Эриашвили, З.А. Усман. - М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. - 415 с. 3. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность. -М. : Высшая школа, 1988. 4. Одум Г., Одум Э. Энергетический базис человека и природы. /Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1978. - 379 с. fjitiea I. Что такое энергетический менедз/смент ? История энергосбережения 29 5. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филиппова Т.А. Энергетика в сов- ременном мире. - М.: Знание, 1986. - 191 с. 6. Жимерин Д.Г. Энергетика: настоящее и будущее. - М.: Знание, 1978,- 192 с. 7. Канаев А.А. Энергетические мащины настоящего и будущего. - Л.: Машиностроение, 1967. - 154 с. 8. Бабат Г.И. Электричество работает. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 655 с. 9. Влияние энергетического фактора на экономическую безопасность регионов Российской Федерации / Богатырев Л.Л., Бущуев В.В., Куклин А.А., Мызин А.Л. и др. - Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 1998.-288 с. 30 Основы энергосбережения ГЛАВА 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ИХ ПОТРЕБЛЕНИЯ ОСНОВНЫЕ понятия и ОПРЕДЕЛЕНИЯ: первичные энергетические ресурсы (ЭР), невозобновляемые и возобновляемые ЭР, энергоемкость топлива, условное топливо ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КРИЗИС: СУТЬ И ПРИЧИНЫ СТРУКТУРА МИРОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ (ТЭР): энергосбережение - самостоятельный экологически чистый источник энергии ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Перечислить и дать характеристику невозобновляемым и возоб- новляемым энергоресурсам, сопоставить их по энергоемкости. 2. Объяснить, что энергетический кризис есть следствие политичес- кого и экономического кризисов, а его причина - нерациональная структура топливно-энергетической базы экономики. 3. Назвать два основных фактора, влияющих на планирование нацио- нальной энергетики, и доказать, что энергосбережение можно и следует считать источником энергии. f,naea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 31 Рассказать о динамике структуры мирового потребления ТЭР и объяснить современные тенденции развития топливной базы энер- гетики в мире. 2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Энергетические ресурсы - это материальные объекты, в кото- рых сосредоточена энергия, пригодная для практического исполь- зования человеком. Энергия, непосредственно извлекаемая в природе, называется первичной, а носители первичной энергии называются первичны- ми энергоресурсами. На рис. 2.1 представлена классификация первичной энергии. Вы- делены традиционные виды энергии, во все времена широко использо- вавшиеся человеком, и нетрадиционные виды энергии, сравнительно мало использовавшиеся до последнего времени в силу отсутствия эко- k ПЕРВИЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ) С ТРАДИЦИОННЫЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ ( НЕТРАДИЦИОННЫЕ в и д ы ЭНЕРГИИ } 1( АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ 11 ОРГАНИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО 11 ГИД1'ОЭНЕРГШ1 РЕК X ] С i ТВЕРДЫЕ в и д ы ТОПЛИВА ] С ЖИДКИЕ в и д ы ТОПЛИВА ] С ГАЗООБРАЗНЫЕ в и д ы ТОПЛИВА «ОЛНЕЧНАЯ •ЭНЕРГИЯ ЭНЕРГИЯ ВЕГРА ЬИО.ЛОГИ- ЧЬСКОЬ ТОПЛИВО ЭНПРГИЯ МОРСКИХ в о л н rE( ) I tPMA,\b- н.\я ЭНПРГИЯ ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ Рис. 2.1. Схема классификации первичной энергии. 32 Основы энергосбережения номичных способов их промышленного преобразования, но особо ак- туальные сегодня ввиду их высокой экологичности. Различают невозобновляемые и возобновляемые виды энергии и, соответственно, невозобновляемые и возобновляемые энергоресурсы. Невозобновляемые энергоресурсы - это те, которые ранее были на- коплены в природе и в новых геологических условиях практичес- ки не образуются, например, уголь, нефть, природный газ. Возобнов- ляемые энергоресурсы - те, восстановление которых постоянно осуществляется в природе, например, энергия ветра, биотопливо, энер- гия морских волн и т. д. На классификационной схеме рис. 2.1 невозоб- новляемые и возобновляемые виды энергии обозначены, соответствен- но, белыми и серыми прямоугольниками. Особое значение среди всех видов энергоресурсов имеет энергия Солнца, для которой существует два толкования. С одной стороны, все виды энергоресурсов - результат естественных преобразований солнеч- ной энергии. Это и химическая энергия, запасенная в органическом топ- ливе: под действием солнечных лучей хлорофилл растений разлагает уг- лекислоту, поглощаемую из воздуха, на кислород и углерод; последний накапливается в растениях. Уголь, природный газ, торф, сланцы и дрова - это запасы лучистой энергии Солнца, извлеченные хлорофиллом в виде химической энергии. Энергия воды также получается за счет солнечной энергии, испаряющей воду и поднимающей пар в высокие слои атмосфе- ры. Энергия ветра, используемая в ветряных двигателях, возникает в ре- зультате различного нагревания солнцем земли в разных местах. С Дру- гой стороны, при более узком толковании под солнечной энергией имеют в виду непосредственно излучение Солнца на поверхность Земли. Солн- це играет основную роль в тепловом балансе Земли. Мощность его излу- чения, приходящегося на Землю, во много раз больше мощности явле- ний природы и мощностей, получаемых и используемых человеком. На 1 км^ поверхности Земли приходится средняя мощность излучения Солн- ца равная 17-10'' кВт и средняя мощность использования первичных энер- горесурсов равная примерно 19 кВт. Эти мощности значительно, почти в 10'' раз различаются между собой. Однако суммарная мощность всех элек- тростанций мира - 2-10' кВт - уже соизмерима с мощностью многих яв- лений природы. Так, средняя мощность воздушных течений на планете составляет (25-35)-10' кВт. Такого же порядка средняя мощность урага- f,naea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 33 НОВ - (3(М0)-10® кВт. Суммарная мощность приливов равна (2-5)-10' кВт. Проводя сопоставление мощностей, следует учитывать, что кроме ста- ционарных электростанций имеется большое число передвижных энер- гетических установок. Например, мощность всех действующих пассажир- ских самолетов на планете составляет не менее 0,15-10' кВт, что соизмеримо с мощностью всех электростанций стран СНГ. Различные виды энергетических ресурсов обладают разным ка- чеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Удель- ной энергоемкостью называется количество энергии, приходящее- ся на единицу массы физического тела энергоресурса. Для удобства сопоставления различных видов энергоресурсов и воз- можности расчетов расход всех видов топлива сравнивается с расходом так называемого условного топлива. За условное принято такое топли- во, при сгорании 1 кг которого выделяется 29,3-10' Дж, или 7000 ккал энергии. В табл. 2.1 приведены значения удельной энергоёмкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом. Таблица 2.1. Виды топлива Условное топливо Уголь антрацит Дрова сухие Нефть Газ пропан Водород Уд. энерго- емкость, Дж/кг 29,3 33,5 10,5 41,9 46,1 120,6 ккал/кг 7000 8000 2500 10000 11000 28800 Видно, что высокой энергоемкостью обладают газ и нефть, что во многом и определило их хищническое потребление. Быстрый рост по- требления нефти как топлива в XIX-XX столетиях был обусловлен тре- мя основными причинами: - развитием транспорта всех видов; для автомобильного и авиаци- онного транспорта жидкое топливо пока незаменимо; - значительно лучшими технико-экономическими показателями до- бычи, транспортировки и использования нефти по сравнению с твердым топливом; 34 Основы энергосбережения - ВОЗМОЖНОСТЬЮ получать большие прибыли за счет эксплуатации нефтяных месторождений развивающихся стран. Ограниченность природных запасов нефти и газа, их невоспроизводи- мость определяют недопустимость ориентировки на них как на энергети- ческое сырье; это ценнейшее сырье химической промышленности, кото- рая, к сожалению, сегодня использует лишь 3-5% от добытых запасов. Весьма перспективным видом топлива, обладающим в три раза большей удельной энергоемкостью по сравнению с нефтью, является во- дород, научно-экспериментальные работы по изысканию экономичных спо- собов промышленного преобразования которого активно ведутся в настоя- щее время как в нашей стране, так и за рубежом. Запасы водорода неистощимы и не связаны с каким-то регионом планеты. Водород в связан- ном состоянии содержится в молекулах воды Н^О. При его сжигании обра- зуется вода, не загрязняющая окружающую среду. Водород удобно хранить, распределять по трубопроводам и транспортировать без больших затрат. В настоящее время водород в основном получают из природного газа, в ближайшем будущем его можно будет получать в процессе гази- фикации угля. Для получения химической энергии водорода использу- ется также процесс электролиза. Последний способ имеет значитель- ное преимущество, так как приводит к обогащению кислородом окружающей среды. Широкое применение водородного топлива может решить три актуальные проблемы: - уменьшить потребление органического и ядерного топлива, - удовлетворить возрастающие потребности в энергии, - снизить загрязнение окружающей среды. 2.2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИИ КРИЗИС: СУТЬ И ПРИЧИНЫ в настоящее время ежегодно расходуемая всеми странами мира энергия, получаемая из всех доступных источников, составляет 0,1% от возможных для использования запасов угля, природного газа и не- фти, вместе взятых. Но потребление энергетических ресурсов всех видов быстро растет. В конце XIX в. появились первые автомобили. friaea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 55 Их было несколько сот, и бензина им требовалось меньше сотни тонн в день. А сегодня только для легковых автомобилей нужен миллион тонн в сутки. Сколько же нужно добыть и переработать нефти! Чтобы добытьруду, выплавить металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно затратить энергию. Получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразования из других форм. Вечные двигатели невоз- можны. Четыре из каждых пяти произведенных сегодня киловатт-чадов энергии получаются в принципе тем же способом, которым пользовал- ся первобытный человек для согревания, то есть сжиганием топлива, использованием запасенной в нем химической энергии, которая затем преобразуется в электрическую энергию на современных тепловых элек- тростанциях, Конечно, способы сжигания топлива стали намного со- вершеннее, но главное сохранилось: в топки тепловых электростанций уходит более 30% добываемого в мире топлива, и лишь около трети его идет на получение электроэнергии. Остальная, большая часть энергии, запасенной в топливе, безвозвратно теряется. Запасы органического топ- лива: нефти, газа и угля - наиболее популярных в современной энерге- тике,- весьма ограниченны. Рано или поздно они будут исчерпаны. На какой срок их хватит? Чтобы ответить на этот вопрос, надо оценить, каковы ресурсы органического топлива на Земле. Ресурсы органического топлива разделяются на общие - имеющи- еся в недрах земли и извлекаемые - доступные для извлечения челове- ком. Практически невозможно добыть и использовать все 100% топли- ва, имеющегося в данном месторождении. Коэффициент извлечения, определяющий долю данного вида энергоресурсов, потенциально воз- можную в настоящее время к извлечению, к его общим запасам, зави- сит от следующих факторов: - вида топлива, - характера месторождения, - развития техники добычи. Приведем значения коэффициента извлечения для наиболее упот- ребляемых первичных энергоресурсов: нефти - 0,3-0,4; природного газа - 0,5-0,8; угля - 0,25-0,5. Столь низкий коэффициент извлечения для угля объясняется особенностями залегания его пластов, которые мо- гут быть весьма тонки, лежать глубоко под уровнем земли и быть слож- 36 Основы энергосбережения ны для добычи. Специалисты оценивают имеющиеся извлекаемые ре- сурсы органического топлива Земли в 4000 млрд. тонн условного топ- лива (т. у. т.). Много это или мало? В 1980 г. потребление всех видов энергетических ресурсов всеми странами мира составило примерно 4 млрд. т. у. т., т. е. 0,1% от возмож-' ных для использования органических энергоресурсов. Что касается про- гноза на будущее, то эксперты полагают, что потребление всех видов энергетических ресурсов на Земле в 2000 г. составит около 8 млрд. т.у.т. Если принять эту цифру, то запасов только органического топлива че- ловечеству хватило бы еще на 200-400 лет. При этом мы не учитываем атомную энергетику с ее запасами ядерного горючего, гидроэнергети- ческие, а также возобновляемые источники энергии: Солнце, тепло глу- бинных слоев Земли и др. В какой мере ресурсы ядерного горючего могут повлиять на обес- печение человечества энергией? Поскольку торий пока не нашел прак- тического применения в энергетике, следует оценить только ресурсы урана. Уран широко распространен на Земле. Но концентрация его в граните и других породах, а также в морской воде очень невелика. Чем меньше содержание урана в руде, тем дороже его получать. Поэтому, оценивая ресурсы урана, выбирают допустимую цену за 1 кг природно- го металлического урана и ориентировочно рассчитывают, какое коли- чество природного урана может быть добыто при этой цене. Расчеты специалистов США показывают, что ресурсы извлекаемого ядерного топлива очень велики. Если ограничить цену 1 кг добываемого природ- ного урана $200 и использовать реакторы на тепловых нейтронах, то ресурсы природного урана примерно равны извлекаемым ресурсам орга- нического топлива: угля, нефти и газа вместе взятым. Если же принять максимально допустимую цену за 1 кг природного урана равной $500 и считать, что будут использоваться реакторы на быстрых нейтронах, то извлекаемые ресурсы природного урана оказываются в 1000 раз боль- ше извлекаемых запасов органического топлива. Таким образом, ресурсы органического и ядерного топлива очень велики, и человечеству не придется столкнуться с энергетическим го- лодом. Тем более что наука непрерывно ищет и находит новые техни- ческие решения преобразования энергии. В чем же тогда причины воз- никновения и суть современных энергетических кризисов? friaea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 55 Энергетический кризис, как правило,- следствие экономичес- кого и политического кризисов в стране и вызван нерациональной структурой топливно-энергетической базы экономики. Это нагляд- но иллюстрируют энергетический кризис 70-80-х гг., охвативший вы- сокоразвитые страны Западной Европы, США, Японию, и сегодняш- ний энергетический кризис, разразившийся в странах СНГ. Органическое и ядерное топливо - невозобновляемые источники энергии. Но пока потребление энергии было не так уж велико, о нево- зобновляемости их особенно не вспоминали. В 70-80-х гг потребление энергии стало соизмеримо с ресурсами органического топлива. Милли- оны лет понадобилось природе, чтобы создать запасы нефти, газа, угля, расходуются же они несравненно быстрее. Наиболее остро стоит вопрос с нефтью. Из-за нее вспыхивают вой- ны, сменяются правительства. Быстрое развитие автомобильного транс- порта и авиации, использующих в качестве топлива практически только продукты нефтепереработки (бензин, дизельное топливо, керосин), при- вело к большому увеличению потребления нефти. В 1970 г доля нефти и газа в потреблении органического топлива поднялась почти до 70%, хотя в ресурсах органического топлива нефть и газ составляют менее 20%. Повышение мировых цен на нефть, неравномерность распределения ее запасов между странами мира подчеркивают неоправданность ее гиперт- рофированно высокого потребления по сравнению с другими источника- ми энергии. Международный картель, состоящий из 7 монополий, прак- тически полностью контролировал добычу нефти в странах Арабского Востока и прочно захватил доминирующие позиции на рынках госу- дарств - потребителей нефти. Этот картель в целях извлечения макси- мальных прибылей тормозил работы по использованию других видов энергии. В связи с этим до 70-х гг экономика стран Западной Европы, США, Японии была практически целиком ориентирована на потребле- ние нефти и газа. Сокращалась добьиа каменного угпя, закрывались шах- ты, придерживалось развитие атомной энергетики. Однобокое развитие энергетических ресурсов на фоне межгосударственной конкуренции меж- ДУ Монополиями привело к острому энергетическому кризису в этих стра- нах, на долю которых приходилось 92% потребления энергии. Кризис резко ускорил инфляцию, резко снизил темпы развития промышленнос- ти и оставил без работы миллионы рабочих. 38 Основы энергосбережения Каждая из стран искала свой путь выхода из кризиса, коренным образом изменяя структуру топливно-энергетической базы экономики путем переориентации ее на другие источники. Например, Франция создала систему мощных АЭС; Дания переориентировалась на собствен- ный природный газ, каменный уголь, завозимый на огромных танкерах через океан, ветроэнергоресурсы. Введем еще два важных понятия для дальнейшего обсуждения про- блем энергетического менеджмента и энергосбережения: вторичные и конечные энергоресурсы. Вторичными энергоресурсами называются энергоносители, по- лученные после промышленного преобразования первичных энер- горесурсов. Например, электрическая и тепловая энергия, полученная в результате сжигания органического топлива на тепловых электростан- циях, механическая энергия, полученная в двигателях внутреннего сго- рания в результате сжигания бензина, и т. п. Конечными энергоресурсами называются энергоресурсы, непос- редственно потребляемые после их доставки конечными потребите- лями. Например, электрическая энергия в приводе станков и роботов на заводах, в бытовых и осветительных приборах в Ваших квартирах, теп- ловая энергия горячей воды для отопления и водопроводных систем про- изводственных и жилых помещений и т. д. Понятно, что если потребле- ние энергоресурса происходит в месте его добычи или преобразования, энергоносители конечной энергии совпадают с первичными или вторич- ными энергоресурсами. Это характерно, прежде всего, для автономных источников энергии (автотранспорт, летательные аппараты и т. д.). 2. 3. СТРУКТУРА МИРОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ (ТЭР) При планировании национальной энергетики необходимо учиты- вать, с одной стороны, мировые тенденции в потреблении топливно- энергетических ресурсов (ТЭР), с другой - наличие собственных пер- вичных энергоресурсов и особенности национальной экономики. f,naea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 39 На рис. 2.2 представлена структура мирового потребления ТЭР в динамике с 1980 г. по 2020 г., дано предполагаемое развитие по прогно- зам 80-х и по прогнозам 90-х гг Длительный период, до XIV в., основным энергоносителем, исполь- зуемым человеком, была древесина. Позже начинают все больше ис- пользовать уголь, нефть, газ. В начале XX в. уголь стал составлять наи- большую долю от всех используемых человечеством энергетических ресурсов. К началу 70-х гг XX в. доли потребления угля, нефти и газа выравниваются. В ряде стран уменьшается добыча угля. Нефть практи- чески вытесняет уголь при производстве электроэнергии. На транспор- те за счет нефти удовлетворяется свыше 90% мирового потребления. В 1970 г. доля нефти в структуре мирового потребления ТЭР составля- ла 46%, газа - 20%. Ситуация меняется после острого нефтяного кризиса 1973-74 гг. Индустриальные страны Запада, США, Япония активно пе- реориентируют топливно-энергетическую базу своей национальной эко- номики на другие виды энергоресурсов и вводят политику эффектив- ного использования энергии. В результате к 1980 г доля нефти в мировом топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) снижается до 42%, газа - до 16%. Доля твердого органического топлива составляла 25%. Ядер- ная энергетика покрывала всего 2-3% мирового потребления, и 13-14% обеспечивалось за счет возобновляемых источников энергии. УГОЛЬ + ДРЕВЕСИНА (ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО) 27% ПРИРОДНЫЙ ГАЗ 23% 16% ЯДЕРНОЕ топливо 36-40% ЭНЕРГО- СБЕРЕЖЕНИЕ ^ + B030EH0BJI ИСТОЧНИКИ 5-6% 2-3% 12-14% к . - 2020 г*» по прогнозам 80-х гг. ' - 2020 г.» по прогнозам 90-х гг. Рис.2.2. Структура мирового потребления ТЭР. 40 Основы энергосбережения Прогнозы, сделанные в 80-х гг., обещали к 2020 г. дальнейшее быстрое уменьшение потребления нефти и газа - соответственно до 20% и 8-12%. Предполагалось, что это будет достигнуто благодаря росту потребления угля до 32%, значительному вовлечению в ТЭБ ядерного горючего - 36-40%, использованию возобновляемых ис- точников энергии. Однако реальные тенденции изменений в струк- туре мирового топливно-энергетического баланса на 2020 г. оказа- лись несколько иными. По прогнозам 90-х гг., доля твердого органического топлива, прежде всего угля, будет, как и предполага- лось в 80-х гг, составлять 32%, а вот доля потребления нефти сни- зится на меньшую величину, чем ожидалось ранее, и будет состав- лять 27%. Доля газа даже увеличится по сравнению с уровнем 1980 г. и будет равна 23%. Такие изменения тенденций связаны в первую очередь с появлением определенного недоверия к атомной энергети- ке из-за катастрофических последствий аварии на Чернобыльской АЭС и ряде других неприятных эксцессов на атомных промышлен- ных объектах. В настоящее время разрабатываются принципиально новая концепция безопасности больших производственных систем и соответствующие ей новые поколения ядерных реакторов и проек- тов АЭС повышенной безопасности. Тем не менее, психологичес- кое недоверие значительной части населения к атомной энергетике, радиофобию преодолеть не так просто. Кроме того, успехи приме- нения энергосберегающих мероприятий и технологий в 80-90-х гг., обещающие разработки в области производства электроэнергии на базе газотурбинных, парогазовых установок, новые интеграционные процессы международного взаимодействия в области энергетики и экологии привели к наблюдающимся сегодня тенденциям в структу- ре мирового потребления ТЭР. Согласно им, доля ядерного топлива к 2020 т. будет составлять всего 5-6%. На долю энергосбережения и возобновляемых источников энергии придется 12-14%, причем из них 9-10% будет покрываться за счет энергосбережения. Как видим, роль энергосбережения весьма существенна и со- измерима со значением других традиционных источников энер- гии в покрытии энергетических потребностей человечества, К тому же энергосбережение позволяет избежать разработки новых угольных месторождений, бурения нефтяных скважин, ввода новых friaea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 55 хсплоэнергетических, атомных установок и т.п., способствует совер- шенствованию промышленных технологий. Все это приводит к мень- шему загрязнению окружающей среды. В этом смысле энергосбере- я<ение и называют самостоятельным экологически чистым источником энергии. Отмстим значение установок на возобновляемых источниках энер- гии - гидроэлектростанций, гелиоустановок, ветровых двигателей, ус- тановок, использующих энергию океана, тепло земных недр, энергию, заключенную в растениях. Их доля в мировом энергетическом балансе невелика, но доля эта очень важна; они обеспечат энергией небольшие поселения и объекты в сельских и малонаселенных местностях, где не- выгодно строить крупные электростанции или прокладывать линии элек- тропередачи, нефте- и газопроводы. Помимо устойчивых тенденций в мировом потреблении ТЭР, пред- ставленных на рис. 2.2, наблюдаются также временные колебания, на- пример, цен на нефть, в том числе обусловленные политическими со- бытиями. При прогнозировании и планировании национальной энергетики принимаются во внимание как основные тенденции разви- тия мировой энергетики для выработки стратегических решений, так и колебания - для принятия тактических решений. В обозримой перспективе развитие топливной базы энергети- ки во всем мире будет определяться следующими основными на- правлениями: - удорожанием практически всех топливно-энергетических ре- сурсов при опережающем росте стоимости высококачествен- ного газомазутного топлива; - проведением активной энергосберегающей политики во всех от- раслях экономики и освоением в максимально возможных мас- штабах нетрадиционных возобновляемых источников энергии; - вовлечением в топливно-энергетический баланс ядерного го- рючего и интенсивным поиском альтернативных ему безопас- ных источников энергии, имеющих промышленное значение; - ужесточением экологических требований. 42 Основы энергосбережения РЕЗЮМЕ 1. Все виды энергоресурсов (ЭР) - результат естественных преоб- разований энергии Солнца. Различные виды ЭР обладают раз- ным качеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Перспективным видом топлива является водород. 2. Ресурсы органического и ядерного топлива достаточно велики, наука занимается поиском новых технических решений преобра- зования энергии: человечеству не придется столкнуться с энерге- тическим голодом. Энергетические кризисы - следствие эконо- мических и политических кризисов и связаны с нерациональ- ной структурой топливно-энергетической базы экономики. Выход из кризиса - переориентация ее на другие источники энергии. 3. При планировании национальной энергетики учитываются миро- вые тенденции в потреблении ТЭР, наличие собственных первич- ных энергоресурсов и особенности национальной экономики. Тен- денции структуры потребления ТЭР в мире заключаются в ак- тивной энергосберегающей политике, освоении нетрадицион- ных возобновляемых источников энергии, поиске альтернатив- ных ядерному топливу безопасных источников энергии, имею- щих промышленное значение. 4. Роль энергосбережения соизмерима со значением традицион- ных источников энергии в покрытии энергетических потреб- ностей человечества: энергосбережение - самостоятельный экологически чистый источник энергии. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Что такое первичные энергоресурсы? Дайте их классификацию и укажите тенденции их использования. friaea 2. Предварительная характеристика энергетических ресурсов и их потребления 55 2. Что такое энергоемкость первичных энергоресурсов? Для чего вве- дено понятие условного топлива? 3. Назовите виды первичных энергоресурсов, используемых экономи- кой Беларуси. Укажите имеющиеся в самой республике и импорти- руемые. Какие из них являются возобновляемыми? Укажите их от- носительную значимость для экономики страны. 4. Что такое вторичные энергоресурсы? Назовите их и укажите спо- собы их получения. 5. В чем суть энергетического кризиса 70-х гг в Западной Европе и 90-х гг в странах СНГ? Какие Вы видите пути преодоления кризи- са в Беларуси? 6. Что такое энергоэффективные технологии? Какие мотивы побуди- ли потребителей энергии в Западной Европе к внедрению энерго- эффективных технологий в период преодоления энергетического кризиса в 80-90-е годы? 7. Каковы основные тенденции развития мировой энергетики в отно- шении топливно-энергетического баланса? 8. Чем Вы можете объяснить интенсивное использование нефти в ми- ровом энергобалансе и каковы перспективы ее использования в даль- нейшем? 9. Почему энергосбережение можно считать источником энергии и ка- кое место оно занимает в структуре мирового потребления ТЭР? 10. Поясните возможности и перспективы использования водорода в энергетике. ЛИТЕРАТУРА 1. Стырикович М.А., Шпильрайн Э.Э. Энергетика: Проблемы и перс- пективы. - М . : Знание, 1986. 2. Кириллин В. А. Энергетика сегодня и завтра. - М.: Педагогика, 1983. 3. «Энергосбережение - не ограничение, а эффективное использование энергии»: Интервью с председателем Государственного комитета 44 Основы энергосбережения ПО энергосбережению и энергетическому надзору РБ Л.А. Дубови- ком // Энергоэффективность. - 1998. N10. - С. 2-3. 4. Государственная программа Республики Беларусь «Энергосбереже- ние»: Основные направления и первоочередные меры. - Минск: Комитет «Белзнергосбережение», 1995. - 52 с. 5. European Commission. 1998 - Annual Energy Review. - Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 1999. - 195 pp. 6. Макаров A.A., Вольфберг Д.Б., Хрилев Л.С., Лихачев В.Л. Новая стратегия развития энергетики // Теплоэнергетика. - 1991. № 1. - С. 2-7. ГЛАВА 3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ МИРА И РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ: производство НЭР и конечное потребление энергии - концевые звенья (стадии) технологической цепи энергообеспечения; потребление энергии происходит во всех звеньях ДИНАМИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ: непрерывный устойчивый прирост мирового потребления ТЭР в среднем на 1-2% в год ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ: энергопотребление на душу населения, энергоемкость экономики КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СЕКТОРА ЭКОНОМИКИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА: энергетический менеджмент - инструмент энергосбережения ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой. Вы должны быть в состоянии: 1. Назвать основные стадии технологической цепи энергообеспече- ния, объяснить взаимосвязь между производством ПЭР и потреб- лением конечной энергии. 46 Основы энергосбережения 2. Дать оценку роста энергопотребления в связи с развитием мировой экономики и на основе энергоэкономических макропоказателей, рассмот- реть пути обеспечения энергоэффективности экономики государств. 3. Рассказать об особенностях и направлениях развития энергетичес- кого сектора Республики Беларусь. 4. Определить структуру энергетического менеджмента в техноло- гическом и функционально-территориальном разрезах, его функции и особенности для Беларуси. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ в предыдущей главе были рассмотрены и сформулированы основ- ные тенденции развития топливно-энергетической базы экономики мира. Эти тенденции формируются, прежде всего, под влиянием динамики потребления энергии. Состояние и развитие производства первич- ных энергетических ресурсов (ПЭР), с одной стороны, и состояние и развитие потребления подведенной (конечной) энергии, с другой стороны, есть два полюса, два стержня энергетики, находящиеся в постоянном взаимодействии и относительном равновесии и опре- деляющих перспективы развития энергетики в целом. Поэтому, что- бы выявить и понять перспективы развития энергетики во всем мире и в нашей стране, рассмотрим основные принципы энергообеспечения экономики, условия и динамику потребления энергии. 3.1. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ Производство ПЭР и конечное потребление энергии - концевые зве- нья технологической цепи энергообеспечения экономики. Чтобы осоз- нанно, комплексно подходить к анализу состояния и перспектив разви- тия энергетики, назовем основные звенья этой цепи - стадии технологии снабжения потребителей энергией необходимого вида: Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 1. Получение и концентрация первичных энергетических ресурсов, т. е. добыча и обогащение топлива (удаление пустой породы), кон- центрация напора с помощью гидротехнических сооружений и т. д. 2. Передача ПЭР к стационарным и мобильным установкам, преоб- разующим энергию: перевозка твердого топлива по суше, воде; перекачка по трубопроводам нефти, газа, и др. 3. Преобразование первичной энергии во вторичную, имеющую бо- лее удобную для передачи и распределения форму, - в электри- ческую энергию и тепловую энергию пара; преобразование энер- гии осуществляется на электрических станциях или в котельных, а также в автономных преобразующих установках и системах. 4. Передача к потребителям и распределение между ними преобра- зованной, т. е. вторичной энергии с помощью электронного транс- порта - электропередач сверх-, ультравысокого напряжения, элек- трических и тепловых сетей. 5. Конечное потребление подведенной (конечной) энергии, осуществ- ляемое как в той форме, в которой она доставлена потребителю, так и в преобразованной, например, в форме механической энергии. Имея в виду приведенный технологический процесс энергоснаб- жения, важно понимать, что потребление энергии происходит не толь- ко на последней, пятой стадии, но также на всех предыдущих, во- первых, для их реализации и, во-вторых, в виде потерь или так называемого технологического расхода. Поэтому далее, рассуждая об энергоэффективности и об энергосбережении, будем иметь в виду эти цели на всех стадиях процесса энергообеспечения. 3.2. ДИНАМИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ Как было показано в первой главе, становление и развитие цивили- зации человечества неразрывно связано с ростом потребления энерго- ресурсов. По существующим экспертным оценкам, в настоящее время наблюдается непрерывный, устойчивый прирост мирового потребле- ния топливно-энергетических ресурсов в среднем на 1-2% ежегодно, а также увеличение энергетической зависимости от третьих стран, кото- рая, по прогнозам, к 2020 г достигнет 70% от общего потребления. 48 Основы энергосбережения Быстрый рост энергопотребления вызван, прежде всего, постоян- ным увеличением мирового производства. Поэтому при рассмотрении динамики энергопотребления его уровень необходимо соотносить с из- менением основного показателя, характеризующего уровень развития мировой экономики. Таким показателем является объем мирового ва- лового продукта (МВП), который определяется общей рыночной сто- имостью всех готовых товаров и услуг, произведенных в мире в те- чение года. • • 1970 1980 1990 2000 2010 2020' - ПО прогнозам 90-х гг. - по прогнозам 70-80-х гг. -динамика мирового валового продукта (МВП) Fuc. 3.1. Динамика мирового энергопотребления. Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 На рис. 3.1 представлены зависимости, отражающие рост мирово- го энергопотребления по прогнозам 70-80-х и 90-х гг., на фоне кривой роста мирового валового продукта. Видно, что: - реальное мировое энергопотребление оказалось существенно ниже, чем прогнозировалось, - рост энергопотребления оказался ниже, чем рост мирового вало- вого продукта; - энергоемкость МВП оказалась ниже, чем прогнозировалась. Это объясняется : - с одной стороны, активной энергосберегающей политикой в стра- нах Западной Европы, в США, Японии после энергетического кризиса 70-х гг, - с другой стороны - эшномическим кризисом 90-х гг в странах СНГ и снижением в них энергопотребления из-за спада производства. Основными факторами, которые заставили перейти потребителей стран Европейского Союза, США, Японии к политике эффективного энергоиспользования, явились: - рыночные механизмы (рост цен на энергоресурсы послужил сигналом к внедрению энергоэффективных технологий), - согласованные действия и программы на правительственном уровне. Анализ опыта этих стран показывает, что без государственных по- литики и программ энергосбережения, без создания системы энер- гетического менеджмента выйти из кризиса невозможно. На протя- жении 15 лет после нефтяного кризиса 70-х гг в результате энергичной политики эффективного использования энергии, в которой были задей- ствованы значительные ресурсы индустриальных стран Запада, объем потребления энергии на душу населения практически стабилизировал- ся, в то время как объем национального продукта вырос почти на 30%. Такие результаты были получены благодаря детальной технической и экономической организации внедрения энергосберегающей политики. Если бы энергоемкость в этих странах осталась на уровне 1973 г, то энергопотребление к 1986 г выросло бы на 24% и достигло бы 900 млн. тонн условного топлива в пересчете на нефть. Выделялись две группы потребителей: энергоемкие, крупные производства и потребители, из- держки которых на энергопотребление невелики. Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 На рис. 3.1 представлены зависимости, отражающие рост мирово- го энергопотребления по прогнозам 70-80-х и 90-х гг., на фоне кривой роста мирового валового продукта. Видно, что: - реальное мировое энергопотребление оказалось существенно ниже, чем прогнозировалось, - рост энергопотребления оказался ниже, чем рост мирового вало- вого продукта; - энергоемкость МВП оказалась ниже, чем прогнозировалась. Это объясняется : - с одной стороны, активной энергосберегающей политикой в стра- нах Западной Европы, в США, Японии после энергетического кризиса 70-х гг, - с другой стороны - экономическим кризисом 90-х гг. в странах СНГ и снижением в них энергопотребления из-за спада производства. Основными факторами, которые заставили перейти потребителей стран Европейского Союза, США, Японии к политике эффективного энергоиспользования, явились: - рыночные механизмы (рост цен на энергоресурсы послужил сигналом к внедрению энергоэффективных технологий), - согласованные действия и программы на правительственном уровне. Анализ опыта этих стран показывает, что без государственных по- литики и программ энергосбережения, без создания системы энер- гетического менеджмента выйти из кризиса невозможно. На протя- жении 15 лет после нефтяного кризиса 70-х гг. в результате энергичной политики эффективного использования энергии, в которой были задей- ствованы значительные ресурсы индустриальных стран Запада, объем потребления энергии на душу населения практически стабилизировал- ся, в то время как объем национального продукта вырос почти на 30%. Такие результаты были получены благодаря детальной технической и экономической организации внедрения энергосберегающей политики. Если бы энергоемкость в этих странах осталась на уровне 1973 г., то энергопотребление к 1986 т. выросло бы на 24% и достигло бы 900 млн. тонн условного топлива в пересчете на нефть. Выделялись две группы потребителей: энергоемкие, крупные производства и потребители, из- держки которых на энергопотребление невелики. 51 Основы энергосбережения Первая группа потребителей - основные энергоемкие отрасли про- мышленности (выплавка стали, алюминия, производство химических веществ, цемента, бумаги и т.д.) - в условиях жесткой международной конкуренции могла выжить, только приняв на вооружение технологи- ческие процессы, обеспечивающие эффективное использование энер- гии. В этих отраслях возникли побудительные мотивы и имелись ос- новные средства для осуществления программ эффективного энергоиспользования. Тем не менее, часто им предоставлялась прави- тельственная поддержка для ускорения процесса модернизации и по- вышения конкурентоспособности национальных компаний. В других областях, включая остальные отрасли промышленности, издержки, связанные с энергопотреблением, не настолько велики, чтобы вын)шдать этих потребителей принимать немедленные действия. Если цена оказывалась выше той, которую потребитель был в состоянии пла- тить, в краткосрочном плане, скорее всего, произошло бы сокращение потребления путем предоставления меньшего количества услуг или пе- реориентации производства на выпуск другой, менее энергоёмкой про- дукции, что не является признаком более эффективного использования энергии. Этой группе потребителей необходимо было предоставить со- ответствующие средства и создать стимулирующие условия. Бьш осуще- ствлен широкий круг открыто финансируемых программ, согласованных действий на уровне правительства, формирующих поведение потребите- лей и побуждающих их к внедрению энергосберегающих технологий и оборудования. Эти программы включали: - исследования и разработки по усовершенствованию промышлен- ных процессов, строительных технологий и материалов, элект- родвигателей, приборов и т.д.; нормативные положения по ис- пользованию энергии, в частности для зданий, а также для авто- мобилей и электрических приборов, введение стандартов и мар- кировок, обязательные проверки эффективности использования энергии крупными потребителями, - информационные программы для потребителей и программы обу- чения для технического персонала и управляющих, - финансовое стимулирование (субсидии, мягкие займы, налого- вые льготы) для поощрения внедрения инноваций, инвестиций в эффективное использование энергии; Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 - создание учреждений, организаций и обслуживающих предпри- ятий для проектирования и осуществления программ и проектов эффективного использования энергии. По расчетам отечественных и зарубежных специалистов, потен- циальная возможность энергосбережения в странах СНГ, Цент- ральной и Восточной Европы в настоящее время оценивается в зависимости от состояния их экономики в размере примерно 20-30% от общего объема потребления топливно-энергетических ресурсов. Республика Беларусь, как и многие страны мира, не имеет воз- можности обеспечить свои потребности собственными энергоресур- сами. Экономика Беларуси базируется преимущественно на импор- те энергоресурсов. Лишь 10-15% потребностей покрывается собственными первичными энергоресурсами. Для примера, обеспе- ченность за счет энергоресурсов, добываемых в республике, в 1990 г составила 12,8%, что соответствует 5,7 млн. тонн условного топли- ва. В перспективе эта доля уменьшится из-за сокращения добычи собственной нефти. В то же время длительный период неэффектив- ного энергопотребления создал в Беларуси огромный неиспользован- ный потенциал энергосбережения, оцениваемый в 32% от уровня сум- марного потребления топливно-энергетических ресурсов в 1994 г, что соответствует 12 млн. тонн условного топлива. Поэтому реали- зация имеющегося потенциала энергосбережения стала приоритетом энергетической и экономической политики государства. Энергосбе- режение занимает место, по значению равное техническому перево- оружению и развитию топливных отраслей и рассматривается как крупный потенциальный источник энергетических ресурсов, способный обеспечить 30-40% потребностей Беларуси в энерго- ресурсах. Эффективность использования энергоресурсов явля- ется также фактором, который определяет производство конку- рентоспособной продукции и, в конечном итоге, стабильность и эффективность национальной экономики. 53 Основы энергосбережения 3.3. ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Рассмотрим основные макроэкономические показатели, характери- зующие энергоэффективность экономики государства и позволяющие оценить тенденции и темпы в ее изменении. На основе данных по энерго- и электропотреблению, а также ин- формации о численности населения и объемах валового внутреннего продукта (ВВП) определяются: 1. Энергопотребление на душу населения: а) по первичной энергии, б) по подведенной (к потребителю) энергии, в) по подведенной электроэнергии. Е = (3.1) п Здесь Э^.- суммарное потребление соответствующего вида энергии за год, п - численность населения. 2. Энергоемкость экономики - отношение суммарного потребления энергии к объему валового внутреннего продукта: а) по первичной энергии, б) по подведенной энергии, в) по подведенной электроэнергии - электроемкость ВВП. Анализ этих энергоэкономических показателей в странах СНГ за 1990-1993 гг позволяет получить представление о развитии ситуации в энергетике и о влиянии экономического кризиса на динамику энерго- потребления. Год 1990-й выбран как начало перехода от централизо- ванной к рыночной экономике. Данные этого года отражают сложив- шуюся за советский период структуру энергопотребления. Изучение показателей за последующие годы и сопоставление их с показателями Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 промышленно развитых стран позволяет сделать ориентировочные про- гнозы о перспективном энергопотреблении, наметить задачи и темпы развития энергетического сектора экономики. Показатели ВВП. В 1990 г. показатель ВВП на душу населения в странах СНГ в среднем равнялся 6,9 тыс., что составляет 43% от уров- ня, полученного по странам Европейского Союза. Этот показатель су- щественно различался и по странам СНГ. Наивысший показатель сред- негодового ВВП имела Россия - $8,8 тыс. - 55% от уровня Европейского Союза, Беларусь имела второй по уровню показатель - $ 7,3 тыс. - 49%. За 1990-1993 гг. абсолютный и удельный объемы ВВП снизились в среднем по странам СНГ на 40%, за 1990-1995 гг. - на 50%. Энергопотребление. Потребление первичной и подведенной энер- гии на душу населения в 1990 г. в странах СНГ было соответственно в 1,3 и 1,4 раза выше, чем в Европейском Союзе и примерно соответ- ствовало показателю по Германии. Потребление подведенной электроэнергии в целом по СНГ в 1990 г. соответствовало уровню Европейского Союза. С 1990 по 1993 г. энерго- и электропотребление в странах СНГ су- щественно снизилось, однако в значительно меньшей степени, чем по- казатель ВВП. Энерго- и электроемкость. В 1990 г. энергоемкость экономики по первичной и подведенной энергии в целом по СНГ была соответствен- но в 3, 2,7, 2 и 3,5 раза выше, чем в Европейском Союзе, Германии, США и Японии. За 1990-1993 гг. энерго- и электроемкость экономики в целом по СНГ существенно возросли и стали в среднем в 3,9 раза выше, чем в Европейском Союзе. В основном это обусловлено снижением объемов производства многими предприятиями, которые при этом продолжают потреблять значительное количество энергоресурсов из-за неоптималь- ности режимов работы оборудования. К сожалению, пока в странах СНГ сохраняется неэффективное про- изводство, транспортировка и потребление энергоресурсов. В настоя- щий период относительно низких мировых цен на топливо, в период реструктуризации экономики и первых признаков ее оживления меры по повышению энергетической эффективности экономики являются чрезвычайно важными для стран СНГ. Оценка состояния энергетики 55 Основы энергосбережения показывает, что при повышении темпов экономического роста к 2025 г. страны СНГ смогут достичь современного уровня энерго- и электроём- кости промышленно развитых стран. Энергосбережение должно стать одним из стержней их энергетической политики. В странах СНГ имеет- ся огромный потенциал энергосбережения, и реализация комплексной энергосберегающей политики и отдельных программ по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов дол- жна играть приоритетную роль в международном сотрудничестве стран - членов СНГ и стран дальнего зарубежья. Оценка эффективности энергопотребления и его прогнозиро- вание необходимы для решения двух важнейших задач энергети- ческого менеджмента: 1. разработки стратегии производства и торговли энергоноси- телями; 2. разработки и реализации политики энергоэффективности и энергосбережения во всех отраслях экономики на долго- и краткосрочный периоды. Политика энергоэффективности есть условие стабилизации экономики, социального развития, национальной безопасности страны. 3. 4. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СЕКТОРА ЭКОНОМИКИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Топимвно-энергетический компгекс (ТЭК) в экономике любых го- сударств является важнейшей составляющей в обеспечении функцио- нирования и развития производительных сил, в повышении жизненно- го уровня населения, а для государств с дефицитом собственных энергоресурсов, к котэрым о-^носится и Республика Беларусь, оптими- зация р г л Б и т и я и функционирования ТЭК - одно из приоритетных на- правлений деятельности закоподательног т? исполнительной власти, всех производителей и потребителей Т З " для обеспечения конкурентоспо- собностп продукции на мировом рь'лтке. Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 Сказанное подтверждается тем, что основные фонды отраслей ТЭК составляют 25% производственных фондов промышленности, а еже- годные затраты на энергообеспечение потребителей составляет около 30% ВВП. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь включа- ет: добычу торфа и производство торфобрикетов; добычу нефти и неф- тепереработку; разветвленную сеть газопроводов, нефтепроводов и неф- тепродуктопроводов; производство, передачу и распределение электрической и тепловой энергии. Объемы топливных ресурсов, ежегодно добываемых на террито- рии республики (топливный торф, нефть, попутный газ, дрова и пр.), находятся на уровне 4,5-5,2 млн. т. у. т., что составляет около 15% об- щей потребности в ТЭР. В республике разведано более 9000 торфяных месторождений общей площадью в границаах промышленной глубины залежи 2,54 млн. га и с первоначальными запасами торфа 5,65 млрд. т. К настоящему времени оставшиеся геологические запасы оцениваются в 4,3 млрд. т, что со- ставляет 15% от первоначальных. Месторождения нефти на территории Беларуси сосредоточены в единственной нефтегазоносной области - Припятской впадине, где в период с 1965 по 1999 г. была открыта 181 залежь нефти на 62 место- рождениях с суммарными запасами 165 млн. т. С начала разработки ме- сторождений добыто 102 млн. т нефти и 10,7 млрд. куб. м попутного газа. Остаточные запасы нефти промышленных категорий составляют 63 млн. т, попутного газа - 35 млрд. куб. м. Беларусь располагает значительными мощностями по переработке и транспортировке нефти. Мощности Мозырского и Новополоцкого НПЗ составляют 41 млн. т в год. Однако в 1999 г. на Мозырском НПЗ было переработано 5,3 млн. т нефтяного сырья, на Новополоцком НПЗ (ПО «Нафтан») - 6 млн. т сырья. Магистральные нефтепроводы связыва- ют нефтеперабатывающие заводы с нефтедобывающими регионами За- падной Сибири. По южной ветке нефть поставляется из Самары через Брянск на Мозырский НПЗ. Часть нефти поступает транзитом на Дрого- бычский НПЗ (Украина) и через Брест - на Плоцкий НПЗ (Польша). По северной ветке нефть поступает из Ярославля на Новополоцкий НПЗ, а затем на Мяжейкяйский НПЗ (Литва) и в Вентспилский порт (Латвия). 57 Основы энергосбережения Продолжается развитие сети магистральных и распределительных газопроводов. Протяженность магистральных газопроводов - свыше 6 тыс. км. Транспорт газа по ним обеспечивают 7 компрессорных стан- ций суммарной мощностью 710 МВт. Распределение газа по потреби- телям в стране осуществляется от 193 газопроводов-отводов через сис- тему распределительных газовых сетей 122 газораспределительными станциями. В 1996 г. РАО «Газпром» начато строительство магистраль- ного газопровода «Ямал-Европа» диаметром 1420 мм, протяженностью по территории Беларуси 575 км с пятью компрессорными станциями общей мощностью 752 МВт. Централизованная заготовка дров и древесных одходов в респуб- лике оценивается на уровне 0,94-1,00 млн. т.у. т. Прогнозируемый годо- вой объем древесного топлива к 2015 г. может возрасти до 2 млн. т.у. т. На 1 января 2000 г. установленная мощность всех энергоисточни- ков Беларуси по производству электрической и тепловой энергии со- ставила7818,3 тыс. кВт, вт.ч.: КЭС-3300, ТЭЦ-4282.1, блок-станции (передвижные и дизельные) - 199,4, гидроэлектро-станции - 6,8. За 1999 г выработано электроэнергии 26,5 млрд. кВт.ч, отпущено тепла 73,1 млн. Гкал, количество покупной элек-троэнергии составило 7,2 млрд. кВт-ч. Суммарная установленная мощность всех энергоисточ- ников достаточна для полного самообеспечения республики электро- энергией, однако уже во многих случаях эксплуатация устаревшего оборудования становится невыгодной в сравнении с импортом электро- энергии из соседних государств - России и Литвы, т.к. топливная со- ставляющая себестоимости производства выше стоимости импортиру- емой электроэнергии. Потребности республики в энергоносителях в 1999 г. были обеспе- чены за счет собственных ресурсов на 15,2 % (5,2 млн. тут.), а осталь- ные 84,8 % - за счет импорта, при этом в общем импорте доля России - 98,4 %, Литвы - 1 %, прочих (Украины, Казахстана, Польшт) - 0,6 %. В качестве основных направлений развития энергетического сектора экономики Беларуси, смягчающих дефицит собственных пер- вичных энергоресурсов в условиях ограниченности финансовых ресур- сов в период становления новых социально-экономических отношений в республике, определены следующие: - снижение энергоёмкости внутреннего валового продукта; Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 - энергосбережение; - импорт топливно-энергетических ресурсов для устойчивой ра- боты имеющихся энергомощностей; - частичное покрытие дефицита электро- и теплоснабжения за счет нетрадиционных источников энергии; - развитие и модернизация традиционной энергетики на органи- ческом топливе на базе более экономичных высокоэффективных энергетических установок; - развитие ядерной энергетики. Все эти направления рассмотрены и закреплены в Энергетической программе Республики Беларусь на период до 2010 г, которая была ут- верждена в октябре 1992 г 3,5. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА Основная цель энергетического менеджмента - достижение энергоэффективности, энергосбережение. В этом смысле энергосбе- режение есть часть энергетического менеджмента. В то же время, энер- гетический менеджмент является инструментом энергосбережения, дающим теорию, методики, практические методы и средства для обес- печения энергоэффективности. Структуру энергетического менеджмента можно рассматривать в технологическом и функционально-территориальном разрезах. Технологическая структура энергетического менеджмента двухком- понентна (рис. 3.2) и включает в себя «Планирование снабжения (про- изводства) энергоресурсов (Supply Side Planning - SSP)» и «Управление энергопотреблением (спросом на энергоресурсы) (Demand Side Management - DSM)», в совокупности образующие «Согласованное планирование и управление энергоресурсами (Integrated Resourse Planning - IRP)» . Основой IRP служит «Прогнозирование энергопот- ребления (Load Forecasting - LF)». Указанные компоненты энергетичес- кого менеджмента взаимообусловлены, органически взаимосвязаны и 59 Основы энергосбережения Прогнозирование нагрузки Load Forecasting^ Управление потреблением энергоресурсов Demand Side Management I Планирование снабжения энергоресурсами Supply Side Planning Согласованное планирование энергоресурсов Integrated Resourse Planning Рис. 3.2. Технологическая структура энергетического менеджмента.. направлены на достижение единой цели - энергоэффективности как результата процесса энергосбережения. В функционально-территориальном плане система энергетическо- го менеджмента является многоуровневой иерархической (рис. 3.3). В первой главе были рассмотрены цели энергетического менеджмента от- дельных уровней. В соответствии с этими целями разрабатываются кон- цепция и технологии (методики, средства, способы) энергосбережения для каждого уровня. Цели, интересы отдельных уровней не всегда со- впадают, поэтому функционально-территориальные уровни иерархии энергоменеджмента связаны регулирующими воздействиями верхних уровней, что показано на рис. 3.3. Таким образом, энергетический ме- неджмент имеет продольно- поперечную структуру, предусматриваю- щую горизонтальные управляющие прямо-обратные воздействия внут- Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 УРОВНИ: Рис. 3.3. Функционально-территориальная структура (иерархия) энергетического менеджмента. МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТРАСЛЬ ЭКОНОМИКИ V ОБЛАСТЬ, ГОРОД 5/ ПРЕДПРИЯТИЕ СЕМЬЯ ри каждого уровня и вертикальные регулирующие воздействия между уровнями (рис. 3.4). Вертикальные воздействия между уровнями могут быть ограничивающими и стимулиру- ющими экономического, информаци- онного и энергетического характера, направленными сверху вниз, т. е. пря- мыми, и обратными воздействиями - информационными и финансовыми, направленными снизу вверх. В условиях рыночной экономики, как показывает опыт развитых индус- триальных стран, основной принцип энергоменеджмента: локальное управление (внутри уровня) { планирование, ограничения, стимулы сверху, т. е. управление с верхних уровней осуществляется в основном посред- ством ограничений и стимулов. Имея в виду этот принцип в перспекти- ве, не следует исключать, а на переходном этапе экономики стран СНГ, включая Беларусь, и необходимы прямые государственные регу- лирующие воздействия на нижние уровни. Результативность энер- гетического менеджмента на национальном уровне оценивается по следующим критериям: - форме национальной кривой нагрузки: большей энергоэффек- тивности соответствует более пологая кривая нагрузки, которая отражает распределение в течение суток потребления страной энергии, - макроэюномическим показателям, прежде всего энергопотреблению на душу населения, энергоемкости национального (внутреннего) валового продукта, интегральным экологическим показателям. 61 Основы энергосбережения • : ; I • I. !• !:i t t y Регулирующие воздействия: - ограничивающие ^ - планирование ——^ - стимулирующие • - государственные, управляющие Управление локальными потоками.- <1 - энергетическими - финансовыми _ ^^^ _ - информационными Обратные связи: А информационные - финансовые Рис.3.4. Схема регулирующих воздействий в системе энергетического менеджмента. Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 Рассмотрим функции субъектов энергетического менеджмента (органов управления) верхнего уровня (Министерство экономики, Го- сударственный комитет «Белэнергосбережение», концерны «Белэнер- го», «Белтопгаз» и т.д.), которые обеспечивают решение задач и резуль- тативность менеджмента: 1. Законотворческая и правовая деятельность - определяющее звено энергоменеджмента, регламентирующее все его остальные функ- ции. Правовые основы исполнения функций энергетического менедж- мента закреплены Законом «Об энергосбережении». Государственная программа «Энергосбережение» определила на период до 2000 г фор- мы, фактическое содержание механизмов их исполнения. 2. Поиск источников и распределение финансирования. Залог успеха этой функции, с одной стороны, заключается в оптимально обо- снованном соотношении источников финансирования и в формирова- нии их наилучшей внутренней структуры за счет экономической поли- тики, с другой стороны - в обоснованном с учетом приоритетов распределении финансирования на задачи программы «Энергосбереже- ние». Среди источников финансирования следует назвать государствен- ный и отраслевые фонды энергосбережения, фонды предприятий, кре- диты, лизинг, международные источники. 3. Энергоаудит национальной экономики имеет целью, во-пер- вых, оценку потенциала энергосбережения, его структуры для учета при планировании развития экономики и для разработки энергосберегаю- щей политики, а во-вторых - оценку результатов энергетического ме- неджмента для ее коррекции. 4. Выработка и координация реализации национальной поли- тики энергосбережения, т. е. концепции, методик и средств для различных уровней, в том числе политики экономической, техничес- кой, социальной, научных изысканий, образования, международ- ного сотрудничества. Основными механизмами и инструментами эко- номической политики энергосбережения являются реструктуризация экономики и управления ею, тарифообразование, нормирование и стан- дарты, стимулирование, налогообложение, льготирование и т.д. К акту- альным направлениям технической политики энергосбережения отно- сятся оптимизация структуры генерирующих мощностей, рациональное соотношение централизации и децентрализации энергоснабжения, ком- 63 Основы энергосбережения бинированная выработка тепловой и электрической энергии, использо- вание газотурбинных установок, возобновляемых источников энергии, аккумулирующих систем, энергосберегающих технологий и оборудо- вания и др. Существенное значение имеют элементы социальной поли- тики энергосбережения, направленные на повышение качества жизни населения, улучшение экологии. В их числе - просветительно-пропа- гандистская работа, реклама, социальная помощь, благотворительность. Важную роль играет политика научных изысканий. Их дальновидная координация гарантирует решение энергетической проблемы для буду- щих поколений. Не менее важным является и организация непрерыв- ной многоуровневой системы образования в области энергосбережения. Полноценный энергоменеджмент предполагает как обязательную функцию коррекции политики энергосбережения в реальном вре- мени и на перспективу. 5. Надзор, экспертиза и контроль - функция, регламентируемая законодательством и обеспечивающая работу системы энергосбереже- ния; охватывает всю технологию энергоиспользования во всех отрас- лях экономики и социально-интеллектуальной сфере. Значительный эффект дает экспертиза конструкторско-проектных решений. 6. Организация приоритетных энергосберегающих проектов (от объявления тендеров до стимулирования их выполнения) и эффектив- ной системы консалтинга, аудиторских фирм. Это позволяет активи- зировать энергосбережение, прежде всего на предприятиях, способствует распространению и внедрению наиболее передовых энергосберегаю- щих технологий и оборудования. Одновременно данная функция ис- пользуется как косвенный инструмент для регулирующих воздействий на нижние уровни энергоменеджмента. РЕЗЮМЕ 1. Сберегать энергию и добиваться энергоэффективности следу- ет на всех стадиях технологического процесса энергоснабже- ния. Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 2. Политика энергоэффективности-условие стабилизации эко- номики, социального развития, национальной безопасности страны. За счет энергосбережения в странах СНГ, Централь- ной и Восточной Европы можно обеспечить 20-30% общего объе- ма потребностей в ТЭР, в Беларуси — 30—40%. 3. В числе основных направлений развития экономики Белару- си - снижение энергоемкости внутреннего валового продукта, энергосбережение, применение возобновляемых источников энергии, модернизация традиционной энергетики на базе эко- номичных высокоэффективных энергетических установок. 4. Технологическая структура энергетического менеджмента двухкомпонентна: планирование снабжения ТЭР и управление спросом на них. Энергоэффективность экономики - результат энергосбережения в обоих компонентах. 5. Законотворческая и правовая деятельность, поиск источников финансирования, энергоаудит национальной экономики, выработ- ка и координация политики энергосбережения, надзор, эксперти- за и контроль - функции энергоменеджмента верхнего уровня. На этапе перехода к рыночной экономике реализация политики энергосбережения требует прямых государственных регулиру- ющих воздействий на нижние уровни. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Назовите и объясните энергоэкономические показатели, характери- зующие эффективность энергоиспользования в различных странах. 2. Сформулируйте основные тенденции развития мировой энергети- ки и энергетики Беларуси в отношении потребления энергии. 3. Поясните термины «Integrated Resources Planning», «Load Fore- casting», «Supply Side Planning», «Demand Side Management» и свя- зи между ними. 63 Основы энергосбережения 4. Дайте краткую характеристику состояния и основных направлений развития энергетики Республики Беларусь. 5. Назовите используемые в Беларуси виды первичных энергоресур- сов и способы их преобразования в белорусской энергосистеме. 6. Объясните значение энергосбережения для развития экономики Бе- ларуси. 7. Составьте перечни устройств - потребителей электрической и теп- ловой энергии у Вас дома (квартира, блок общежития, частный дом, дача и т.п.). Подсчитайте среднее количество потребляемой за один зимний и один летний месяц электрической и тепловой энергии всей семьей и в среднем одним ее членом. Пользуясь существующими тарифами на электрическую и тепловую энергию и значениями дотаций государства на оба вида энергии для бытовых потребите- лей, определите, во что обходится Вашей семье и государству по- требляемая Вами и членами Вашей семьи за месяц электрическая и тепловая энергия. ЛИТЕРАТУРА 1. Макконнелл К.Р., Брю С.Л. Экономикс: Принципы, проблемы и политика. В 2 т.: Пер. с англ. - М . : Республика, 1992. - 799 с. 2. Energy in Europe: EUROPEAN ENERGY TO 2020 // A Scenario Approach. - Special Issue. Spring, 1996. - 165 p. 3. Розанов M.H. Электроэнергетические системы и рыночная экономика //Изв. РАН. «Энергетика». - 1992. № 2. С. - 3-6. 4. Поспелова Т.Г., Хассан Ю. Принципиальные положения учета энергосбережения в развитии ЭЭС //Изв. РАН. «Энергетика». -1997. № 1 . - С . 123-130. 5. Кипи Р. Размещение энергетических объектов: Выбор решений. // Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с. Глава 3. Перспективы развития энергетики мира и Республики Беларусь £7 6. Веников В.А., Шнелль Р.В., Оруджев Ф.Д. Автоматизация проектирования в электроэнергетике. - М.: Изд. МЭИ, 1989. -238 с. 7. Воропай Н.И., Зоркальцев В.И., Розанов М.Н. Проблемы развития электроэнергетики государств СНГ в новых условиях и некоторые возможности их решения//Изв. вузов. Энергетика. - 1993. № 7-8. - С. 7-11. 8. Ганжа В.Л. Пути решения энергетической проблемы в Беларуси // Энергоэффективность. - 1997, № 1-2. - С. 3-5, 5-7. 66 Основы энергосбережения ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ в и д ы ЭНЕРГИИ. КАЧЕСТВО ЭНЕРГИИ: законы термодинамики, понятие эксергии и ее концентрации, особенности тепловой и преимущества электрической энергии ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ТЕПЛОВОЙ В МЕХАНИЧЕСКУЮ: тепловая машина и ее КПД ВИДЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ГАЗОТУРБИННЫЕ И ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ ГРАФИКИ НАГРУЗКИ И АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ МЕТОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ: тепловой, ядерной, световой и химической в электрическую ТРАНСПОРТ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ: нефти, нефтепродуктов, газа, угля, электрической и тепловой ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Объяснить, в чем заключаются физический смысл энергосбереже- ния, особенности преобразования тепловой энергии в механическую, преимущества электрической энергии. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 68 2. Рассказать о видах электростанций, принципах их работы, срав- нить их характеристики. Назвать достоинства газотурбинных и парогазовых установок. 3. Объяснить особенности энергетического производства, значение графиков нагрузки с точки зрения энергоэффективности. Расска- зать о методах и устройствах аккумулирования и прямого преоб- разования энергии. 4. Дать характеристику способам транспорта и распределения раз- ных видов ЭР. 4.1. ВИДЫ ЭНЕРГИИ. КАЧЕСТВО ЭНЕРГИИ Виды энергии. Согласно представлениям физической науки, энер- гия - это способность тела или системы тел совершать работу. Су- ществуют различные классификации видов и форм энергии. Назовем те ее виды, с которыми люди наиболее часто встречаются в своей по- вседневной жизни: механическая, электрическая, электромагнитная, тепловая, химическая, атомная (внутриядерная). Последние три вида относятся к внутренней форме энергии, т. е. обусловлены потенциаль- ной энергией взаимодействия частиц, составляющих тело, или кинети- ческой энергией их беспорядочного движения. Если энергия - результат изменения состояния движения мате- риальных точек или тел, то она называется кинетической; к ней относят механическую энергию движения тел, тепловую энергию, обус- ловленную движением молекул. Если энергия - результат изменения взаимного расположения частей данной системы или ее положения по отношению к другим телам, то она называется потенциальной; к ней относят энергию масс, притягивающихся по закону всемирного тяготения, энергию положе- ния однородных частиц, например, энергию упругого деформирован- ного тела, химическую энергию. Качество энергии. Более ста лет назад был установлен фундамен- тальный закон физики - закон сохранения энергии: энергия не мо- жет быть уничтожена или получена из ничего, она может лишь пе- реходить из одного вида в другой. 63 Основы энергосбережения Частным случаем закона сохранения энергии является I закон (на- чало) термодинамики. Он устанавливает взаимную превращаемость всех видов энергии: тенло Q, сообщенное неизолированной систе- ме, расходуется на увеличение ее внутренней энергии DU и совер- шение ею работы А против внешних сил: Q = AU + А (4.1) Все процессы в природе подчиняются действию этих законов. С далеких исторических времен развитие цивилизации и технический про- гресс сопровождаются быстрым ростом потребления энергии и непос- редственно связаны с количеством и качеством используемых энерго- ресурсов. Понятия количества и качества энергии определяются законами термодинамики. С понятием «качество энергии» непосредственно связано суще- ство понятия «энергосбережение». С точки зрения I закона термоди- намики, «энергосбережение» внутренне противоречиво. Сохранять энер- гию нет необходимости, это делает природа в соответствии с законом сохранения энергии. Сохранять нужно работоспособность энергии, или эксергию, которая является мерилом качества - энергетичес- кой эффективности каждого вида энергии. Итак, качество различных видов энергии оценивается эксергией - величиной, определяющей максимальную способность материи к совершению работы в таком процессе, конечное состояние которого определяется условиями термодинамического равновесия с окружа- ющей средой. Основные различия имеются в этом отношении между электричес- кой и механической энергией, с одной стороны, и тепловой энергией - с другой. Электрическая и механическая энергия в ходе технологических процессов совершают превращения, составляющие основу этих про- цессов, практически без потерь, т.е. имеют 100%-ную работоспособ- ность. Тепловая энергия характеризуется неупорядоченной формой пе- редачи внутренней энергии. При ее превращении, допустим, в электрическую часть тепла расходуется на упорядочение этого движе- ния и образует потери. Так, для получения, например, 1 кДж тепла дос- таточно иметь 1 кДж механической или электрической энергии, но для f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 70 получения 1 кДж механической или электрической энергии потребует- ся более 1 кДж тепла. В чем причина таких отличий? С точки зрения современной науки, тепловая энергия есть не что иное, как сумма энергий мельчайших частиц (атомов, молекул, электро- нов), находящихся в состоянии неупорядоченного движения. Порядок просто превратить в хаос, что и происходит при превращении электри- ческой или механической энергии в тепловую. Упорядочить хаос гораз- до труднее, на это нужно затратить энергию. Вот почему тепловая энер- гия не всегда, но в любом случае не полностью превращается в другие виды энергии. Указанные отличительные особенности тепловой энер- гии, условия ее превращения в другие виды энергии определяются II законом (началом) термодинамики. Согласно этому закону, процессы, связанные с теплообменом при конечной разности температур, необратимы, т.е. могут проте- кать самопроизвольно только в одном направлении - от горячих к холодным телам с установлением равновесия в системе. Другими стоит в том, что если в изолированной системе есть разница темпе- ратур и система предоставлена сама себе, то с течением времени температура все более выравнивается и работоспособность замк- нутой системы падает до нуля. В системном анализе эксергатический подход весьма важен, так как в системах энергоиспользования применяются и расходуются разные виды энергии: электрическая, механическая, химическая, тепловая - и разные энергоносители, например, топливо, сжигаемое в котлах, печах, двигателях внутреннего сгорания и т.п. Комбинированные установки используют разные виды топлива и производят одновременно электро- энергию и тепло. Компоненты этих систем имеют, таким образом, раз- ную работоспособность и, следовательно, разные качественные харак- теристики. Нужно стремиться, чтобы работоспособность системы, т.е. ее эксергия в целом была максимальной. Проблемы энергосбережения следует рассматривать не только в све- те энтропийных процессов замкнутых систем, но и взаимодействия ло- кальных систем с окружающей средой. Именно это взаимодействие при- водит локальные системы в сильно неравновесное состояние и, как следствие, к накоплению негэнтропии (например, образование ресур- 63 Основы энергосбережения СОВ нефти на земле). Процессы образования упорядоченных систем происходят при возрастании энтропии окружающей среды и нередко весьма длительны. Ресурсы накопленной негэнтропии имеют большую ценность, так как практически невоспроизводимы, и это должно быть учтено в энергосберегающей политике. Поэтому деятельность челове- ческого общества направлена на упорядочение, борьбу с энтропией, и рациональное энергопотребление является важным слагаемым этой де- ятельности. Категория качества энергии далеко не исчерпывается понятием ее работоспособности. Многообразные виды энергии различаются плот- ностями энергопотоков, которые характеризуются концентрацией эк- сергии и другими физико-химическими характеристиками. Для оценки практической пригодности энергии, содержащей- ся в материи, важно знать не только количество эксергии, но и ее концентрацию, т.е. отношение эксергии к объему термодинамичес- кого агента (энергоносителя). Чем выше концентрация эксергии, т.е. плотность энергопотока, тем лучше показатели сооружения и эксплуа- тации энергетических установок. Очевидно, что 1 Дж энергии в виде электричества имеет большую ценность для потребителя, чем 1Дж в виде низкотемпературного тепла, например, горячей воды. Атакой энер- гоноситель, как лазерный поток, имеет еще больший эксергатический показатель. Немногим более половины всей потребляемой энергии использу- ется в виде тепла для технических нужд, отопления, приготовления пищи, оставшаяся часть - в виде механической, прежде всего в транс- портных установках, и электрической энергии. Причем доля электри- ческой энергии с каждым годом растет (рис. 4.1). Преимущества электрической энергии. Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой современной цивилизации. Подавляющее большинство техни- ческих средств механизации и автоматизации производственных про- цессов (оборудование, приборы ЭВМ), замена человеческого труда ма- шинным в быту имеют электрическую основу. Почему же так быстро растет спрос именно на электрическую энер- гию, в чем ее преимущество? f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 71 Потребление электроэнергии^ . ТВт • ч 20000 15000 10000 - 5000 1970 1990 2000 2020 Годы Рис.4.1. Динамика потребления электрической энергии. Электрическая энергия обладает такими свойствами, которые де- :ают ее незаменимой в механизации и автоматизации производства и в овседневной жизни человека; 1. Электрическая энергия универсальна, она может быть использова- на для самых различных целей. В частности, ее очень просто пре- вратить в тепло. Это делается, например, в электрических источни- ках света (лампочках накаливания), в технологических печах, ис- пользуемых в металлургии, в различных нагревательных и отопи- тельных устройствах. Превращение электрической энергии в меха- ническую используется в приводах электрических моторов. 2. При потреблении электрической энергии ее можно бесконечно дробить. Так, мощность электрических машин в зависимости от их назначения различна: от долей ватта в микродвигателях, при- меняемых во многих отраслях техники и в бытовых изделиях, до огромных величин, превышающих миллион киловатт, в генера- торах электростанций. 63 Основы энергосбережения 3. В производстве электрической энергии, наоборот, можно концен- трировать ее мощность, увеличивать напряжение и передавать по проводам как на малые, так и на большие расстояния любые количества электроэнергии с электростанций, где она вырабаты- вается, всем ее потребителям. 4. 2. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ТЕПЛОВОЙ В МЕХАНИЧЕСКУЮ Рассмотрим еще одну формулировку II закона термодинамики, ко- торая указывает на существенное различие двух форм передачи энер- гии - теплоты и работы. Согласно этой формулировке: 1.Невозможен процесс, единственным результатом которого яв- ляется превращение тепла, полученного от нагревателя, в эквива- лентную ему работу^ Цроцесс преобразования упорядоченного движе- ния тела как целого в неупорядоченное движение частиц самого тела и внешней среды является необратимым. Упорядоченное движение может переходить в неупорядоченное без каких-либо дополнительных (компен- сирующих) процессов, например, механическая энергия движения в теп- ловую при трении. В то же время, обратный переход неупорядоченного движения в упорядоченное - «переход тепла в работу» не может явдяться единственным результатом термодинамического процесса и всегда сопро- вождается каким-либо компенсирующим процессом. 2.Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме тепла от холодного тела к горя- чему. В таком виде закон был установлен гениальным французским ученым С. Карно (1824 г.): тепло может само переходить только от бо- лее нагретого тела к менее нагретому. Если же нужно передать тепло от менее нагретого тела к более нагретому, то при этом, не только не может быть получена механическая энергия, но, наоборот, ее необходимо из- расходовать. В настоящее время такой процесс используется в холодиль- ных машинах. Тепловая машина. Термодинамикой установлено, что для непре- рывного получения механической энергии из тепловой необходимо f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 73 иметь три основных элемента, в совокупности образующих тепло- вую машину (рис. 4.2): - резервуар тепла с относительно высокой температурой (го- рячий источник, или нагреватель); - резервуар тепла с более низкой температурой (холодный ис- точник, или холодильник); - рабочее тело (воздух, водяной пар, газы и т. п.), непрерывно совершающее цикл, с помощью которого тепловая энергия превращается в механическую. Т > Т*; Q > Q* Рис. 4.2. Принцип работы тепловой машины. КПД тепловой машины. Экономичность процесса преобразо- вания энергии теоретически не зависит от выбора рабочего тела. Прак- тически же свойства рабочего тела весьма существенно влияют на КПД цикла. Наибольшее применение в качестве рабочего тела имеют про- дукты сгорания топлива - в двигателях внутреннего сгорания (автомо- биле, самолете, тепловозе и др.) и водяной пар - в энергетических теп- лосиловых установках. Реже используются углекислота и гелий (АЭС), фреон и аммиак (холодильные установки). Однако главным производи- телем механической энергии из тепловой является не рабочее тело, а резервуары тепла, или, как их обычно называют в термодинамике, ис- точники тепла. 63 Основы энергосбережения Из второго закона термодинамики следует, что источники тепла обяза- тельно должны иметь различную температуру: один из них - более высо- кую (горячий источник), а второй - более низкую (холодный источник). В каждом цикле от горячего источника передается рабочему телу оп- ределенное количество тепла Q, а от рабочего тела переходит в холодный источник определенное, но всегда меньшее количество тепла Q*. Так как рабочее тело после завершения цикла возвращается в исходное состоя- ние, то произведенная за один цикл механическая энергия обязательно должна быть равна разности двух количеств тепла: полученного от горя- чего источника и переданного холодному источнику. Так было бы, если бы отсутствовали потери на трение и др. Но на самом деле потери всегда имеются. Поэтому реально получаемая механическая энергия меньше раз- ности двух количеств тепла на величину потерь. В этом заключается существо непрерывного производства механичес- кой энергии из тепловой в тепловой машине, определяемое выражением: A = ( Q - Q * ) - D Q . (4.2) КПД описанного процесса - цикла Карно зависит в первую оче- редь от температур источников тепла. Его максимальное значение неза- висимо от конструкции тепловой машины и выбора рабочего тела опре- деляется выражением: Т-Т* (4.3) Для повышения КПД температура горячего источника Т должна быть как можно выше, а холодного Т* - как можно ниже. Что касается холодного источника тепла, то здесь выбирать не приходится. Этим ис- точником всегда является окружающая среда - вода и воздух. Иначе обстоит дело с горячим источником. Он может быть избран из числа созданных природой: энергии Солнца или тепла глубинных слоев Зем- ли. Но в настоящее время в подавляющем большинстве случаев исполь- зуются искусственные источники тепла, создаваемые в результате сжигания органического топлива или проведения экзотермической уп- равляемой ядерной реакции в атомном реакторе. В первом случае мо- жет быть достигнута температура около 3000 °С, а во втором - практи- чески неограниченно высокая. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 75 Теоретически для повышения КПД процесса всегда выгодно уве- личивать начальную температуру. Практически же повышение началь- ной температуры имеет предел. Он определяется, во-первых, реальны- ми техническими возможностями материалов, а во-вторых - их ценой. 4. 3. ВВДЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Преобразование первичной энергии во вторичную, в частности в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем назва- нии содержат указание на то, какой вид первичной энергии в какой вид вторичной преобразуется на них: • ТЭС - тепловая электрическая станция преобразует тепловую энергию в электрическую; • ГЭС - гидроэлектростанция преобразует механическую энер- гию движения воды в электрическую; • ГАЭС - гидроаккумулирующая станция преобразует механи- ческую энергию движения предварительно накопленной в искус- ственном водоеме воды в электрическую; • АЭС - атомная электростанция преобразует атомную энергию ядерного топлива в электрическую; • ПЭС - приливная электростанция преобразует энергию при- ливов в электрическую, и т. д. В Республике Беларусь более 95% энергии вырабатывается на ТЭС, поэтому процесс преобразования энергии на электростанции рассмот- рим на примере этого вида станции. По назначению тепловые электро- станции (ТЭС) делятся на два типа: • КЭС - конденсационные тепловые электростанции, предназ- наченные для выработки только электрической энергии; • ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, на которых осуществляется со- вместное производство электрической и тепловой энергии. На рис. 4. 3 представлена тепловая схема ТЭС. Ее основное обору- дование состоит из котла-парогенератора ПГ, турбины Т и генератора Г. 63 Основы энергосбережения пар 550 "С ИЭ пг вода И е 23-25 °С G k Рис. 4.3. Тепловая схема ТЭС. В котле при сжигании топлива выделяется теп- ловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине Т водяной пар превраща- ется в механическую энергию вращения. Гене- ратор Г превращает энер- гию вращения в электри- ческую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины либо котла. На рис, 4.3 кроме основного оборудования ТЭС показаны конден- сатор пара К, в котором отработанный пар, отдавая скрытую теплоту парообразования охлаждающей его воде, с помощью циркуляционного насоса Н в виде конденсата вновь подается в котел-парогенератор. Схе- ма ТЭЦ отличается тем, что взамен конденсатора устанавливается теп- лообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, пода- ваемую в главные тепловые магистрали. Технология преобразований энергии на ТЭС может быть представ- лена в виде цепи следующих превращений: внутренняя химическая энергия топлива тепловая • энергия • воды и пара механическая • энергия вращения электрическая • энергия Отметим некоторые особенности работы ТЭС. Топливо и окислитель, которым обычно служит воздух, непрерывно поступает в топку котла. В качестве топлива чаще всего используются уголь, сланцы, природный газ и мазут (продукт переработки нефти- остаток пос- ле отгонки из нефти бензина, керосина и других легких фракций). Однако использование природного газа и особенно мазута в перспективе должно сокращаться, так как это слишком ценные вещества, чтобы их использо- вать в качестве котельного топлива. За счет тепла, образующегося в резуль- тате сжигания топлива, в паровом котле вода превращается в пар с темпе- f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 78 ратурой около 550 °С. Можно было бы получить пар и с более высокой температурой, но это не выгодно. КПД ТЭС - это отношение полученной элекгричесюй энергии к тепловой энергаи, образовавшейся при сжигании топлива; он растет при повышении начальной температуры пара. Но при этом для наиболее ответственных деталей установки, испытывающих боль- шие механические нагрузки в сочетании с высокой температурой, прихо- дится применять высококачественные, дорогие стали. Выигрыш в КПД не юмпенсирует повышенных затрат на металл. В турбине способ преобразования тепловой энергии пара в меха- ническую энергию состоит в следующем. Пар высокого давления и тем- пературы, имеющий большую тепловую энергию, из котла поступает в coroia турбины. Сопла - это неподвижно укрепленные, не вращающие- ся вместе с валом турбины, сделанные из металла каналы, в которых температура и давление пара уменьшаются, а значит, уменьшается и его тепловая энергия, но зато увеличивается скорость движения потока пара. Таким образом, за счет уменьшения тепловой энергии пара возра- стает его механическая (кинетическая) энергия. Струя пара с высокой скоростью непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие ло- патки турбины, укрепленные на диске, жестко связанном с валом. Вал, диск и рабочие лопатки вращаются совместно с большой скоростью (3000 об./мин.). Скорость потока пара на рабочих лопатках, его механи- ческая энергия уменьшается следующим образом. Канал между рабо- чими лопатками криволинеен. Поток пара, протекая по криволинейно- му каналу, меняет направление и величину скорости. Благодаря центробежной силе он оказывает давление на вогнутые поверхности лопаток. Вследствие этого рабочие лопатки, диск, вал - весь ротор при- ходит во вращение. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее - в механическую энергию турбогенератора, так как валы турбины и элек- трического генератора соединены между собой. Современные паровые турбины для ТЭС - весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины. Они многоступенчаты, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же количество перед каждым диском групп сопел, через кото- рые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются. 63 Основы энергосбережения После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление v около 0,04 бара и температуру 25-23 °С, поступает в конденсатор. Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая с помощью насоса снова подается в котел. Цикл начинается заново. Количество охлаждающей воды должно быть в несколько десятков раз больше, чем количество конденсируемого пара. Поэтому ТЭС стро- ят поблизости от крупных водных источников. Процесс производства электроэнергии на ТЭС условно можно раз- делить на три цикла: 1. химический - горение, в результате которого внутренняя хи- мическая энергия топлива превращается в тепловую и переда- ется пару; 2. механический - тепловая энергия пара превращается в энергию вращения турбины и ротора турбогенератора; 3. электрический - механическая энергия превращается в элект- рическую. Общий коэффициент полезного действия ТЭС равен произведению коэффициентов полезного действия всех названных циклов: = КПД„„ • • КПД^ (4.4) Коэффициенты полезного действия химического и электрического циклов составляют около 90%. Коэффициент полезного действия иде- ального механического цикла определяется закономерностями цикла Карно: КПД„„. = 3 ^ . 1 0 0 % , (4.5) где Т и Т* - соответственно температура пара на входе и выходе паровой турбины. На современных ТЭС Т = 550 °С (823 °К), Т* = 23 °С (296 °К). При этих температурах пара КПД паровой турбины составляет 550°+ 273° f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 79 Следовательно, КПД конденсационной тепловой электростанции теоретически равен: КПД^^ = 0,9 • 0,63 • 0,9 = 0,5. Практически с учетом потерь КПД КЭС имеет меньшее значение и находится в пределах 36-39%. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), где осуществляется комплексная вы- работка электрической и тепловой энергии, обладают КПД в 1,5-1,7 раз выше, достигающим 60-65%. Комплексная выработка электро- энергии и тепла очень выгодна. На рис. 4.4 а, б показаны энергетичес- кие диаграммы для КЭС и ТЭЦ. На них наглядно отражается соотноше- ние затраченной, полезно отпущенной энергии и потерь. 100% 100% Рис.4.4. Энергетические диаграммы: а) КЭС; б) ТЭЦ. Таблица 4.1. Потери в котельном в турбо- в конден- в трубо- энергии агрегате генераторе саторе проводах ДЭ, % АЗ кот. АЭтг ДЭконд. ДЭт.пр. э с 12 6 41 2 ТЭЦ 12 4 20 2 В табл. 4.1 представлены в процентном выражении потери энер- гии в элементах электрических станций. Очевидно, коэффициенты по- лезного действия КЭС и ТЭЦ определяются соответственно выраже- ниями: 63 Основы энергосбережения топл. ~^ топл. Многим отраслям промышленности: химической, металлургичес- кой, текстильной, пищевой и др. - тепло необходимо для технологичес- ких целей. Примерно 50% добываемого топлива расходуется на тепло- вые нужды предприятий. Отработанный в турбинах КЭС пар имеет температуру 25-30 °С и давление около 0,04 бара (0,04-10"''МПа) и не- пригоден для использования в технологических целях на предприяти- ях. Во многих производствах требуется пар давлением 0,5-0,9 МПа, а иногда и до 2 МПа для приведения в движение прессов, паровых моло- тов, турбин. Иногда требуется горячая вода, нагретая до 70-150 °С. Тре- буется горячая вода и для отопления жилых зданий. Тепловая энергия в виде пара указанных параметров и горячей воды может производиться централизованно на ТЭЦ и в крупных ко- тельных или децентрализованно на заводских мини-ТЭЦ и в индиви- дуальных котельных. На ТЭЦ для получения пара с необходимыми потребителю парамет- рами используют специальные турбины с промежуточными отборами пара. В них, после того как часть энергии пара израсходуется на приведе- ние в движение турбины и параметры его понизятся, производится отбор некоторой доли пара для потребителей. Оставшаяся доля пара обычным способом используется в турбине для приведения ее во врашение и затем поступает в конденсатор. Поскольку для части пара перепад давления оказывается меньшим, то несколько возрастает расход топлива на выра- ботку электроэнергии. Однако это увеличение в конечном счете меньше по сравнению с расходом топлива в случае раздельной выработки элект- рической энергии и тепла на небольших котельных. При сжигании топ- лива только для получения тепла, например для отопления, весь «темпе- ратурный напор» примерно от 1500 °С до 100 °С, т.е. от температуры, получаемой при сжигании топлива, до температуры, нужной для отопле- ния, никак не используется. Выгоднее использовать этот температурный интервал больше 1000 °С для получения из тепловой энергии механичес- кой, а тепло (около 100 °С) направить на отопление. Конечно, в этом слу- чае механической энергии при том же количестве сжигаемого топлива получится меньше за счет повышения конечной температуры примерно f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 81 на 70 °С (с 30 ДО 100 °С). Такое повышение необходимо для обеспечения температуры воды на нужды отопления. Горячая вода и пар под давлени- ем до 3 МПа доставляются потребителям по трубопроводам. Совокуп- ность трубопроводов для передачи тепла называется тепловой сетью. Передача тепла в виде пара неэкономична на расстояние более 5-7 км. Централизованное теплоснабжение на базе комплексной выработ- ки тепловой и электрической энергии обеспечивает в настоящее время основную долю потребности в тепле промышленного и жилищно-ком- мунального хозяйства, уменьшает расход топливно-энергетических ре- сурсов, а также материальных и трудовых затрат в системах теплоснаб- жения, имеет экологические преимущества. Однако при максимальной централизации теплоснабжения на ТЭЦ можно выработать только 25-30% требуемой электрической энер- гии. Работа же конденсационных станций определяется условиями вы- работки электроэнергии, которую технологически и экономически возможно передавать на значительные расстояния. Это делает благо- приятным концентрацию больших электрических мощностей и позво- ляет быстро наращивать электроэнергетический потенциал страны. Поэтому в национальной энергетической системе необходимо и целе- сообразно сочетание КЭС и ТЭЦ. Нельзя не отметить, что в связи с главенствующей ролью энерго- сбережения в энергетической политике нашей республики весьма акту- альна определенная степень децентрализации энергообеспечения эко- номики, в том числе промышленности. В качестве весьма энергоэффективного решения снабжения крупных производств элект- роэнергией и теплом рассматриваются мини-ТЭЦ. Атомная электростанция (АЭС) по своей сути также является теп- ловой электростанцией и имеет ту же принципиальную схему (рис. 4.3). Однако вместо котла, где сжигается органическое топливо, использует- ся ядерный реактор. Внутриядерная энергия превращается в тепловую энергию пара, которая затем - в механическую энергию вращения тур- богенератора и в электрическую энергию. Наличие термодинамическо- го цикла на АЭС ограничивает КПД этой станции, как и обычных теп- ловых станций. Недостаток АЭС заключается также в отсутствии маневренности: пуск и останов блоков и агрегатов этих станций требу- ет значительных затрат времени и труда. 63 Основы энергосбережения Значительно более высоким КПД обладают гидроэлектростанции (ГЭС) ввиду отсутствия на них термодинамического цикла (преобразо- вания тепловой энергии в механическую). На ГЭС используется энер- гия рек. Путем сооружения плотины создается разность уровней воды. Вода, перетекая с верхнего уровня (бьефа) на нижний либо по специ- альным трубам - турбинным трубопроводам, либо по выполненным в теле плотины каналам, приобретает большую скорость. Струя воды поступает далее на лопасти гидротурбины. Ротор гидротурбины при- водится во вращение под воздействием центробежной силы струи воды. Таким образом, на ГЭС осуществляется преобразование: механическая энергия электрическая энергия воды * воды Поэтому теоретически их КПД может достигать 90%. Кроме того, ГЭС являются маневренными станциями, время пуска их агрегатов ис- числяется минутами. Заметим, что в энергосистеме желательно иметь сочетание различ- ных типов станций. Комбинируя их характеристики, можно добиться наилучших характеристик энергосистемы в целом, в том числе наиболь- шей энергоэффективности. 4.4. ГАЗОТУРБИННЫЕ И ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ Рассмотренная в предыдущем параграфе схема ТЭС является ос- новной, в ней используется парогенератор, в котором водяной пар служит носителем энергии. На ТЭС могут использоваться газотур- бинные установки (ГТУ). Широкое распространение газовые турбины получили на транспорте в качестве основных элементов авиационных двигателей, на железнодорожном транспорте - газо- турболокомотивы. В ГТУ в качестве рабочего тела служит смесь продуктов сго- рания топлива с воздухом или нагретый воздух при большом дав- лении и высокой температуре. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 83 В ГТУ осуществляются следующие преобразования: тепловая кинетическая энергия электрическая энергия щ. вращения Ш ^ . энергия газов ротора турбины По конструктивному исполнению и принципу преобразования энергии газовые турбины не отличаются от паровых. Экономичность работы газовых турбин примерно такая же, как и двигателей внутрен- него сгорания, а при очень высоких температурах рабочего тела их экономичность выше. Газовые турбины более компактны, чем паро- вые турбины и двигатели внутреннего сгорания аналогичной мощно- сти. При мощности 25-100 тыс. КВт КПД ГТУ составляет 27-28%; КПД зарубежных конструкций ГТУ мощностью 100 МВт достигает 31-32%. Важнейшим преимуществом газовой турбины является ее высокая маневренность: время запуска составляет 1-1,5 мин. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, чем паротурбинная, легко пускается, останавливается, регулируется. Это очень ценно, как мы увидим ниже, для экономичного и надежного функционирования энергетических систем. Пока мощности имеющихся газовых турбин в 5-8 раз меньше, чем паровых. Недостаток ГТУ заключается в том, что газовые турбины работают, в основном, на жидком высокосортном топливе или на газообразном (природный газ; искусственный газ, по- лучаемый при особом сжигании твердых топлив). Тем не менее, ана- литические исследования перспективных направлений развития ми- ровой энергетики называют ГТУ в числе наиболее прогрессивных преобразователей энергии XXI века. На рис. 4.5 представлена принципиальная схема ТЭС с газотурбин- ной установкой. В камеру сгорания 1 подается жидкое или газообраз- ное топливо и воздух. Образующиеся в ней газы 2 высокого давления при температуре 750-770 °С направляются на рабочие лопатки турби- ны 3. Турбина 3 вращает электрический генератор 4, вырабатывающий электрическую энергию, и компрессор 5, служащий для подачи под дав- лением воздуха 6 в камеру сгорания. Сжатый в компрессоре 5 воздух 6 перед подачей в камеру сгорания 1 подогревается в регенераторе 7 от- работанными в турбине горючими газами 8. Подогрев воздуха позволя- ет повысить эффективность сжигания топлива в камере сгорания. 63 Основы энергосбережения \ топливо Рис. 4.5. Принципиальная схема ТЭС с газотурбинной установкой (ГТУ). Для повышения экономической эффективности использования ГТУ на ТЭС применяют парогазовые установки - совмещение газотур- бинных и паротурбинных агрегатов. Они являются высокоманеврен- ными и служат для покрытия пиковых нагрузок в энергосистеме. Дело в том, что отработанные в ГТУ газы имеют высокую темпера- туру, что неблагоприятно сказывается на КПД термодинамического цикла. Совмещение газо- и паротурбинных агрегатов так, что в них про- исходит совместное использование тепловой энергии, получаемой при сжигании топлива, позволяет на 8-10% повысить в целом экономич- ность установки, получившей название парогазовой, и снизить ее сто- имость на 25%. Парогазовая установка является бинарной, так как в ней использу- ются два рабочих тела: пар и газ. Принципиальная схема ТЭС с парога- зовой установкой приведена на рис. 4.6а. На ней обозначены: 1 - паро- генератор, 2 - компрессор, 3 - газовая турбина, 4 - генератор, 5 - паровая турбина, 6 - конденсатор, 7 - насос, 8 - экономайзер. Экономайзер по- зволяет отработанные в турбине газы использовать для подогрева пита- тельной воды, что дает возможность уменьшить расход топлива и по- высить КПД до 44%. На рис. 4.66 представлена еще одна возможная f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 85 вода (конденсат) пар газы 650-700 °С вода ' I вода Рис. 4.6 а. Принципиальная схема ТЭС с парогазовой установкой. топливо вода вода (конденсат) Рис. 4.6 б. Схема ТЭС с парогазовой установкой с выбросом отработанных газов в паровой котел. схема ТЭС с парогазовой установкой - с выбросом отработанных газов в паровой котел. Здесь 8 - камера сгорания. 63 Основы энергосбережения 4. 5. ГРАФИКИ НАГРУЗКИ И АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ Производство электрической и тепловой энергии на электростан- циях и их потребление различными пользователями - процессы взаи- мосвязанные. В силу физических закономерностей мощность потреб- ления энергии в какой-либо момент времени должна быть равна генерируемой мощности. В этом заключается особенность энергети- ческого производства. К сожалению, отсутствуют возможности склади- рования электрической и тепловой энергии. Практическое применение известных способов аккумулирования (накопления) различных видов энергии весьма затруднительно. В то же время работа отдельных приемников электрической и теп- ловой энергии неравномерна и суммарное потребление энергии также неравномерно. Потребителю требуется электроэнергии днем больше, чем ночью, в рабочий день недели больше, чем в субботу и воскресенье, зимой боль- ше, чем летом. Режим потребления электрической или тепловой энер- гии потребителем: предприятием, районом, городом, страной - в течение определенного отрезка времени: суток, месяца, года - отра- жается с помощью графика нагрузки. Соответственно, различают суточный, месячный, годовой графики нагрузки. Итак, график нагрузки - это зависимость потребляемой мощности от времени суток, месяца, года. Графики нагрузки существенно отлича- ются для воскресных и рабочих дней, для зимних и летних месяцев и т.п. Графики нагрузки отдельных потребителей и в целом энергосисте- мы имеют неравномерный характер. Суточный график нагрузки района или города складывается из гра- фиков нагрузки множества отдельных потребителей и отражает изме- нение во времени суммарной мощности всех потребителей района или города, имеет минимумы — провалы и максимумы — пики. Значит, в одни часы суток требуется большая суммарная мощность генераторов, а в другие часть генераторов или электростанций должна быть отключена или работать с меньшей нагрузкой. На рис 4.7 представлен примерный f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 87 \ Р . М В т Рис. 4.7. Примерный график потреб- ления электроэнергии в течение зим- них суток в большом городе. график потребления электрической энергии в течение зимних суток в большом городе. Вы видите два ха- рактерных пика: утром, в 8-9 часов (подъем людей и начало рабочего дня) и вечером, в 18-19 часов (на- ступление темноты и возвращение с работы) - и характерный ночной провал нагрузки. Из графиков нагрузки отдельных потребителей складывается сум- марный график потребления для энергосистемы (ЭС) страны, так назы- ваемая национальная кривая нагрузки. Задача ЭС состоит в обеспече- нии этого графика. Количество электростанций в энергосистеме страны, их установленная мощность определяются относительно непродолжи- тельным максимумом национальной кривой нагрузки. Это приводит к недоиспользованию оборудования, удорожанию энергосистем, росту себестоимости вырабатываемой электроэнергии. Кардинально изменить характер потребления электрической и теп- ловой энергии весьма сложно. Более того, объективно существует тен- денция роста неравномерности энергопотребления в силу перспективы увеличения доли коммунально-бытовой нагрузки. Отсюда выявляются важнейшие цели энергетического менеджмента: - обеспечение графиков нагрузки, - выравнивание национальной кривой нагрузки. Более ровная форма национальной кривой нагрузки означает бо- лее эффективное использование энергетических ресурсов в масштабах всей страны, и, следовательно, более успешную реализацию энергосбе- регающего потенциала. Рассмотрим возможности и пути достижения указанных целей. Обеспечить график нагрузки означает организовать бесперебойную подачу электроэнергии в часы максимального потребления при дефи- ците мощности в энергосистеме, а в часы минимума потребления энер- гии не допускать разгрузки той части генерирующего оборудования, 63 Основы энергосбережения ДЛЯ которой это приводит к существенному сокращению сроков рабо- ты, иметь в энергосистеме оборудование, обладающее высокой манев- ренностью (газотурбинные установки, гидроаккумулирующие станции и т. п.), и энергоаккумулирующие установки. Итак, чтобы обеспечить неравномерные графики нагрузки, элект- роэнергетические системы должны быть достаточно маневренными, т.е. способными быстро изменять мощность электростанций. В промышленно развитых странах большая часть электроэнергии, около 80%, вырабатывается на ТЭС, для которых наиболее желателен равномерный график нагрузки. На агрегатах этих станций невыгодно производить регулирование мощности. Обычные паровые котлы и тур- бины тепловых станций допускают изменение нагрузки на 10-15%. Пе- риодические включения и отключения ТЭС не позволяют решить зада- чу регулирования мощности из-за большой продолжительности (часы) этих процессов. Работа крупных ТЭС в резко переменном режиме не- желательна, так как приводит к повышенному расходу топлива, износу теплосилового оборудования и снижению его надежности. Еще более нежелательны переменные режимы для АЭС. Поэтому ТЭС и АЭС ра- ботают в режиме так называемых базовых электростанций, покрывая неизменяющуюся постоянную нагрузку энергосистемы, т.е. базовую часть графика нагрузки (рис. 4.7). Дефицит в маневренных мощностях, т.е. пиковые и полупиковые нагрузки энергосистемы покрываются ГТУ или парогазовыми установ- ками на ТЭС, ГАЭС, ГЭС, у которых набор полной мощности от нуля можно произвести за 1-2 минуты. Регулирование мощности ГЭС произ- водится следующим образом: когда в системе - провалы нагрузки, ГЭС работают с незначительной мощностью и вода заполняет водохранили- ще, при этом запасается энергия; с наступлением пиков нагрузки вклю- чаются агрегаты станции и вырабатывается энергия. Накопление энер- гии в водохранилищах на равнинных реках приводит к затоплению обширных территорий, что является отрицательным экологическим фак- тором. Целесообразно строительство ГЭС на быстрых горных реках. В Беларуси в настоящее время осуществляется программа восста- новления построенных в довоенные годы малых ГЭС, которые являют- ся экологически чистыми возобновляемыми источниками энергии и будут способствовать обеспечению маневренности Белорусской ЭС. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 89 Решение задачи выравнивания национальной кривой нагруз- ки связано с разработкой и реализацией политики управления спро- сом на энергию, т. е. управления энергопотреблением. Управление спросом на энергию может осуществляться как социально-эконо- мическими, так и техническими мероприятиями и средствами. Весьма действенным экономическим инструментом являются дифференцированные тарифы (цены) на электрическую и тепло- вую энергию: в периоды максимумов нагрузки тарифы выше, что сти- мулирует потребителей к перестройке работы с целью уменьшения по- требления в часы максимума нагрузки энергосистемы. В дальнейшем будут рассмотрены и другие экономические механизмы обеспечения эффективности энергопотребйения. Эффективной технической мерой выравнивания графиков на- грузок служит аккумулирование различных видов энергии. Идея заключается в том, что в часы провала нагрузки следует запасать элек- троэнергию, а в часы максимума - использовать ее. Представляет зна- чительный интерес идея так называемого встречного регулирования режима потребления и способы ее практического осуществления. Суть ее состоит в том, чтобы стимулировать потребителя к максимальному потреблению в часы минимума ЭС и к минимальному потреблению в часы максимума ЭС. Таким образом, можно определить 3 основных пути решения пробле- мы несоответствия режимов энергопроизводства и энергопотребления и, следовательно, 3 конкретных задачи энергетического менеджмента: 1. Оптимизация структуры генерирующих мощностей, т.е. ра- циональный выбор числа, видов, установленной мощности электрических станций; 2. Разработка и использование системы социально-экономических мероприятий, стимулирующих потребителя к уменьшению по- требления в часы максимумов нагрузки энергосистемы; 3. Разработка и внедрение способов и устройств аккумулирова- ния энергии. Рассмотрим технические возможности аккумулирования различных видов энергии. Механические системы аккумулирования энергии: гидро- и га- зоаккумулирующие станции, маховые колеса. 63 Основы энергосбережения Небольшие реки, каких много в Беларуси, малопригодны для регу- лирования мощности в энергосистеме, так как они не успевают запол- нить водой водохранилище. Задачу снятия пиков нагрузки могут помочь решить гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Принципиальная схема ГАЭС дана на рис. 4.8. Когда электрическая нагрузка в ЭС минимальна, вода из нижнего водохранилища перекачивается в верхнее, при этом по- требляется электроэнергия из системы, т.е. ГАЭС работает в двигатель- ном режиме. В режиме непродолжительных пиков - максимумов нагруз- ки ГАЭС работает в генераторном режиме и, расходуя запасенную в верхнем водохранилище воду, выдает электроэнергию в ЭС. Рельеф Бе- ларуси отличается наличием естественных перепадов местности, что позволяет сооружать станции с небольшим напором 80-110 м. Для Бело- русской энергосистемы характерен значительный дефицит маневренной мощности, поэтому сооружение ГАЭС было бы весьма полезно. 1- верхний бассейн 2- водовод 3- здание ГАЭС 4- нижний бассейн 777777777777777 Рис.4.8. Принципиальная схема ГАЭС. Первые ГАЭС в начале XX в имели КПД не выше 40%, у современ- ных его значение достигает 70-75%. На рис. 4.9 представлены возмож- ные компоновки гидроаккумулирующих станций. На первых ГАЭС для выработки электроэнергии использовали турбины Т и генераторы Г, а для перекачки воды в верхний бассейн - электрические двигатели Д и насосы Н. Такие станции назвали 4-машинными (рис. 4.9а). Сокращение числа машин существенно снижает стоимость ГАЭС и открывает перс- пективы для их применения. Объединение функций генератора и двига- f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 91 теля в одной машине привело к 3-машинной компоновке станций (рис. 4.96). ГАЭС стали особенно эффективными после появления обратимых гидротурбин, выполняющих функции и турбин, и насосов (рис. 4.9в). Ко- личество машин на станции в этом случае сокращается до двух, однако при 2-машинной компоновке КПД более низкий в связи с определенны- ми трудностями технического характера. Весьма перспективно сочета- ние в энергетической системе ГАЭС и ветровых электростанций. Идея сохранять запасенную ранее энергию в виде механической энергии сжатых газов не нова и насчитывает уже около 40 лет. Однако ее реальное воплощение требует решения многих технических проблем. Принцип работы воздухоаккумулирующей станции состоит в следую- щем: «внепиковая» электрическая энергия ЭС используется для приво- да компрессора, нагнетающего под давлением воздух в подземную по- лость (естественная пещера, заброшенная шахта или специально созданная полость); когда требуется использовать запасенную энергию, воздух под давлением направляется на ГТУ, вырабатывающую элект- рическую энергию и отдающую ее в сеть ЭС в период пика нагрузки. В Германии имеется опыт эксплуатации подобной электростанции. КПД воздухоаккумулирующей станции при сегодняшнем уровне техники может составлять 70%. Идея аккумулирования энергии в виде механической энергии сжа- тых газов, в частности водорода, весьма перспективна для реализации в транспортных системах. Водо- род - наиболее экологически чи- стое топливо. Во многих странах ведутся интенсивные научно-ис- следовательские работы по его ис- пользованию на автомобильном транспорте. Водород Н^ может храниться не только в газообраз- ной форме, но и в жидкой, а так- же как составная часть какого- либо химического соединения. Вариантом компактного и безо- пасного хранения водорода явля- QD—(Х>—® б) т t н \ Ф в) Рис.4.9. Компоновки ГАЭС. 63 Основы энергосбережения ется хранение его в составе особого класса компаундов - металлических гидридов: MgHj, MgNiH^H т.п. В них атомарный водород Н «растворен» в металле. Система аккумулирования с использованием металлических гидридов привлекательна для электромобилей будущего без загрязнен- ных выхлопов. Супермаховик - это маховое колесо, которое можно разгонять до очень высой скорости вращения, не боясь его разрыва. Запасаемая им энергия - это кинетическая энергия вращения самого колеса. Махо- вик соединен с валом генератора и помещен в герметичный корпус, где для уменьшения потерь от трения поддерживается вакуум. Уст- ройство работает как генератор, когда возрастает потребление энер- гии в ЭС, и как электродвигатель, когда энергию целесообразно акку- мулировать. К преимуществам маховиков как аккумуляторов можно отнести высокий КПД (80-90%), бесшумность работы, отсутствие загрязнения окружающей среды, быстроту зарядки и возможность размещения непосредственно вблизи потребителя. Недостатками яв- ляются трудность обеспечения высокой степени концентрации энер- гии, необходимость разгона маховика, значительная стоимость уст- ройства и жесткие требования к материалу махового колеса по прочностным характеристикам из-за опасности разрушения при вы- соких скоростях. Разрабатываются механические системы аккумули- рования энергии на базе маховых колес для транспортных систем. В частности, созданы образцы городских автобусов. Электрические системы аккумулирования: электростатические и индуктивные системы. Электростатическая система (рис. 4.10) - емкостный накопитель принципиально представляет собой электрический конденсатор, поме- щенный в вакуум. При подключении его к внешнему источнику тока осуществляется заряда конденсатора благодаря ориентации, смещению диполей диэлектрика и созданию разности потенциалов между пласти- нами конденсатора. Энергия аккумулируется в форме энергии однород- ного электрического поля конденсатора. После отключения внешнего источника конденсатор остается заряженным в течение значительного времени. Скорость утечки заряда определяется состоянием изоляции. При замыкании конденсатора на потребителя запасенная энергия выда- ется во внешнюю электрическую цепь. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 93 Индуктивная система (рис. 4.11) конструктивно представляется ка- тушкой индуктивности (соленоидом) с полым сердечником. При под- соединении ее к внешнему источнику в цепи протекает постоянный ток, создающий внутри и вокруг катушки постоянное магнитное поле. Элек- трическая энергия аккумулируется в виде энергии магнитного поля. 4 f - I ^ \ -F-TTI - f q г WW 1 q Рис.4.10. Принцип действия емкостного накопителя энергии. Е - напряженность электрического поля; ±q - электрический заряд на обкладках конденсатора. Рис.4.11. Принцип действия индуктивного накопителя энергии. После отключения внешнего источника магнитное поле исчезает, а накопленная энергия поступает обратно в электрическую цепь. Обыч- ные катушки индуктивности как накопители энергии практического значения иметь не могут в силу неспособности их сохранять энергию сколько-нибудь длительное время. Практический интерес представля- 63 Основы энергосбережения ЮТ сверхпроводящие катушки индуктивности с криогенной системой охлаждения, имеющие активное сопротивление равное нулю и могу- щие сохранять накопленную энергию в течение 10-12 часов. Однако такие системы достаточно дороги. Индуктивные и емкостные накопители могут подключаться че- рез выпрямители к электрической сети переменного тока. На сегод- няшний день конструкций подобных накопителей, имеющих удов- летворительные промышленные характеристики, пока не создано. Химические системы аккумулирования энергии предполагают накопление химической энергии в форме энергии связи электронов с ядрами в атомах или связи атомов в молекулах. Пример химического механизма аккумулирования энергии - реакция, происходящая у элект- родов электрических батарей - электрохимических аккумуляторов. Электрическая батарея - комбинация включенных параллельно или последовательно двух и более электрохимических элементов. Батарея заряжается путем питания электрической энергией от внешнего источ- ника, которая в электрохимических элементах преобразуется в хими- ческую энергию. При подключении электрической батареи на внешнюю нагрузку (потребителя) она снова выдает электрическую энергию. Та- ким образом, электрохимический аккумулятор работает в режиме «за- ряд - разряд». Современные конструкции электрохимических аккуму- ляторов не удовлетворяют ни требованиям централизованного производства электрической энергии, ни использованию в транспорт- ных средствах. Находят применение в основном свинцово-кислотные аккумуляторы для запуска двигателей внутреннего сгорания, прежде всего в автомобилях. Принципиальная схема электрохимического элемента показана на рис. 4.12. В электролит - слабо концентрированную серную кис- лоту HjSO^ погружены анод из пористого свинца РЬ, служащий топ- ливом и отдающий электроны, и катод - набор сеток, заполненных перекисью свинца РЬО^, на котором происходит восстановление (по- глощение) электронов е веществом-окислителем. Реакции, протека- ющие в электрохимическом элементе в режиме разряда при подклю- чении на внешнюю нагрузку, имеют вид: • на аноде- РЬ - 2е + SO^ -^= PbSO^, • на катоде - РЬО^ + 2е + + SO/ = PbSO, + 2Н^О. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 95 e f | = 4 = h Р Ь О , /t+ё^А Рис.4.12. Принципиальная схема электрохимического элемента. Аккумулятор работает, пока оба электрода не покроются сульфа- том свинца PbSO^. Восстановление аккумулятора осуществляется его зарядкой путем подключения к внешнему источнику напряжения. Свинцово-кислотные аккумуляторы тяжелы, громоздки, обладают низкой мощностью на единицу массы и генерируют малое количество энергии на единицу массы. Перспективными считаются так называе- мые топливные элементы, которые будут рассмотрены в следующем па- раграфе. Они компактны, просты в эксплуатации и не загрязняют окру- жающую среду. Аккумуляторы тепловой энергии. Различают две группы уст- ройств накопления тепловой энергии. В первой группе происходит аккумулирование явной теплоты. Ее накапливание осуществляется путем нагревания рабочего тела акку- мулятора - большой массы какого-либо вещества, термически изоли- рованного от внешней среды. Тот же принцип применяется для накоп- ления холода: резервуар с рабочим телом охлаждается с помощью холодильной установки в ночное время, во время провала нагрузки энергосистемы. Во второй группе устройств накопление тепловой энергии проис- ходит путем аккумулирования скрытой теплоты. Это осуществляется в результате перехода рабочего тела из одного агрегатного состояния в другое: из твердого в жидкое, из жидкого в парообразное. Передача тепла потребителю от аккумуляторов первой группы про- исходит за счет охлаждения рабочего тела и понижения его температу- 63 Основы энергосбережения ры, а от аккумуляторов второй группы - путем возвращения рабочего тела в первоначальное агрегатное состояние. Аккумуляторы явной теплоты применяются в системах производ- ства электроэнергии, в том числе на солнечных электростанциях. Акку- муляторы скрытой теплоты - для питания потребителей коммунально- бытового сектора (широко применяются в солнечных отопительных установках жилого сектора США), сферы обслуживания. 4. 6. МЕТОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ На смену традиционным способам преобразования энергии неиз- бежно придут качественно новые, более совершенные, в первую оче- редь, способы непосредственного или прямого преобразования тепло- вой, ядерной, световой и химической энергии в электрическую энергию. Способы прямого преобразования различных видов энергии в элек- трическую основываются на физико-химических явлениях и эффектах, открытых учеными. Пока эти способы не конкурентоспособны с тради- ционными способами производства электроэнергии, используемыми в большой энергетике. Однако уже сегодня прямое получение электроэнергий широко при- меняется в автономных источниках энергии небольшой мощности, для которых показатели экономичности работы не имеют решающего зна- чения, а важны надежность работы, компактность, удобство обслужи- вания, небольшой вес. Такие источники энергии используются в систе- мах сбора информации в труднодоступных местах Земли и в межпланетном пространстве, на космических аппаратах, самолетах, судах и т. п. Различают физические и химические источники электрической энер- гии. К физическим источникам относятся термоэлектронные генерато- ры, фотоэлектрические батареи, термоэмиссионные преобразователи. В химических источниках, например, гальванических элементах, акку- муляторах, электрохимических генераторах и т.п., используется энер- гия окислительно-восстановительных реакций химических реагентов. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 98 Преобразование тепловой энергии в электрическую. Известные способы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую подразделяются на три вида: • магнитогидродинамические, • термоэлектрические, • термоэмиссионные. МГД-метод и МГД-генератор. Магнитогидродинамический способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую является наи- более раз]эаботанным для получения больших количеств электроэнергии и лежит в основе МГД-генератора, опытные и опытно-промышленные образцы которого бьши созданы в Советском Союзе. Сущность МГД-метода заключается в следующем. В результате сжигания органического топлива, например, природ- ного газа, образуются продукты сгорания. Их температура должна быть не ниже 2500 °С. При этой температуре газ становится электропровод- ным, переходит в плазменное состояние. Это означает, что происходит его ионизация. Плазма при такой относительно низкой температуре (низ- котемпературная плазма) ионизирована лишь частично. Она состоит не только из продуктов ионизации - электрически заряженных свободных электронов и положительно заряженных ионов, но и из сохранившихся целыми, еще не подвергшихся ионизации молекул. Для того чтобы низ- котемпературная плазма продуктов сгорания имела достаточную элект- ропроводность при температуре около 2500 °С, к ней добавляют при- садку - легкоионизирующееся вещество (натрий, калий или цезий). Ее пары ионизируются при более низкой температуре. В основе работы МГД-генератора лежит закон Фарадея об электро- магнитной индукции: в проводнике, движущемся в магнитном поле, индуцируется ЭДС. В МГД-генераторе роль движущегося проводника выполняет движущийся поток низкотемпературной плазмы, т. е. поток ионизированного токопроводящего газа. На рис. 4.13 приведена прин- ципиальная схема МГД-генератора: между полюсами постоянного маг- нита расположен расширяющийся канал, на противоположных стенках которого размещены электроды, замкнутые на внешнюю цепь. Плазма с небольшой добавкой легкоионизирующегося вещества при темпера- туре около 2700-2500 °С поступает в канал МГД-генератора и за счет уменьшения ее тепловой энергии разгоняется там до скорости, близкой 63 Основы энергосбережения Рис. 4.13. Принципиальная схема МГД-генератора. к звуковой и даже более высокой (до 2000 м/с и более). Протекая по каналу, электропроводная плазма пересекает силовые линии специаль- но созданного магнитного поля, имеющего большую индукцию. Если направление движения потока перпендикулярно силовым линиям маг- нитного поля, а электропроводность плазмы, скорость потока и индук- дня магнитного поля достаточно велики, то в направлении, перпенди- кулярном движению потока и силовым линиям магнитного поля, от одной стенки канала к другой возникнет ЭДС и электрический ток, про- текающий через плазму. Взаимодействие этого электрического тока с магнитным потоком создает силу, тормозящую движение плазмы по каналу. Таким образом, кинетическая энергия потока рлазмы превра- щается в электрическую энергию. На выходе температура плазмы рав- на примерно 300 °С. В МГД-генераторе осуществляется следующая цепь преобразований энергии: тепловая энергия плазмы кинетическая энергия потока плазмы электрическая энергия В чем же преимущества МГД-генератора? Как известно, для увеличения КПД теплового двигателя необходи- мо повьшать начальную температуру рабочего тела Т. Но в тепловых f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 99 двигателях ТЭС - паровых турбинах начальную температуру водяного пара не поднимают выше 540 °С. Это объясняется тем, что наиболее от- ветственные элементы турбины, прежде всего рабочие лопатки, испыты- вают одновременно воздействие высокой температуры и большой меха- нической нагрузки. В канале МГД-генератора вообще отсутствуют движущиеся части, поэтому материал, из которого сделаны элементы его конструкции, не испытывает сколько-нибудь значительных механических усилий. В этом состоит одно из важных преимуществ МГД-генератора. И хотя не существует материала, способного выдерживать темпе- ратуру 2600 °С, высокотемпературные элементы конструкции МГД-ге- нератора охлаждают обычно водой. Статические условия работы по- зволяют использовать материалы, на поверхности которых температура может достигать 2700-3000 °С. Это открывает широкие перспективы повышения КПД преобразования энергии. Теоретически КПД может достигать 90%, реально он составляет 50-60%. Итак, в классическом паросиловом цикле имеют место следующие преобразования энергии: тепловая энергия, полученная при сжигании топлива, превращается во внутреннюю энергию пара в котле (550 °С), затем в механическую энергию турбины и в электрическую энергию генератора. В магнитогидродинамическом цикле: тепловая энергия, полученная при сжигании топлива (2600 °С), превращается в канале МГД-генератора в механическую энергию низкотемпературной плазмы и затем за счет работы против сил внешнего магнитного поля - в элект- рическую энергию генератора. Таким образом, цепочка преобразова- ний энергии в МГД-методе значительно короче. Меньшее количество преобразований приводит к меньшим потерям и повышению эффектив- ности всего цикла в целом. Экономия топлива составляет 20-25% по сравнению с традиционным циклом. КПД идеального теплового цикла Карно зависит от значений максимальной и минимальной температур рабочего тела. Максимальная температура рабочего тела в МГД-методе несравнимо выше. На выходе из канала МГД-генератора продукты сгорания все еще имеют высокую температуру - около 2000 °С. При этой температуре плазма уже недостаточно электропроводна, поэтому продолжение про- цесса в МГД-генераторе невыгодно. В то же время продукты сгорания на выходе из канала обладают температурой более высокой, чем в топ- 63 Основы энергосбережения Рис. 4.14. Комбинация МГД-генератора с паросиловым циклом. ке котла паросилового цикла. Их тепловую энергию целесообразно ис- пользовать. Эта идея реализуется в двухступенчатой установке - ком- бинации МГД-генератора с паросиловым циклом (рис. 4.14). В камеру сгорания 1 подается топливо, легкоионизирующаяся присадка и нагре- тый окислитель (воздух). Продукты сгорания с температурой около 2600 °С поступают через сопло в канал МГД-генератора 3, а из канала при температуре около 2000 °С - в парогенератор 5. Здесь за счет тепла, отдаваемого уходящими газами, происходит нагревание воды, образо- вание и перегрев водяного пара. В парогенераторе или в отдельном воз- духоподогревателе 2 производится подогрев направляемого в камеру сгорания 1 окислителя. Из парогенератора отводится, а затем использу- ется вновь легкоионизирующаяся присадка. Схема МГД-электростанции дана на рис. 4.15. Ее паросиловая часть принципиально не отличается от схемы ТЭС. Главное преимущество МГД-электростанции - возможность получения высокого КПД - до 50- 60% против 40% для лучших ТЭС. Большинство существующих и стро- ящихся опытных и опытно-промышленных МГД-установок рассчита- но для работы на газовом топливе. Другим важным преимуществом МГД-электростанций является их высокая маневренность, создаваемая возможностью полного отключения МГД-ступени. Существует ряд технических проблем реализации эффективных МГД-электростанций: f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 101 Рис. 4.15. Схема МГД-электростанции: топка; 2 - МГД-генератор; 3 - теплообменник-парогенератор; 4 -регенератор присадки; 5 - инвертор подстанции. - создание материалов для стенок и электродов МГД-каналов, ко- торые могли бы длительно и надежно работать при высоких тем- пературах, - создание сверхпроводящей магнитной системы, охлаждаемой жидким гелием, - создание эффективного электрического инвертора для преобра- зования получаемого от МГД-установки постоянного тока в пе- ременный. В перспективе рассматривается возможность использования мощных МГД-установок на АЭС. В этом случае место камеры сгорания займет атомный реактор, а рабочим телом МГД-генератора будут служить не про- дукты сгорания, а более легко ионизирующийся газ, например, гелий. Представляет интерес МГД-генератор с пульсирующей плазмой, по- зволяющий получать электрическую энергию при переменном токе. Вопросам создания достаточно эффективных промышленных МГД- установок уделяется большое внимание во многих индустриально раз- витых странах мира. 63 Основы энергосбережения Термоэлектрический генератор (ТЭГУ Работа ТЭГ основана на известном в физике эффекте Зеебека (1821 г.). Его сущность заключает- ся в том, что в замкнутой электрической цепи, состоящей из разнород- ных материалов, протекает ток при разных температурах контактов ма- териалов (термопар). На рис. 4.16 показан термоэлемент, электрическая цепь которого состоит из двух проводников - меди и константана (сплав меди и нике- ля). Такие термопары используются для измерения температуры. Один из спаев находится при температуре, которую требуется измерить, а другой - при постоянной, например, при практически неизменной тем- пературе смеси воды и льда. Если составить цепь из последовательно соединенных различных материалов, обычно полупроводников, т.е. цепь из отдельных термоэлементов, то получится термоэлектрический гене- ратор (рис. 4.17). ЭДС, создаваемая ТЭГ, пропорциональна числу тер- моэлементов, его образующих. КПД термоэлемента, а следовательно, и ТЭГ регламентируется II законом термодинамики. Из всех устройств, непосредственно преобразующих тепловую энер- гию в электрическую, ТЭГ в настоящее время находит наиболее широ- кое практическое применение. Основные достоинству ТЭГ: отсутствие движущихся частей, необходимости высоких давлений, возможность ис- пользования любых источников тепла, значительный ресурс работы. Однако ТЭГ пока еще дороги, их КПД невелик - до 10%. Они находят применение в качестве небольших, как правило, автономных источни- ков энергии, например, на космических объектах, ракетах, подводных лодках, маяках и т. п. м е д ь Т л к о н с т а н т а н / у ^ Рис. 4.16. Принципиальная схема термоэлемента: А - амперметр; tg, t^ - температуры спаев. Рис. 4.17. Принципиальная схема термоэлектрического генератора (ТЭГ). f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 103 В зависимости от назначения ТЭГ могут преобразовывать в электри- ческую энергию тепловую, полученную в атомных реакторах, энергию солнечной радиации, энергию органического топлива и т.д. Тепло распа- да радиоактивных изотопов и тепло, получаемое при делении ядер тяже- лых элементов в реакторах, стало применяться в ТЭГ с конца 50-х годов. Широкие исследования и конструктивные работы по совершенствованию ТЭГ ведутся в СНГ, США, Англии, Франции, Японии. Почти все совре- менные ТЭГ содержат полупроводниковые материалы и изготавливают- ся мощностью от нескольких ватт до нескольких киловатт. Исход промышленного применения ТЭГ во многом зависит от ус- пехов поиска материалов, которые обладали бы свойствами полупро- водников в условиях высоких температур (до 1100°С) и интенсивного радиоактивного облучения. Вопрос о целесообразности применения тех или иных источников энергии решается в пользу ТЭГ, когда главное значение имеет не КПД, а компактность, надежность, портативность и удобство. Термоэмиссионный преобразователь (ТЭШ. Работа ТЭП основа- на на открытом Т. Эдисоном в 1883 г. явлении термоэлектронной эмис- сии: если какое-либо твердое тело (металл, полупроводник) поместить в вакуум, то известное количество электронов этого тела перейдет в ваку- ум. Твердое тело называется эмиттером. Эмиссия электронов тем боль- ше, чем выше температура эмиттера. Если поместить в вакуум два тела - два электрода, причем к одному из них (электроду-эмиттеру) подводить тепло и поддерживать его при более высокой температуре, а от второго (электрода-коллектора) тепло отводить, чтобы его температура остава- лась более низкой (рис. 4.18), при под- ключении эмиттера и коллектора к внеш- ней электрической цепи по ней потечет ток. Таким образом, получим источник тока, называемый термоэмиссионным преобразователем (ТЭП). Он, как и ТЭГ, преобразует тепловую энергию в элект- рическую, минуя ступень механической энергии, и, следовательно, подчиняется p^^A.lS. Принцип действия ограничениям, установленным II зако- термоэмиссионного ном термодинамики. преобразователя (ТЭП). 63 Основы энергосбережения При использовании термоэмиссионных преобразователей в энер- гетических целях для нагрева катода можно воспользоваться теплом, получаемым в результате ядерной реакции. КПД первых ядерных ТЭП равен примерно 15%, по прогнозам, его можно будет довести до 40%. Принципиально возможна установка прямого преобразования ядерной энергии в электрическую, когда при радиоактивном распаде электроны испускаются вследствие естественного свойства элементов. Возможно применение термоэлектрических элементов в так на- зываемых тепловых насосах, осуществляющих в одной части выделе- ние, а в другой - поглощение тепла одновременно за счет электричес- кой энергии. При изменении направления тока насос работает в противоположном режиме, т. е. части, в которых происходит выделе- ние и поглощение тепла, меняются местами. Такие тепловые насосы могут успешно применяться для терморегуляции жилых и прочих по- мещений. Зимой насосы нагревают воздух в помещении и охлаждают его на улице, а летом наоборот - охлаждают воздух в помещении и нагревают на улице. Преобразование световой энергии. Многообещающе прямое пре- вращение солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных элементов, в которых используется явление фотоэффекта. В настоящее время наиболее совершенны кремниевые фотоэлементы. Их КПД, од- нако, составляет не более 15%, и они очень дороги. Существуют раз- личные варианты промышленного фотоэлектрического преобразования энергии, но для реализации этих проектов предстоит провести боль- шой объем научных исследований и решить серьезные научно-техни- ческие проблемы. Электрохимический генератор. В электрохимических генерато- рах происходит прямое преобразование химической энергии в электри- ческую, для чего используются водородно-кислородные топливные эле- менты. Последние были применены в космических кораблях серии «Аполлон» для полетов на Луну. Топливный элемент - это обычный электрохимический элемент, от- личающийся тем, что активные вещества к нему подаются извне, а элек- троды в электрохимических превращениях не участвуют. Почему топливный элемент получил такое название и каков прин- цип его работы? f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 105 Можно сжечь водород в атмосфере кислорода. В результате обра- зуется вода и выделяется тепло, которое затем можно использовать в теплосиловом двигателе. В топливном элементе также происходит ре- акция горения водорода, но она разделена на два процесса, в одном из которых участвует водород, а в другом - кислород. На рис. 4.19 представлена схема топливного элемента. Элемент со- стоит из двух электродов, погруженных в электролит. На один из них непрерывно подается водород, а на другой - кислород. Поэтому отличи- ем топливного элемента от электрического аккумулятора является то, что запас горючего - водорода и окислителя - кислорода постоянно пополня- ется. Водород, попадая на металлический электрод и находясь на разделе трех фаз: твердого электрода, электролита, газовой фазы, - переходит в атомарное состояние. Его двухатомная молекула Н^ разделяется на ато- мы, а атомы делятся на свободные электроны и ядра атомов - ионы. Элек- троны уходят в металл, а ядра атомов - в раствор (электролит). В резуль- тате электрод насыщается отрицательно заряженными электронами, а электролит - положительно заряженными ионами. Аналогичный процесс происходит на втором электроде, на который подается кислород. Вслед- ствие происходящих у поверхности электрода процессов на нем появля- ются положительные электрические заряды. Кроме того, возникают от- рицательно заряженные ионы ОН, которые остаются в электролите и, соединяясь с ионами водорода, образуют воду Н^О. Если соединить внеш- ней цепью оба электрода, то возникает электрический ток. Таким путем химическая энергия превращается в электрическую. В топливном элементе отсутствует промежуточная стадия преоб- разования химической энергии в тепловую, поэтому его КПД не имеет ограничении, присущих теп- ловому двигателю. КПД топливного элемента вполне может достигать 65-70%. К тому же он работает при низ- кой температуре. Идея топливного эле- мента появилась еще в сере- дине XIX в., но по сей день отсутствует подходящая Н А" № К О Г г X. он 1 G : т 1 электролит Рис. 4.19. CxejMa топливного элемента. 63 Основы энергосбережения конструкция для широкого применения. Сегодня - начальный этап при- менения топливных элементов. Они используются, когда не требуется большая мощность, прежде всего как автономные источники тока. Удель- ная мощность топливных элементов хотя и во много раз больше, чем у электрических аккумуляторов, но еще примерно в 3 раза меньше по сравнению с бензиновыми двигателями. Первыми потребителями топливных элементов будут космические аппараты, нуждающиеся в небольших по мощности бортовых источни- ках тока, и электромобили. В космических аппаратах водородно-кисло- родные топливные элементы уже находят применение, что же касается электромобилей, то пока создаются опытные образцы. Использование водорода в качестве топлива сопряжено с высокой стоимостью эксплуатации топливных элементов, поэтому изучаются воз- можности применения других видов топлива, в первую очередь при- родного и генераторного газа, т.к. они относятся к дешевым видам топ- лива. Однако для удовлетворительных скоростей протекания реакции окисления газа необходимы высокие температуры - 800-1200 °С, что требует применения твердых электролитов с ионной проводимостью. 4.7. ТРАНСПОРТ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ Различные виды энергоресурсов неравномерно распределены по районам Земли, по странам, а также внутри стран. Места их наиболь- шего сосредоточения обычно не совпадают с местами потребления. Так, больше половины мировых запасов нефти сосредоточено в районах Среднего и Ближнего Востока, а потребление энергоресурсов там в че- тыре с лишним раза ниже среднемирового. Несовпадение мест сосредоточения и потребления энергоресурсов вызывает необходимость в транспортировке энергии. Примерно 30-40% от добытых и предназначенных к полезному ис- пользованию первичных энергоресурсов теряется при добыче, транс- портировке и хранении. Распределение топливных ресурсов потребителям для выработки электроэнергии на электростанциях, получения горячей воды и пара в f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 107 котельных установках, непосредственного использования в промыш- ленности и на транспорте происходит по довольно сложной схеме с воз- можной взаимозаменяемостью. Это распределение также сопровожда- ется потерями энергии. В связи с этим возникает задача оптимизации системы транс- порта и распределения энергии как по элементной, территориаль- ной структурам, так и по видам энергоносителей. Энергия может передаваться в различной форме. Например, можно перевозить нефть и уголь от месторождений до крупных промышлен- ных центров и городов, а затем сжигать их на электростанциях, получая электрическую и тепловую энергию. Возможен и другой вариант, когда электростанция сооружается вблизи месторождений топлива, а элект- рическая энергия передается по проводам к удаленным промышленным предприятиям и городам. Целесообразность передачи на расстояние тех или иных носи- телей энергии определяется их энергоемкостью. Место расположения электростанций не может быть выбрано произвольно. Его определение - задача многоцелевой оптимизации и зависит от технических, экологических, социально-экономичес- ких критериев. Расположение ТЭС прежде всего зависит от размеще- ния месторождения и энергоемкости топлива, от размещения потреби- теля, источника водоснабжения, ГЭС - от наличия гидроэнергоресурсов, возможностей создать напор, соорудить плотину, ожидаемого экологи- ческого ущерба от затопления, АЭС - от условий радиационной безо- пасности, наличия источника водоснабжения и т.д. При выборе места строительства электростанции обязательно оцениваются транспортные расходы. Для ТЭС могут рассматриваться и сопоставляться передача электроэнергии по проводам (электронный транспорт), железнодорож- ный (перевозка угля, нефти) и трубопроводный транспорт топлива. Для ГЭС - только передача электроэнергии. Передача первичных энергетических ресурсов к преобразующим энергию установкам, в том числе к электростанциям, может осуществ- ляться перевозками по суше и воде или перекачкой по каналам, трубо- проводам воды, угля, газа и т.д. Транспорт нефти и нефтепродуктов. В настоящее время наибо-. лее выгодным видом транспорта энергии является перекачка нефти и 63 Основы энергосбережения нефтепродуктов по трубопроводам. Близка к ней по экономичности пе- ревозка нефти и продуктов ее переработки на больших танкерах по морям, океанам. Именно вследствие малых затрат на транспортировку мировые цены на нефть мало зависят от места ее потребления. Как и все жидкости, нефть почти несжимаема, и поэтому расход энергии на ее перекачку определяется только необходимостью преодоления сил трения в трубопроводе, т.е. является относительно малым. Протяжен- ные нефте- и продуктопроводы требуют затрат большого количества труб. Поэтому правильное определение их пропускной способности может дать существенный эффект экономии. Пропускная способность сильно зависит от соотношения затрат металла в трубах и энергии, иду- щей на перекачку. Важно объективно соотнести затраты в трубопрово- ды и в производство электроэнергии. В электроэнергетике нефть и неф- тепродукты используются все меньше в силу ценности их как химического сырья и экологических причин. Эта тенденция в дальней- шем не только сохранится, но и усилится. Транспорт газа. Перекачка по трубопроводам природного газа сто- ит уже значительно дороже. Так как газ сжимаем, то вместо употребля- емых на нефтепроводах насосов здесь приходится использовать комп- рессоры. Представляет интерес перекачка газа в сжиженном состоянии. Расход энергии на перекачку резко снижается, а диаметр трубопровода при том же количестве транспортируемого газа может быть выбран го- раздо меньший. Наряду с природным газом используются и некоторые другие источники газового топлива: попутный газ нефтедобычи, кок- совый и доменный газы, получаемые как побочный продукт производ- ства кокса и чугуна, и пр. Ведутся работы по так называемой энерготех- нологической переработке твердых топлив, в ряде схем которой наряду с другими продуктами получается искусственный газ. Транспорт угля на дальние расстояния. Для этой цели использует- ся только железнодорожный и водный транспорт. Проявляется интерес к транспорту угля по трубопроводам в контейнерах и в виде пульпы, т. е. примерно 50%-ной смеси измельченного угля с водой. Пер^а^чэ электрической энергии. Более универсальным сред- ством транспорта энергии является электронный - электропередачи, ко- торые включают собственно линию электропередачи (ЛЭП), повыси- тельную и понизительную электрические подстанции. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 109 Кроме передачи энергии они осуществляют связи между электро- станциями и энергетическими системами для их параллельной работы. Такие межсистемные связи позволяют повысить надежность режимов энергосистем, сократить необходимый резерв мощности, облегчить ра- боту энергосистемы в периоды максимальной и минимальной нагрузок. Линии электропередачи могут быть переменного или постоянного тока, воздушными или кабельными, различного электрического напря- жения и конструктивного исполнения. Современные электропередачи сверх и ультравысокого напряжения представляют собой «электронные мосты» длиной тысячи-сотни километров, соединяющие мощные элек- тростанции, где концентрированно производится электроэнергия, с круп- ными центрами энергопотребления. Распределительные системы. Передача и распределение до-став- ленной электрической энергии осуществляется на более низких напря- жениях по распределительным электрическим сетям. Распределение тепловой энергии осуществляется по тепловым се- тям и ограничивается радиусом 5-7 км. Весьма разветвленными, сложными по структуре системами явля- ются современные нефте- и газораспределительные сети, назначение которых - доставить газ от основной магистрали через газораспредели- тельные пункты, где осуществляется снижение давления газа, и газо- проводы к многочисленным потребителям. РЕЗЮМЕ 1. Понятие «энергосбережение» связано с качеством энергии. Со- храняет энергию сама природа в соответствии с законом сохра- нения энергии. Сберегать нужно эксергию -работоспособность энергии, т. е. качество. Практическая пригодность различных видов энергии зависит от количества эксергии и ее концентрации в объеме энергоносителя. Переход энергии тепловой в механичес- кую — не единственный результат термодинамического процес- са: он всегда сопровождается компенсирующим процессом. 63 Основы энергосбережения 2. КЭС вырабатывают электрическую энергию с КПД 36-39%. На ТЭЦ осуществляется комплексная выработка электрической и тепловой энергии с КПД 60-65%. ГЭС, ГАЭС - маневренные стан- ции с КПД до 90%. ГТУ, парогазовые установки - высокоманев- ренные агрегаты, служат для покрытия пиковых нагрузок в энер- госистеме (ЭС). Национальная ЭС более эффективна при оп- тимальном сочетании в ней разных типов электростанций. 3. Особенность энергопроизводства: мощность потребления энер- гии в любой момент времени должна быть равна генерируемой мощности. Цели энергоменеджмента: обеспечение графиков на- грузки, выравнивание национальной кривой нагрузки за счет оптимизации структуры генерирующих мощностей, социаль- но-экономических мероприятий, стимулирующих к уменьше- нию потребления в часы максимумов нагрузки энергосистемы, аккумулирования энергии. 4. На смену традиционным способам преобразования энергии неиз- бежно придут способы прямого преобразования тепловой, ядер- ной, световой и химической энергии в электрическую. 5. 30-40% ПЭР теряется при добыче, транспортировке и хранении. Системы транспорта и распределения энергии оптимизиру- ются по видам энергоносителей, по элементной и территори- альной структурам. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Назовите и сформулируйте основные физические законы, объясня- ющие существо энергосбережения и определяющие его возможно- сти. 2. Что такое энергосбережение? Каковы основные пути его осуще- ствления? 3. Объясните понятие качества энергии, назовите определяющие его параметры. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 111 4. Что такое эксергия? Объясните отличие тепловой энергии от дру- гих видов энергии. 5. Назовите и докажите преимущества электрической энергии над дру- гими видами энергии. 6. Что такое тепловая машина? Каков принцип ее действия? От чего зависит КПД тепловой машины? 7. Какие вы знаете способы преобразования энергии? Подробно объяс- ните один из них по своему выбору, назовите его преимущества, недостатки, область применения. 8. Что такое графики нагрузки? Какие они бывают и зачем нужны? Чем вызвана неравномерность графиков нагрузки? Какие Вы знае- те задачи энергоменеджмента, связанные с графиками нагрузок, в том числе с тенденцией роста их неравномерности? 9. Какие Вы знаете виды электрических станций? Почему в электро- энергетической системе должны быть различные виды электростан- ций? Укажите их роль в покрытии графика нагрузки энергосистемы. 10. Назовите виды тепловых электростанций, объясните их принципи- альные отличия друг от друга, их функции в энергосистеме. 11. В чем преимущества комплексного (комбинированного) производ- ства электрической и тепловой энергии? Почему в электроэнерге- тической системе должны быть различные виды ТЭС? 12. Что такое газотурбинная установка? Назовите ее свойства и облас- ти применения. Объясните преимущества ТЭС с ГТУ и ее роль в энергосистеме. 13. Что такое парогазовые установки? Укажите их преимущества. 14. Назовите энергоустановки, которые могут обеспечить покрытие пи- ковых и полупиковых нагрузок в энергосистеме. Объясните прин- цип действия одной из них по выбору. 15. Какие электрические станции есть в Белорусской энергосистеме? Каково Ваше мнение о целесообразности строительства в Беларуси АЭС? Аргументируйте свой ответ. 63 Основы энергосбережения 16. Назовите известные Вам способы получения тепловой энергии. Сравните их. 17. Какие Вы знаете системы аккумулирования энергии? Каково их зна- чение с точки зрения энергосбережения? Объясните принцип действия одного из устройств аккумулирования энергии по своему выбору. 18. Назовите механические системы аккумулирования энергии, облас- ти их применения. 19. Укажите виды аккумуляторов тепловой энергии, область их приме- нения. 20. Дайте характеристику методам прямого преобразования энергии, перспективам их использования. 21. В чем суть магнитогидродинамического способа преобразования энер- гии? Каковы возможности его применения в большой энергетике? 22. Что такое топливный элемент? Объясните его устройство и перс- пективы использования. 23. Укажите известные способы транспорта различных видов энерго- ресурсов и условия выбора того или иного способа. ЛИТЕРАТУРА 1. Дэвинс д. Энергия: Пер. с англ. -М. : Энергоатомиздау, 1985. - 360 с. 2. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хо- зяйства: В 5 кн. / Под ред. В.А. Веникова. - Кн. 4. Потребление элек- трической энергии - надежность и режимы / Михайлов В.В., Поля- ков М.А. - М.: Высшая школа, 1989. - 143 с. 3. Юст Э., Винзель Л. Топливные элементы. - М . : Мир, 1964. - 480 с. 4. Поспелов Г.Е., Запатрин Р.И., Поспелова Т.Г. Технико-экономичес- кие характеристики дальних электропередач с промежуточными присоединениями. - Мн.: Наука и техника, 1983. - 174 с. 5. Тиходеев Н.Н. Передача электрической энергии / Под ред. В.И. Поп- кова. - Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 248 с. f rjaea 4. Физико-технические основы энергосбережения 113 6. И. Клима. Оптимизация энергетических систем. - М.: Высшая шко- ла, 1991. - 302 с. 7. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Электрические системы и сети. Проек- тирование. - Мн.: Вышэйшая школа, 1988. - 308 с. 8. Развитие электроэнергетики и топливоснабжения электростанций: Сб, науч. тр. / ЭНИН им. Г.М. Кржижановского. -М. , 1990. - 220 с. ГЛАВА 5. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС (ТЭК) И УПРАВЛЕНИЕ ИМ БОЛЬШИЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА: организованность, управляемость, эмерджентность, двойственность, иерархичность, взаимосвязанность с внешней средой, многокритериальность, разнообразие, динамизм, многовариантность ПОНЯТИЕ О ТЭК И ЕГО СТРУКТУРЕ: углеснабжающая, нефтеснабжающая, газосна^ающая, ядерно-энергетическая, элекгроэнергетическая,теплоснабжающая системы ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС В ТЭК. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС (ТЭБ) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМЫ УЧЕТ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ И УПРАВЛЕНИИ ТЭК: выявление источников энергосбережения - оценка энергосберегающих потенциалов - выбор и расчет энергосберегающих эквивалентов - их ввод в математические модели и алгоритмы оптимизации энергетических систем СТРУКТУРА УПРАВЛЕНИЯ ТЭК И СИСТЕМОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ рдава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 115 ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Объяснить, что такое топливно-энергетический комплекс (ТЭК), какова его структура, почему он относится к классу больших сис- тем, каковы в связи с этим особенности управления им. 2. Рассказать о сути технологического процесса в ТЭК и значении топ- ливно-энергетического баланса. 3. Объяснить, как учитывается потенциал энергосбережения при пла- нировании и управлении ТЭК. 4. Назвать органы управления ТЭК и системой энергосбережения в Республике Беларусь. 5.1. БОЛЬШИЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА Энергетические системы и межотраслевая система энергосбереже- ния относятся к классу больших производственно-экономических сис- тем, которые обладают определенными свойствами и требуют соответ- ствующих подходов к их эксплуатации и управлению ими. Большие системы - это динамические системы, т.е. их параметры, режимы изменяются во времени. Изучение их может осуществляться только на основе системного подхода с применением методов систем- ного анализа [1]. Рассмотрим главные свойства больших систем. Организованность и управляемость на основе адаптации и эр- гатичности. Под организованной системой понимается система, обла- дающая тремя свойствами: - некоторой упорядоченностью элементов: элементы системы рас- положены не хаотично, а в определенном порядке, благодаря чему она в состоянии выполнять целенаправленные действия; - наличием функционально разных, но взаимосвязанных частей, позволяющих различать структуру и назначение элементов сис- темы, определять характер взаимодействия их между собой и с окружающей средой; 63 Основы энергосбережения - непрерывно реализуемой способностью получать извне инфор- мацию и использовать ее для поддержания упорядоченности на определенном уровне; без информации о внешнем мире любая система рано или поздно утратит свою организованность. Управляемость системы означает целенаправленность ее движения (изменение состояния) на основе некоторого алгоритма управления. Уп- равление большой системой является адаптивным, если оно приспо- сабливается к изменяющимся во времени свойствам системы и воздей- ствуюшим на систему внешним условиям. Эргатические системы - это системы, управляемые при решающем участии человека. Следовательно, управляемость системы на основе эр- гатичности означает непосредственное включение человека в контур уп- равления. Двойственность природы. С одной стороны, большие системы являются причинно обусловленными: их движение, те. вьшолнение оп- ределенных функций в каждый момент времени и дальнейшее разви- тие, обусловлено некоторыми объективными причинами. С другой сто- роны, большие системы не являются строго детерминированными и обладают вероятностными и частично неопределенными свойствами вследствие случайных воздействий окружающей среды. Иерархичность и взаимосвязанность с внешней средой. Вся про- изводственно-экономическая система страны является большой систе- мой из подчиненных систем. Каждую из этих систем, которые также являются большими, можно разделить на подчиненные системы и т.д. Таким образом, национальная производственно-экономическая систе- ма - иерархически построенная совокупность больших систем, взаи- мосвязанных с внешней средой прямыми и обратными воздействиями. Многокритериальность. Существование и развитие большой си- стемы подчинено выполнению такой общей цели, математическая фор- мализация которой невозможна с помощью какого-то единственного критерия. Критерий - это показатель, с помощью которого можно уста- новить, соответствует ли полученное решение (состояние системы, план ее развития и т. п.) заранее поставленной цели, а также дать сравнитель- ную оценку качества различных решений в смысле большей или мень- шей их близости к оптимальному. Различают экономические, техничес- кие, экологические, социальные критерии. рдава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 117 Большое разнообразие состояний и свойств. Разнообразие состо- яний и свойств больших систем обусловлено как их сложной внутрен- ней структурой, взаимодействием с другими системами и окружающей средой, так и динамической природой этих систем. Отметим также эмерджентность больших систем, которая означает появление у них качественно новых свойств, не присущих составляющим их внутренним системам, и появление у последних тоже новых свойств, которыми они не обладали при изолированном функционировании. Многовариантность функционирования и развития. Большим системам свойственны разнообразные направления и способы движе- ния, что ставит проблему оптимального управления ими для достиже- ния определенной совокупности целей их функционирования и разви- тия, в которых заинтересовано общество в лице субъектов управления. Устойчивый динамизм развития. Большие производственно-эко- номические системы всегда динамически развиваются во времени. При этом темп их развития является устойчивым, медленно изменяющимся от года к году. Внезапные и быстрые скачки в развитии системы не явля- ются свойством большой системы. Они могут появиться лишь в особых условиях под действием факторов, формируемых на более высоком иерар- хическом уровне. Однако большие производственно-экономические сис- темы подвержены вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций, могущих повлечь глобальные катастрофические последствия для насе- ления и окружающей среды. Такие техногенные катастрофы могут быть вызваны как ошибками, промахами в управлении большими системами, так и природными и общественными катаклизмами (землетрясения, на- воднения, войны и т п.). В этой связи столь важно оптимальное построение систем управле- ния большими производственно-экономическими системами. Методологическая основа оптимального управления больши- ми системами - системный подход, рабочий инструмент которого - системный анализ. Назовем основные элементы системного подхода: - система должна рассматриваться как единое целое, с учетом эмер- джентности, а не как простая совокупность составляющих ее эле- ментов; - система всегда находится, с одной стороны, в окружении других систем, в том числе других типов, и испытывает на себе их влия- 63 Основы энергосбережения ние, с другой стороны - на некотором уровне иерархии систем данного типа, и ее управление также обладает свойствами иерар- хичности; - в основе оптимизации должны лежать предварительно и четко сформулированные цели решения; - необходимо предусмотреть как прямые управляющие воздей- ствия, так и обратные связи управляемой системы с субъектами управления, поскольку процесс оптимального управления носит итеративный характер. 5. 2. ПОНЯТИЕ О ТОПЛИВНО- ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ (ТЭК) И ЕГО СТРУКТУРЕ в предыдущих главах показана огромная роль энергетики в разви- тии человеческой цивилизации, в развитии экономики любой страны. В процессе становления человеческого общества, его производительных сил непрерывно изменялись, совершенствовались источники и виды энергии, используемые в производстве и в быту. В далеком прошлом энергетическим источнцком служила мускуль- ная сила людей, дополненная двигательной силой животных, воды и ветра. Внедрение паровой машины позволило отделить производство энергии от ее непосредственного источника - места добычи органичес- кого топлива. В результате постепенно сформировалась обособленная отрасль промышленности - топливная, специализирующаяся на добыче первичных энергетических ресурсов. Энергетической основой развития производительных сил на со- временном этапе служит электрическая энергия. Возможность пере- дачи и распределения электроэнергии на любые расстояния и в лю- бых количествах позволила пространственно разобщить рабочие машины и первичные двигатели, отделить место производства энер- гии от ее конечных потребителей. Это привело к обособлению про- изводства, передачи и распределения энергии в самостоятельную рдава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 119 отрасль - электроэнергетику, которая характеризуется возрастаю- щей концентрацией производства энергетических ресурсов и центра- лизацией их распределения. Производственные процессы во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте, все виды обслуживания населения связаны с растущими масштабами использования энергии. Приемни- ки энергии рассредоточены по различным отраслям экономики. Таким образом, существует расщепление энергетики и «внедрение» ее во все отрасли экономики. Описанные дезинтеграционные процессы в топливно-энергети- ческом секторе явились основой образования больших функциональ- ных систем энергетики: углеснабжающей, нефтеснабжающей, газо- снабжающей, ядерно-энергетической и электроэнергетической [2,3]. В состав электроэнергетической системы (электроэнергетики), обес- печивающей потребности всей экономики в электрической и тепловой энергии, в качестве подсистемы входит теплоснабжающая система (теплоэнергетика). Причем теплоэнергетика занимает ведущее место по величине установленной мощности и выработке энергии на тепловых станциях. В электроэнергетической системе функционируют тепловые, атомные, гидравлические и др. типов электростанции, районные и пи- ковые котельные, электрические подстанции, тепловые распределитель- ные пункты, линии электропередачи, электрические и тепловые сети. Состояние схем, режимы всех этих элементов органически взаимосвя- заны и требуют единой системы управления. Одновременно в топливно-энергетическом секторе наблюдают- ся интеграционные процессы, в основе которых лежит широкая тех- ническая взаимозаменяемость в экономике различных видов энер- гии и энергетических ресурсов, а также энергетических установок. Именно фактор взаимозаменяемости создает объективную необходи- мость объединения перечисленных выше систем энергетики в единую межотраслевую общеэнергетическую систему, которая получила назва- ние топливно-энергетический комплекс (ТЭК). Новым мощным интегрирующим фактором в ТЭК в настоящий период, как будет показано дальше, становится единая полигика по внедрению мероприятий и технологий энергосбережения во всех звеньях и элементах общеэнергетической системы. 63 Основы энергосбережения Итак, ТЭК (энергетика) представляет собой сложную совокуп- ность больших, непрерывно развивающихся производственных си- стем для получения, преобразования, распределения и использова- ния природных энергетических ресурсов и энергии всех видов. Ведущее значение ТЭК состоит в том, что он во многом определяет основные пропорции экономики, осуществимость и целесообразность технологических процессов. Системы ТЭК: угле-, нефте-, газоснабжаю- щие, ядерно-энергетическая, электроэнергетическая и теплоснабжающая - относятся к искусственным, т.е. созданным человеком; большим (слож- ным) иерархическим, т.е. включающим совокупности входящих одна в другую соподчиненных подсистем; открытым ввиду наличия их внешних связей с другими системами и окружающей средой; постоянно развива- ющимся, т.е. меняющим во времени свои параметры и режимы; целенап- равленным, т.е. двигающимся к определенной цели или группе целей; автоматизированным системам, в которых человек входит в органически связанные управляющие и управляемые части системы. Эти производственные системы, имея тесные взаимосвязи и функ- ционируя как единое целое, выступают как обособленные в организа- ционном отношении отрасли промышленности, главным признаком ко- торых, как совокупности предприятий, организаций, является однородное экономическое назначение производимой продукции. Потребляющие установки и вместе с ними часть устройств для пре- образования, передачи и распределения энергии находятся в ведении потребителей. 5. 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС В ТЭК. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС (ТЭБ) Основной задачей энергетического менеджмента является оп- тимальное управление ТЭК и его подсистемами. Управление может быть успешным при условии хорошего зна- ния сути и особенностей управляемых объектов, и прежде всего тех- рдава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 121 нологических процессов. Рассмотрим суть технологического про- цесса в ТЭК, представляющего собой сложную совокупность тех- нологических процессов. На рис. 5.1. представлена схема цепи тех- нологических преобразований природных энергоресурсов в электроэнергию и тепловую энергию. Основными звеньями этой цепи являются: - системы топливоснабжения; - электроэнергетическая система, где осуществляется произ- водство, транспорт и распределение электрической и тепло- вой энергии; - конечные потребители энергии. Электростанции, использующие природные запасы топлива, ра- ботают в органическом единстве с предприятиями, добывающими, пе- рерабатывающими и транспортирующими топливо. Для ТЭС, работа- ющих на угле, - это шахты, угольные разрезы, предприятия по обогащению топлива. Для ТЭС, работающих на газе, - это предприя- тия газодобычи, газопроводы, газохранилища. Для ТЭС на мазуте - предприятия нефтедобычи и нефтепереработки, нефтепроводы. На- званные предприятия системы топливоснабжения постоянно необхо- димы для нормальной эксплуатации электростанций и являются для них сопряженными предприятиями и образуют их внешний топ- ливный цикл. Предприятия, подготавливающие ядерное горючее для атомных электростанций, связанные с добычей исходного сырья и по- лучением урановых концентратов, обогащением природного урана, из- готовлением тепловыделяющих элементов (твэлов), выдержкой, транс- портировкой и переработкой ядерного горючего, составляют внешний топливный цикл АЭС. Технологический процесс преобразования природных энергетичес- ких ресурсов в ТЭК включает три основные стадии (рис. 5.1.): 1. Добыча первичных энергоресурсов (органического топлива, ядер- ного топлива, гидроэнергии), их облагораживание (сортировка, обогащение, брикетирование, обессеривание и т.д.) и переработ- ка (нефтепереработка, коксование, пиролиз, синтез, гидрогени- зация и др.). 2. Преобразование одних видов энергии в другие - производство элек- трической энергии, пара, горячей воды, сжатого воздуха и др. 63 Основы энергосбережения Т011Л(1В110-:1МБРГЕТ11ЧГСКИЙ КОМПЛЕКС ЮК1 Юг.Щ;.;)ЦЫ'1 Е.(11ЧЦ-К:\Я с;истьм.\ 1 I flKJIUBHV 1ВП111Ы1. (СНРЛГЛГВЫП сисимы 11)Г1Л11ВГ.Х-11.\КЖГ1111Я ЗЛГЛГРО.нагПЛИКА (ПРОИЗВОДСТВО, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ Э,и.К7РИЧ. и ТЕПЛОВОЙ) ГАЗ ДОБЫЧА. ПЭР НЕФТЬ УГОТЦ. ГИДРОЭНЕРГИЯ ТОРФ, СЛАНЕЦ J № P H . ТОПЛ 1101ргыт.\и (КОНЕЧНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЬРГИИ: зл^ктр., jiap«, Г9Р. воды,, сж. воздуха', топляна) ГЕНЕРИРУЮЩИЕ ГЭС- УСТАНОВКИ АЭС ГЭС котальньш ПРОЧИЕ ТРАНСФОРМИ- ЭЛЕКТР. СЕТИ РУЮЩИЕ, ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ТЕПЛ, СЕТИ УС1РОЙОВА ПРОЧИЕ ОБДАГО- СОРТИРОВКА РАЖИВАНИЕ, ПЕРЕРАБОТКА, ТРАНСПОРТ НЕФТЕПЕРЕРАБ, ГАЗИФИКАЩЯ ПРОЧИЕ СКЛАДЫ НВФТЕкРАИИЛИЩА ГАЗОХРАИИЛтт УГОЛЬНЫЕ ВОДОХРАНИЛИЩА ЭНЕРГОПОТРЕБ. УСТАНОВКИ: ТРАНСПОРТ ТЕХНОЛОГИЧЕС- КИЕ; тепловые высоко-, средне-: й низкотемпературные; силовые; двигатель- ные, непосредствен, аоздейсгайй, электрохимический эл£1^ офиз1етеские продессы (эл. свар1ш, электролиз и др.): BblTOjBbffir ашпл^ние.вен1н - . -•яииягоряч. БОДОСН., КОНДИЦИОЙ; и др! L ОСВЕЩЕНИЕ СВЯЗЬ,УПРАВЛЕНИЕ • ГИДГО АККУМУЛИРУЮЩИЕ ЭЛЕКГРИЧ УСТАНОВКИ ХИМИЧ. ТЕПЛОВЫЕ . и-прочиЕ Рис. 5.1. Основные элементы технологического процесса ТЭК. 3. Конечное потребление энергии для производства всех видов не- энергетической продукции, работы транспорта, оказания произ- водственных и культурно-бытовых услуг населению [6-8]. рдава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 123 Взаимосвязи между стадиями преобразования энергии осуществ- ляются посредством транспорта энергетических ресурсов и энергии всех видов, который также является стадией технологического процесса. Изучая технологии в ТЭК по рис. 5.1, обратите внимание на меж- звенное расположение таких элементов, как склады первичных энерго- ресурсов и аккумулирующие установки. Последние могут находиться и в энергосистеме, и непосредственно у потребителей. Потребители также могут иметь собственные генерирующие ис- точники (мини-ТЭЦ, заводские котельные, автономные источники и т.п.), имеют распределительные сети (внутризаводские электрические, теп- ловые сети, газораспределительные и др.). Приведем классификацию процессов конечного использования энергии: - силовые процессы двигательные и непосредственных воздей- ствий; - тепловые высокотемпературные процессы, например, плавка, обжиг, закалка и др.; - тепловые средне- и низкотемпературные процессы, в том числе технологические: варка, сушка, возгонка и др. - и бытовые: ото- пление, вентиляция, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха и т.д.; - освещение; - электрохимические и электрофизические процессы: электро- гидравлический удар, электрошлифование, сварка, резка, элект- ролиз и др.; - связь и управление. Основополагающим понятием энергетики является понятие топ- ливно-энергетического баланса ГТЭБ). В широком смысле оно озна- чает полное количественное соответствие перетоков всех видов энергии и энергетических ресурсов между стадиями их добычи, пе- реработки, преобразования, транспорта, распределения, хранения, конечного потребления в целом по народному хозяйству в терри- ториальном и производственно-отраслевом разрезах. В более узком смысле его понимают как полное количественное соответствие между суммарной произведенной энергией, с одной стороны, и суммарной конечной полезно потребленной энергией и потерями энергии - с 126 Основы знергосберез1сения другой. ТЭБ является статической характеристикой непрерывно разви- вающегося топливно-энергетического комплекса, т. е. характеризует его состояние в определенный момент времени. Различают приходную часть ТЭБ - совокупность источников ТЭР и расходную часть - совокупность потребителей ТЭР, включая технологический расход (технические по- тери) энергии. 5. 4. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМЫ Энергетическая, или, точнее электроэнергетическая система-это совокупность взаимосвязанных электрических станций, подстанций, линий электропередачи, электрических и тепловых сетей, центров потребления электрической и тепловой энергии. Частью электроэнер- гетической системы, ее подсистемой является теплоснабжающая - совокупность взаимосвязанных источников тепла (ТЭЦ, котельных), тепловых пунктов и тепловых сетей. Именно такие определения были даны выше понятиям электроэнергетическая и теплоэнергетическая системы. Имеется и другая трактовка этих понятий, нашедшая широкое упот- ребление. Суть ее в следующем. Энергетическая система делится на электроэнергетическую и теп- лоэнергетическую системы. Электроэнергетическая система включает все оборудование и установки по производству, преобразованию и дос- тавке конечным потребителям электрической энергии. Теплоэнергети- ческая система включает все оборудование и установки по производ- ству, преобразованию и доставке конечным потребителям тепловой энергии. Соответственно, на тепловых электрических станциях разли- чают электрическую часть, которая включает все электроэнергетичес- кое оборудование, и тепловую часть, включающую все тепломехани- ческое оборудование. В четвертой главе обращалось внимание на необходимость иметь в энергетической системе оптимальное соотношение количества элект- ростанций как по типам, так и по установленной мощности. Это дикту- Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд ется требованиями обеспечить неравномерный график нагрузки энер- госистемы при достаточном уровне надежности энергоснабжения и минимуме затрат. В ЭС должны быть мощные электростанции, работа- ющие в базисной части графика нагрузки, и маневренные установки для покрытия пиковых нагрузок (рис. 4.7). В будущем будут совершенствоваться элементы и технологии элек- трических станций, но сохранится главный принцип: энергию выгодно вырабатывать в больших количествах концентрированно, в мощных энергетических центрах, а затем передавать ее потребителям. Поэтому всегда будет стремление связывать электрические станции разных ти- пов в крупные объединенные энергетические системы, а последние - в единую национальную энергетическую систему, в региональные и даже международные системы. Объединение электрических станций на со- вместную параллельную работу дает большие экономические выгоды и энергосбережение. Такое объединение образует единую си- стему потребления энергии и характеризуется следующими преиму- ществами: - суммарная максимальная мощность обобщенного графика на- грузки меньше, чем сумма максимальных мощностей отдель- ных графиков из-за несовпадения максимальных мощностей отдельных потребителей во времени; - плотность обобщенного графика нагрузки выше, чем графиков отдельных потребителей; - повышается надежность энергоснабжения. В результате снижается необходимая установленная мощность электростанций, более плотный график выгоден для тепловых и атом- ных электростанций, дает экономию топлива и повышает надежность, экономятся средства на установку резервной мощности и ее исполь- зование. В то же время, указанная закономерность не исключает необхо- димости определенной степени децентрализации производства энер- гии и энергоснабжения, вызванной условиями энергосбережения. Прежде всего это касается энергоснабжения малонаселенных сельских местностей с рассредоточенными маломощными потребителями на ос- нове использования нетрадиционных возобновляемых источников энер- гии (ветроустановки, биогенераторы, гелиоустановки и т. п.). 126 Основы знергосберез1сения 5. 5. У Ч Е Т Э Н Е Р Г О С Б Е Р Е Ж Е Н И Я П Р И П Л А Н И Р О В А Н И И Р А З В И Т И Я И У П Р А В Л Е Н И И Т Э К Для стран, подобных Беларуси, не имеющих достаточно собствен- ных энергоресурсов, как было показано во 2-ой и 3-ей главах, энерго- сбережение следует считать крупным потенциальным источником энер- гии. Но для его реализации необходим системный подход. В связи с этим дадим еще одно толкование энергосбережения, весьма важное с практической точки зрения. Энергосбережение - это не простая совокупность отдельных ме- роприятий и кампаний, а сложная большая система процессов ра- ционального энергоиспользования в единстве технологий, органи- зации и поведения. Система энергосбережения, как представлено на схеме рис. 5.2, не менее, а может быть и более сложна, чем ТЭК, «вра- щена» во все его подсистемы и отрасли экономики и предполагает ра- циональное энергоиспользование во всей цепи - от добычи, транспорта ПЭР до конечного потребления подведенной энергии. Такой взгляд на энергосбережение ясно обнаруживает необходи- мость его учета при планировании развития и управлении всеми отрас- лями экономики, ТЭК и его подсистемами. Решение этой проблемы тре- бует разработки методов моделирования их взаимодействия с системой энергосбережения. Принципиально возможны два подхода к учету энер- госбережения: в расходной и приходной частях ТЭБ [9]. Первый подход в некоторой мере осуществляется путем нормиро- вания энергопотребления, т. е. установлением предельно допустимых объемов потребляемой энергии на единицу продукции, процесс, чело- -века. Для более полного учета энергосбережения в расходной части ба- лансов необходимы пересмотр и развитие методов прогнозирования энергопотребления. Ввиду известных недостатков любой системы нор- мирования, особенно в условиях рынка, и трудностей прогнозирования целесообразность учета энергосбережения в расходной части представ- ляется проблематичной и неэффективной. Более соответствует теории и практике проектирования энергети- ческих систем второй подход, который и составляет основу концепции Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд Рис. 5.2. Принципиальная схема, определяющая место энергосбережения в ТЭБ национальной экономики. учета энергосбережения в задачах развития ТЭК, ег« подсистем и управления ими. Эта концепция включает в себя два основополагаю- щих взгляда. Согласно первому, энергоресурсосбережение для ресурсодефицит- ных районов, подобных Беларуси, рассматривается как крупный, по- тенциальный, независимый источник энергии в приходной части топливно-энергетического баланса. Это позволяет считать энергосбе- режение полноправной альтернативой строительству новых топливных баз, средств транспорта, новых электростанций и сетей. При этом в боль- шинстве случаев вложение средств в энергосбережение оказывается бо- лее целесообразным. Например, в США удельные затраты на строящи- еся АЭС равны $3000 за установленный 1 кВт мощности, а программы энергосбережения обходятся менее чем в $350 в расчете на 1 кВт мощ- ности в пиковой части графика нагрузки. С другой стороны, энергосбережение рассматривается как отно- сительно самостоятельная, большая, иерархическая, человеко-ма- шинная система, связанная со всеми отраслями экономики, вклю- чая подсистемы ТЭК, и с окружающей средой. 126 Основы знергосберез1сения Увеличение потребности в электроэнергии в традиционных условиях развития энергетичес1сих систем может быть обеспечено за счет создания дополнительно новых топливных баз, генерирующих мощностей, подклю- чения новых подстанщй, увеличения пропускной способности и протя- женности линий электропередачи или ограничений потребителей энергии, особенно в условиях экономического и энергетического кризисов. Принципиально возможно развитие энергетических систем за счет качественно и функционально нового использования уже имеющихся элементов и связей в энергосистеме, т. е. при сохранении ее структуры и реализации потенциала энергосбережения. Эту возможность также позволяет учесть описанная концепция. Системный подход к учету энергосбережения при указанной концепции означает, прежде всего, процедуру выявления источни- ков энергосбережения и оценку энергосберегающих потенциалов. На всех стадиях технологии производства, преобразования первич- ных энергетических ресурсов, транспорта и конечного использования их энергетического потенциала происходят значительные потери энер- гии. Возможности сбережения имеются на каждой из стадий, во всех организациях и объектах. Чтобы выявить источники энергосбережения и дать их количествен- ную оценку, нужно сделать анализ приходной (источников топливно-энер- гетических ресурсов) и расходной (структуры энергопотребления) час- тей топливно-энергетического баланса организации, а также способов преобразования, передачи и распределения энергии. Для выявления ис- точников энергосбережения в масштабе государства необходимо иссле- довать и проанализировать структуру ТЭР, технологии их передачи, рас- пределения и потребления по отраслям национальной экономики. Выявленные в результате этого анализа источники энергосбереже- ния служат в качестве исходных данных для определения энергосбере- гающих потенциалов, которые, в свою очередь, служат исходными дан- ными для определения параметров так называемых энергосберегающих эквивалентов. Рассмотрим понятия энергосберегающих потенциалов и энергосбе- регающих эквивалентов. Потенциал энергосбережения (энергосберегающий потенциал) - это возможное снижение энергопотребления при выпуске одного и Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд ТОГО же объема продукции и при обеспечении неизменных условий жизни населения за счет массового использования технически уже освоенных образцов энергосберегающих техники и технологии [4]. В общем виде его можно определить следующей формулой: П = V - V*, (5.1) где П - общий потенциал энергосбережения, V - гипотетический объем энергопотребления, необходимый для реализации поставленных целей социально-экономического разви- тия на традиционной технологической основе, V* - то же при условии максимально возможного, с учетом сроков жизни оборудования, внедрения новых технологий в виде энергосбере- гающих мероприятий. Различают четыре вида энергосберегающих потенциалов: тех- нический, экономический, экологический и поведенческий. Технический потенциал энергосбережения определяет макси- мальные технические возможности энергосбережения, которые могут быть реализованы за фиксированный период времени, и зависит от тем- пов и достижений научно-технического прогресса. Для объективной оценки его величины весьма пoлeзны^f представляется использование типовых матриц энергосберегающих мероприятий и технологий (ЭСМТ) [9-11]. На рис. 5.3 представлена классификация этих матриц с учетом структуры системы энергосбережения. ( МЭСМТ для Y Г МЭСМТ для 1 производителей электроэнергии! | потребителей электроэнергии \ 1 энергетических систем | i4 промышленных предприятий ^ • \ сельскохозяйственных тепловая часть электрич. часть коммунально- бытовых энергосистем энергосистем городских образований станции станции социальной сферы сети сети транспорта Рис. 5.3. Классификация матриц энергосберегающих мероприятий и технологий (МЭСМТ). 126 Основы знергосберез1сения Матрицы ЭСМТ - один из важных и удобных инструментов спе- циалиста, осуществляющего энергетический менеджмент. Они ори- ентированы на универсализацию и автоматизацию его функций в со- ставе интегрированной автоматизированной системы управления энергосбережением (ИАСУЭ). По публикациям [9-11] можно озна- комиться с матрицами ЭСМТ подробнее. Далее в главе 7 им также будет уделено внимание в свете использования при выполнении энер- гоаудитов. Экономический потенциал энергосбережения определяется толь- ко рентабельной частью технического потенциала, освоение которой зависит от наличия инвестиций. Таким образом, величина экономичес- кого потенциала меньше технического и ограничивается жесткостью требований, предъявляемых к окупаемости капиталовложений в энер- госбережение. Для каждого мероприятия или технологии матриц ЭСМТ можно оценить возможности реализации и затраты при проведении активной энергосберегающей политики, установить экономическую целесообраз- ность отдельных энергосберегающих мероприятий и их приоритеты. Это функция энергетического менеджера. Оценка ЭСМТ, их ранжиро- вание позволяют найти величину экономического энергосберегающего потенциала и тенденции его роста. При анализе технического и экономического потенциалов учиты- ваются повышение уровня надежности энергоснабжения и увеличение прибылей за счет снижения ущерба от его перерывов благодаря реали- зации ЭСМТ. Экологический потенциал энергосбережения определяется мак- симально возможным снижением экологического ущерба, наносимого выбросами вредных веществ (СО^, N0^, SO^ и др.), излучениями и т, п. объектов, а также занимаемой ими территории благодаря выполнению энергосберегающих мероприятий. Ущерб может быть выражен в денеж- ной форме в виде дополнительных затрат на очистительные устройства, здравоохранение, возмещение ущерба от недовыпуска продукции забо- левшими членами общества, потери урожайности, стоимости земли, ущерба от коррозии сооружений и оборудования, ухудшения биологи- ческих элементов природы. Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд Поведенческий потенциал энергосбережения определяется ме- рой осознания актуальности проблемы энергосбережения всеми лица- ми, принимающими и реализующими рещения о ЭСМТ - от деятелей межгосударственных организаций до отдельных домовладельцев, а так- же согласованностью их действий. Задача оценки энергосберегающих потенциалов имеет многоуров- невый итеративный характер, основывается на использовании прогно- зов развития региона, статистических данных учета и контроля энерго- потребления и относится к классу задач с неопределенной информацией. Это важнейшая задача энергетического менеджмента, принципы ее ре- шения даны в [4, 9-11]. Для учета потенциалов энергосбережения при планировании раз- вития экономики и управлении ею, и прежде всего топливно-энергети- ческим комплексом, в известные, используемые сегодня математичес- кие модели оптимизации для рассматриваемых объектов (отрасль, предприятие и т. д.) вводятся энергосберегающие эквиваленты. Энергосберегающими эквивалентами топливной базы, транс- порта, электрической станции, электрических сетей и т. п. называ- ются расчетные эквиваленты энергосберегающих мероприятий и технологий, благодаря которым удается избежать строительства реальных одноименных объектов с определенными энергетически- ми, экологическими и социально-экономическими эквивалентны- ми параметрами. Использование таких эквивалентов позволяет учесть следующие моменты: - возможности энергосбережения во всей цепи - от добычи ПЭР до конечного потребления и утилизации отходов, - территориальные распределение и значимость энергосберегаю- щего потенциала, экономические затраты на энергосбережение, факторы надежности и времени в части изменения потенциала энергосбережения, - условия реализации энергосберегающих мероприятий, в том чис- ле, соотношение государственного и частного секторов в эконо- мике, психологическую подготовленность и настроенность об- служивающего персонала и населения, отношение местных вла- стей и т. д. 126 Основы знергосберез1сения Итак, технология учета энергосбережения в задачах планиро- вания развития и управления ТЭК может быть представлена пос- ледовательностью следующих процедур: 1. Выявление источников энергосбережения. 2. Оценка энергосберегающих потенциалов. 3. Выбор энергосберегающих эквивалентов и расчет их пара- метров. 4. Ввод энергосберегающих эквивалентов и их параметров в ма- тематические модели и алгоритмы оптимизации энергетичес- ких систем. Параметры энергосберегающих эквивалентов делятся на три группы: энерготехнические, эколого-экономические, социально-эко- номические. Энерготехнические параметры определяют составляющую прибы- ли от ЭСМТ, получаемую за счет разности между экономией затрат на энергосберегающий объект, строительства которого избегают благода- ря энергосбережению, и затратами в ЭСМТ. Эколого-экономические параметры определяют составляющую прибыли от ЭСМТ, обусловленную снижением воздействия на окружа- ющую среду за счет нестроительства реального энергообъекта, - пре- дотвращенный ущерб от выбросов вредных веществ и занятия земли, а также улучшения технологии у конечного потребителя. Социально-экономические параметры позволяют рассчитать суммарную прибыль от реализации энергосберегающего потенци- ала с учетом повышения надежности энергоснабжения и качества производства.* Методики оценки параметров энергосберегающих эквивален- тов для различных задач развития энергетических систем описаны в [10, 11]. Наилучшим вариантом (сценарием) развития энергетической отрасли следует считать вариант, обеспечивающий максимальную прибыль с учетом фактора энергосбережения, т. е. всех названных ее составляющих. Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд 5. 6. СТРУКТУРА УПРАВЛЕНИЯ ТЭК И СИСТЕМОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Системы энергетики имеют определяющее значение для экономики любой страны, поэтому чрезвычайно важно, как организовано управление ими. Речь идет об оптимальном управлении большими искусственными человеко-машинными иерархическими динамическими системами [1,2]. Цель управления заключается в обеспечении бесперебойного и эффективного удовлетворения растущих потребностей общества во всех видах энергии и топлива при минимальном отрицательном влиянии на окружающую среду. Условие достижения этой цели - согласованное развитие и функ- ционирование всех подсистем топливно-энергетического комплек- са и системы энергосбережения, что и составляет главную задачу энергетического менеджмента. Реальная структура субъектов управления (управляющих органов) определяется: - функционально-территориальной иерархией энергетического менеджмента (рис. 3.3); - технологической двухкомпонентностью энергетического менед- жмента: «планирование спроса на энергоресурсы» - «управле- ние энергопотреблением» (рис. 3.2); - сложившейся ведомственной подчиненностью и соотношением государственного и негосударственного секторов экономики. Успех энергетического менеджмента во многом зависит от того, на- сколько оптимальна структура субъектов управления. В силу объективных причин интересы субъектов управления час- тично противоречат друг другу: например, субъектов, занимающихся планированием производства энергии и управлением энергопотребле- ния на национальном уровне (страны), на уровне предприятий (проти- воречия между предприятиями энергосистем и предприятиями-потре- бителями). Имеют место противоречия субъектов разных уровней: между городом и отраслью или отдельными предприятиями, между от- раслью и предприятием и т.п. 126 Основы знергосберез1сения Для снятия противоречий важна оптимизация структуры субъектов управления, а одна из задач энергетического менеджмен- та - поиск способов устранения противоречий и координация дей- ствий по рациональному использованию энергоресурсов. Совет Министров Республики Беларусь Министерство экономики, комитет экономики ТЭК и химии, пром. ] •N Концерн "Белтопгаз " \ Focyffcip- комитет 'Белэнергосбережение " • Г J Концерн "Белнефтехим" Управление энергонадзора и нормирования ГП "Белэнерго- сбережение " Т областные отделы -Н ГП "Белинвест Энергосбережение" \ Рис. 5.4. Структура субъектов управления ТЭК и энергосбережением в Республике Беларусь. Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд Одно из направлений оптимизации структуры управления - рест- руктуризация управления энергетическим сектором, т.е. изменение со- става управляющих органов и взаимоотношений между ними. С 1991 г. в Беларуси ведется работа в этом направлении, что обусловлено полу- чением республикой статуса независимого государства и формирова- нием в ней рыночных отношений. Действующие в настоящее время в Беларуси структуры управле- ния ТЭК и энергосбережением представлены на схемах рис. 5.4 и 5.5. На рис. 5.4 показаны связи между субъектами управления подси- стем ТЭК и системы энергосбережения; серыми стрелками обозна- чены связи государственного регулирования, черными - связи хозяй- ственного ведения. Система управления энергосбережением в Беларуси формировалась с 1993 г. Ее структура "доказана в первой ча- сти рис. 5.4, где связи подчиненности субъектов управления обозна- чены пунктирными стрелками. На рис. 5.5 изображена действующая структура центрального ап- парата Государственного комитета по энергосбережению и энергети- ческому надзору Республики Беларусь. Председатель 1-й заместитель председателя Г Управление научно-технической политики и внешне- экономических связей Заместитель председателя Общий отдел Управление производственно- техническое Информационно- аналитический отдел Управление экономики и финансово- инвестиционной деятельности Управление энергонадзора и нормирования Рис. 5.5. Структура центрального аппарата Государственного комитета по энергосбережению и энергетическому надзору Республики Беларусь. 126 Основы знергосберез1сения Координация выполнения функций субъектами управления энер- гетического сектора в полной мере возможна лишь в условиях интег- рированной автоматизированной системы управления энергосбереже- нием (ИАСУЭ), охватывающей все уровни энергоменеджмента - от отдельных предприятий, фирм до руководящих национальных орга- нов. ИАСУЭ служит информационно-технической основой управления по- токами энергии, а также связанными с ними финансовыми и информаци- онными потоками. Она обеспечит прозрачность и управляемость в системе энергосбережения. Кроме того, эта система служит для оценки энергосбе- регающего потенциала, распределения финансирования на ЭСМТ, оценки экономического и социально-экологического эффектов энергосбережения. РЕЗЮМЕ 1. Энергетические системы и межотраслевая система энерго- сбережения относятся к классу больших производственно-эко- номических систем. Методологическая основа управления ими — системный подход, рабочий инструмент управления - системный анализ. 2. ТЭК - совокупность больших, непрерывно развивающихся про- изводственных систем для получения, преобразования, распре- деления и использования природных энергетических ресурсов и энергии всех видов. Технологический процесс в ТЭК - цепь тех- нологических преобразований от добычи ПЭР до конечного энер- гопотребления производствами всех видов продукции и услуг. Топливно-энергетический баланс (ТЭБ) - статическая характе- ристика ТЭК: количественное соответствие • перетоков энергии и ЭР между стадиями их преобразований в ТЭК в целом по народному хозяйству в территориальном и про- изводственно-отраслевом разрезах (широкое толкование), • между суммарной произведенной энергией и суммарной конеч- ной полезно потребленной энергией и ее потерями (узкое тол- кование). Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд Новым интегрирующим фактором в ТЭК становится единая по- литика энергосбережения во всех звеньях и элементах его систем. 3, Объединение электрических станций на параллельную работу дает экономические выгоды и энергосбережение, но целесообраз- на также определенная из условий энергосбережения децентра- лизация энергопроизводства и энергоснабжения. 4. Энергосбережение - сложная большая система процессов ра- ционального энергоисполъзования в единстве технологий, орга- низации и поведения. Концепция его учета в задачах развития и управления ТЭК: • энергосбережение - источник энергии в приходной части топ- ливно-энергетического баланса, • энергосбережение - большая, иерархическая система, связан- ная со всеми отраслями экономики, включая подсистемы ТЭК, и с окружающей средой. Технология учета: • выявление источников энергосбережения, • оценка потенциалов энергосбережения, • выбор и расчет энергосберегающих эквивалентов, их ввод в модели и алгоритмы оптимизации ЭС. Потенциал энергосбережения - возможное снижение энергопот- ребления при выпуске одного и того же объема продукции и обес- печении неизменных условий жизни населения за счет массового использования технически освоенных образцов энергосберегающих техники и технологии. Различают технический, экономический, экологический и поведенческий потенциалы энергосбережения. Энергосберегающие эквиваленты топливной базы, транспор- та, электрической станции, электрических сетей и т.п. -рас- четные эквиваленты энергосберегающих мероприятий и тех- нологий, благодаря которым удается избежать строительства реальных одноименных объектов с определенными энергети- ческими, экологическими и социально-экономическими эквива- лентными параметрами. 126 Основы знергосберез1сения 5. Задача энергетического менеджмента - согласованное опти- мальное развитие и функционирование системы энергосбере- жения, ТЭК, их подсистем и технологий. Координация функций субъектов управления возможна в рамках интегрированной ав- томатизированной системы управления энергосбережением (ИАСУЭ), охватывающей уровни энергоменеджмента от отдель- ных предприятий (фирм) до руководящих национальных органов. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Какие производственно-экономические системы можно отнести к классу больших систем? Назовите их основные свойства и поясни- те одно из них по своему выбору. Докажите, что энергетические системы относятся к классу больших систем. 2. Что такое управляемость системы, критерии управления? В чем суть системного подхода к управлению большими системами? 3. Почему система энергосбережения относится к классу больших си- стем? Объясните межотраслевой характер энергосбережения. 4. Что такое топливно-энергетический комплекс? Назовите его под- системы и сформулируйте задачу управления им, 5. Как соотносятся ТЭК и система энергосбережения? В чем заклю- чаются задачи управления ими? 6. Что такое электроэнергетическая и теплоэнергетическая системы? Назовите их основные элементы. Зачем электроэнергетические си- стемы и электростанции объединяют на параллельную работу? 7. Что такое топливно-энергетический баланс, его приходная и рас- ходная части? Назовите источники формирования приходной час- ти и структуру расходной части ТЭБ. 8. Какие преимущества с точки зрения экологии имеет энергосбере- жение как самостоятельный источник энергии в ТЭБ по сравнению с другими ПЭР? Глава 5. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и управление им 1зд 9. Что такое централизованное и децентрализованное энергоснабже- ние? Разделите на две группы (для централизованного и децентра- лизованного энергоснабжения) известные Вам и имеющие практи- ческое значение источники электрической и тепловой энергии. Когда целесообразно использовать децентрализованное энергоснабжение? 10. Приведите классификацию потребителей энергии. 11. Объясните принципы учета энергосбережения при планировании развития и управлении экономикой и энергетической отраслью. 12. Каким Вы видите путь обеспечения энергопроизводства в Респуб- лике Беларусь? За счет каких источников энергии? Объясните мес- то энергосбережения в топливно-энергетическом балансе Респуб- лики Беларусь. 13. Дайте определение общему потенциалу энергосбережения. Како- вы принципы его определения? Поясните, что такое технический, экономический, экологический и поведенческий потенциалы энер- госбережения. Какие задачи энергоменеджмента связаны с этими понятиями? 14. Что такое и для чего служат энергосберегающие эквиваленты ЭСМТ? 15. Назовите субъекты управления ТЭК и системой энергосбережения Республики Беларусь на национальном уровне, их задачи и функции. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем. - М.: Высшая школа, 1987. - 272 с. 2. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших си- стем энергетики. - М.: Высшая школа, 1982. - 319 с. 3. Прузнер С.Л., Златопольский А.Н., Некрасов A.M. Экономика энер- гетики СССР. - М . : Высшая школа, 1978. - 471 с. 4. Современные проблемы экономии топливно-энергетических ресур- сов // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. «Экономия топлива, тепловой и электрической энергии». 1989. Т. 1. - 252 с. 140 Основы энергосбережения, 5. Поспелова Т.Г. Эффективность электропередач в электроэнергети- ческих системах. - Мн.: БелНИИНТИ, 1991. - 90 с. 6. Головкин П.И. Энергосистема и потребители электрической энер- гии. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 360 с. 7. Промышленные теплотехнологии: Машиностроительное и метал- лургическое производство: В 2 ч. Учеб. / Несенчук А.П., Тимаш- польский В.И., Трусова И.А., Мандель Н.Л.. - Мн.: Выш. шк., 1995-833 с. 8. Жежеленко И.В., Божко В.М., Вагин Г.Я., Рабинович М.Л. Эффек- тивные режимы работы электротехнологических установок. - К.: Техника, 1987. - 183 с. 9. Поспелова Т.Г., Хассан Ю. Методология учета энергосбережения в задачах развития ЭЭС // Энергетика... (Изв. высш. учебных заве- дений СНГ). - 1996. N 5-6. - С. 53-60. 10. Поспелова Т.Г., Хассан Ю. Учет показателей энергосбережения при проектировании развития электроэнергетических систем // Элект- ричество. - 1996. N9. - С. 2-9. 11. Поспелова Т.Г., Хассан Ю. Влияние энергосбережения на разви- тие энергетических систем // Электрические станции. - 1998. N2. 12. Гук Ю.Б., Долгов П.П., Окороков В.Р. Комплексный анализ эффек- тивности технических решений в энергетике. - Л.: Энергоатомиз- дат, 1985.- 176 с. 13. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хо- зяйства: В 5 кн.: Практ. пособие / Под ред. Веникова В.А. - Кн.5. Экономия электроэнергии на промышленных предприятиях / Ан- чарова ТВ., Гамазин С.И., Шевченко В.В. - М.: Высшая школа, 1990.- 143 с. 14. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хо- зяйства: В 5 кн.: Практ. пособие / Под ред. Веникова В.А. - Кн.1 Снижение технологического расхода энергии в электрических се- тях / Арзамасцев Д. А., Липес А.В. - М.: Высшая школа, 1989 - 127 с. ГЛАВА 6. ПРАВОВЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ПРАВОВЫЕ И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ: Закон «Об энергосбережении», программы энергосбережения, указы, постановления ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ФИНАНСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ: суть рыночного регулирования, структура системы финансово-экономических механизмов энергосбережения, их содержание на пути к рынку ЦЕНОВОЕ И ТАРИФНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: тарифообразование, принципы и функции тарифов в условиях регулируемой рыночной экономики, государственное регулирование тарифов, проблемы и перспективы тарифной политики О НОРМИРОВАНИИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ: классификация, состав, методы разработки норм расхода ТЭР, энергоэкономические показатели по нормированию энергопотребления ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Перечислить документы, образующие нормативно-правовую базу энергосбережения, учитывать и соблюдать в своей профессиональ- ной деятельности положения Закона «Об энергосбережении», дей- •ствующих программ и других директивных документов в области энергосбережения. 126 Основы знергосберез1сения 2. Объяснить структуру системы экономических и финансовых ме- ханизмов энергосбережения и их содержание в условиях перехода к рыночному регулированию и существующей социально- экономичес- кой ситуации в стране. 3. Рассказать о принципах образования и функциях тарифов, дать ха- рактеристику действующим тарифам на ТЭР и перспективам тарифной политики в Республике Беларусь. 4. Рассказать о назначении, механизме нормирования энергопотребле- ния и практическом использовании этого механизма на предприятии. 6.1. ОСНОВНЫЕ ПРАВОВЫЕ И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Правовую основу государственной политики энергосбережения и решения всех проблем в области эффективного использования энергии образуют, прежде всего. Закон «Об энергосбережении», республиканс- кие, отраслевые и региональные программы энергосбережения, а так- же указы Президента, постановления Совета Министров Республики Беларусь и других правительственньк органов по конкретным вопро- сам координации и реализации энергосберегающей политики. Заюн «Об энергосбережении» был принят и вступил в силу в июне 1998 т. Им регулируются отношения, возникающие в процессе деятель- ности юридических и физических лиц в сфере энергосбережения, в це- лях повышения эффективности использования топливно-энергетичес- ких ресурсов, и определяются правовые основы этих отношений. Закон устанавливает энергосбережение в качестве приоритета го- сударственной политики в решении энергетической проблемы в Рес- публике Беларусь. Структура Закона «Об энергосбережении» представлена в таблице 6.1. Прокомментируем некоторые положения этого документа. В статье 1 дан ряд определений, в том числе: - «энергосбережение - организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юри- Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 дических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их до- бычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации»; - «пользователи топливно-энергетических ресурсов - субъек- ты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегис- трированные на территории Республики Беларусь в качестве юри- дических лиц или предпринимателей без образования юридичес- кого лица, а также другие лица, которые в соответствии с законо- дательством Республики Беларусь имеют право заключать хозяй- ственные договоры, и граждане, использующие топливно-энер- гетические ресурсы»; - «производители топливно-энергетических ресурсов - субъек- ты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегис- трированные на территории Республики Беларусь в качестве юри- дических лиц, для которых любой из видов топливно-энергети- ческих ресурсов, используемых в республике, является товарной продукцией». Таблица 6.1. СТАТЬИ ГЛАВЫ № Наименование № Наименование 1. Общие положения 1 Основные понятия 2 Законодательство об энергосбережении 3 Субъекты отношений в сфере энергосбережения 4 Международное сотрудничество в сфере энергосбережения 2. Основы 5 Основные принципы государственного государственного управления управления в сфере энергосбережения энергосбережением 6 Государственное управление в сфере энергосбережения 7 Учет топливно-энергетических ресурсов 8 Программы энергосбережения 9 Научно-техническое обеспечение в сфере энергосбережения 126 Основы знергосберез1сения Продолжение таблицы 6.1. СТАТЬИ ГЛАВЫ № Наименование № Наименование 2. Основы 10 Нормы расхода топлива и энергии государственного 11 Стандартизация, сертификация ущавления и метрология в сфере энергосбережения энергосбережением 12 Государственный надзор за рациональным использованием топливно-энергетических ресурсов 13 Государственная экспертиза энергетической эффективности проектных решений 14 Проведение энергетического обследования предприятий, учреждений, организаций 15 Государственное статистическое наблюдение за эффективным использованием топливно- энергетических ресурсов 16 Образование и подготовка кадров для сферы энергосбережения 17 Информационное обеспечение деятельности по энергосбережению 3. Экодамические 18 Источники финансирования и финансовые 19 Республиканский фонд механгомы "Энергосбережение" энергосбережения 20 Экономическое сйшулирование энергосбережения 4. Ответственность за 21 Ответственность за нарушение нарушение законода- законодательства тельства об энерго- об энергосбережении сбережении 5. Заключительные 22 Вступление в силу настоящего Закона положения Пользователи и производители топливно-энергетических ресурсов являются субъектами отношений в сфере энергосбережения. Все виды деятельности, которые они осуществляют, от добычи энергоресурсов до внедрения систем управления энергосбережением и средств контро- Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 ЛЯ за использованием ТЭР, сформулированы в статье 3. Государствен- ное управление в сфере энергосбережения включает комплекс мер, на- правленных на создание экономических, информационных, организа- ционных условий для реализации политики энергосбережения. В том числе - разработку государственных межгосударственных научно-тех- нических, республиканских, отраслевых и региональных программ энер- госбережения, создание финансово-экономических механизмов их реа- лизации, повышение уровня обеспечения республики местными ТЭР, распространение экологически чистых и безопасных энергетических технологий, демонстрационные проекты высокой энергоэффективнос- ти, информационное обеспечение деятельности по энергосбережению, обучение производственного персонала и населения методам экономии топлива и энергии. Предусмотрен государственный надзор за рацио- нальным использованием ТЭР. Согласно статье 7, порядок и условия оснащения пользователей и производителей ТЭР приборами учета их расхода, а также порядок разработки и утверждения правил пользова- ния электрической и тепловой энергией, природным и сжиженным га- зом, продуктами нефтепереработки устанавливаются правительством Республики Беларусь. В технологические регааменты, технические пас- порта, технологические инструкции по эксплуатации всех видов энер- гопотребляющей продукции включаются нормы расхода топлива и энер- гии, порядок разработки, утверждения и пересмотра которых, согласно статье 10, также устанавливается Правительством. Статьями 12, 13, 14 регламентируются задачи и объем соответственно надзора за рациональ- ным использованием ТЭР, экспертизы проектных решений, энергети- ческих обследований предприятий, учреждений и организаций. После- дние обязательны, если годовое потребление ими ТЭР составляет более 1,5 tыc. т.у.т. Финансирование мероприятий по энергосбережению осу- ществляется (статья 18) за счет средств республиканского и местных бюджетов, республиканского фонда «Энергосбережение», средств юри- дических и физических лиц, направляемых добровольно на эти цели, и др. Пользователям и производителям ТЭР, осуществляющим меропри- ятия по энергосбережению, в соответствии со статьей 20, могут предо- ставляться льготы в виде субсидий, дотаций. Юридические и физичес- кие лица, виновные в нарз^ении законодательства об энергосбережении, несут ответственность в соответствии с законодательством Республики 126 Основы знергосберез1сения Беларусь (статья 21). Во исполнение Закона Республики Беларусь «Об энергосбережении», для реализации государственной политики энер- госбережения был принят целый ряд нормативных документов: • Постановление о дополнительных мерах по обеспечению эф- фективного использования топливно-энергетических ресурсов, • Постановление о создании областных и Минского городского уп- равления по надзору за рациональным использованием топлив- но-энергетических ресурсов Государственного комитета по энер- госбережению и энергетическому надзору, • «Положение по нормированию расхода топлива, тепловой и элек- трической энергии в народном хозяйстве Республики Беларусь», • Постановление «О мерах по усилению работы по реализации энергосберегающей политики в республике», • Постановление «О мерах по экономическому стимулированию деятельности субъектов хозяйствования, направленной на сокра- щение потребления топливно-энергетических ресурсов и освое- ние энерго- и ресурсосберегающих технологий», • Постановление «О порядке разработки, утверждения и пере- смотра норм расхода топлива и энергии», • Постановление «О порядке проведения энергетического обсле- дования предприятий, учреждений и организаций», • Положение «О порядке разработки и выполнения республикан- ских, отраслевых и региональных программ энергосбережения». Программы энергосбережения определяют приоритеты в реализа- ции государственной политики в области энергосбережения, пути ис- пользования энергосберегающего потенциала в республике, отрасли, регионе и содержат комплекс организационных, технических, эконо- мических и иных мероприятий, взаимоувязанных по ресурсам, испол- нителям, срокам реализации. Республиканские и отраслевые долгосроч- ные программы разрабатываются на каждые 5 лет, начиная с 2001 г, отраслевые краткосрочные и региональные программы разрабатываются сроком на один год. На рис. 6.1 представлены этапы разработки про- грамм энергосбережения. Государственным заказчиком республиканс- ких программ является Государственный комитет по энергосбережению и энергетическому надзору (Госкомэнергосбережение). Он же осуще- ствляет организационное, методическое обеспечение и контроль их Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 Рис. 6.1. Этапы разработки программ энергосбережения. 126 Основы знергосберез1сения разработки и выполнения. Те же функции в отношении отраслевых про- грамм выполняют соответствующие республиканские органы государ- ственного управления, в отношении региональных программ - облис- полкомы и Минский горисполком. В разработке программ участвуют компетентные организации и учреждения, ведущие ученые и специа- листы. В числе основных задач программ - обеспечение в планируе- мый период снижения потребления ТЭР в отраслях и регионах по отно- шению к уровню их расходования за предшествующий период. Объем снижения определяется по основным целевым показателям прогноза социально-экономического развития республики на соответствующий период. О ходе выполнения программ энергосбережения Госкомэнер- госбережение в установленном порядке информирует Совет Министров Республики Беларусь и Министерство экономики. 6.2. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ФИНАНСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ в статье 5 Закона об энергосбережении в качестве одного из основ- ных принципов государственного управления записано положение о создании системы финансово-экономических механизмов, обеспечива- ющих экономическую заинтересованность производителей и пользова- телей в эффективном использовании ТЭР, вовлечении в топливно-энер- гетический баланс нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, а также инвестировании средств в энергосберегающие мероп- риятия. Структура системы финансово-экономических механизмов, а также их содержание определяются природой, структурой социально- экономических отношений в стране и ее национальными особенностя- ми и традициями. В Республике Беларусь начало 90-х гг явилось рубежом перехода от командного типа экономики, при котором все решения в области про- изводства и распределения принимает государство, к рыночным отно- шениям. В настоящий период экономика Беларуси находится в слож- ном переходном состоянии и обладает элементами как рыночной, так и командной системы. При этом в республике выбран постепенный эво- Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 люционный путь перехода к рыночным отношениям, что обуславлива- ет сохранение преимущественно прямого государственного управления в таких определяющих секторах экономики, как энергетика. Однако динамичный характер становления экономики нового типа диктует по- стоянные изменения, адаптацию финансово-экономических механизмов реализации государственной политики энергосбережения. Рынок - это процесс взаимодействия продавцов товара и потребителей, посредством которого определяется его цена и распределение. Рыночный механизм базируется на анализе спроса и предложения (рис. 6.2.). «Кривая спроса» отражает отношение между рыночной ценой то- вара и денежным выражением спроса на него. По закону падающего спроса, при росте цен на товары при прочих равных условиях спрос уменьшается, а при избытке товара снижаются цены на него. Не толь- ко цены влияют на количество купленных товаров. Существует еще четыре определяющих фактора: средний доход покупателя, размер рынка, цена и полезность других товаров, личные вкусы потребителя. «Кривая предложения» показывает соотношение между рыночными ценами и количеством товара, который производители предлагают. На «кривую предложения» влияют прежде всего издержки производства и технический прогресс, а также монополизация рынка, воздействую- щая на рост цен при любом уровне производства. «Кривая спроса» и «кривая предложения» имеют точку пересечения, которая определяет соответствие предложения спросу и называется ценой равновесия. В этой точке цена не имеет тенденции к изменению, так как количество товара, которое производитель хочет продать, равно количеству това- ра, которое потребитель желает купить. Равновесие спроса и предложе- ния приводит к общему равновесию, т. е. товары распределяются между возможными их потребителями. Это осуществляет механизм рыночного ценообразования. Таким образом, рыночный механизм решает вопро- Рис.6.2. 1 - «кривая спроса»; 2 - «кривая предложения»: 3 - цена равновесия. 126 Основы знергосберез1сения сы, что, как и для кого производить, причем одновременно для множе- ства взаимосвязанных рынков. Взаимозависимость цен равновесия, оп- ределяющих цены и количество товаров, является общим равновесием рынка, устанавливаемым спросом и предложением. Рынок подразумева- ет жесткую конкуренцию между предприятиями, выпускающими один и тот же вид продукции, борьбу за потребителей и расширение рынка сбы- та, самофинансирование предприятий. Последнее означает, что предпри- ятие должно получать прибьшь, достаточную для обеспечения производ- ственного цикла, дальнейшего развития и содержания социальной сферы. Имея в виду существо рыночного регулирования, назовем основ- ные аспекты, определяющие экономические и финансовые механизмы энергосбережения: 1) политика цен на топливно-энергетические ресурсы, которая фор- мируется внутри государства исходя из внутреннего спроса и предложения с учетом международных условий (мировые цены); спрос зависит от структуры по отраслям и уровня развития эко- номики, социально-бытовой сферы в данной стране, а предложе- ние - от наличия в ней источников ТЭР; 2) уровень развития экономики, состояние энергетического секто- ра и значимость в нем энергосбережения как источника ЭР; 3) структура национальной экономики, степень монополии государ- ства на производство и поставки ТЭР, наличие альтернативных производителей энергии на энергетическом рынке и возможность для потребителей самим выбирать поставщиков ЭР; 4) жизненный уровень населения и степень осознания им значения государственной политики энергосбережения; 5) доля энергетической составляющей в себестоимости производи- мой продукции, товаров и услуг, их конкурентоспособность на внутреннем и мировом рынке. Основными механизмами (рычагами) экономической части поли- тики энергосбережения в Беларуси служат следующие элементы : • реструктуризация экономики и ее управления, что обеспечивает так называемую структурную составляющую энергосбережения; • ценовое и тарифное регулирование; • нормирование расхода топлива и энергии (стандартизация энер- гопотребления, сертификация оборудования, материалов, конст- Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 рукций И Т. Д.), стандартизация энергопотребляющих продукции, работ и услуг; • бюджетная политика, предусматривающая государственное фи- нансирование программы энергосбережения; • совершенствование денежно-кредитной системы; • экономическое стимулирование сбережения энергии как ее по- требителями, так и производителями; • налоговая политика, направленная на использование налоговой системы для поддержания программы энергосбережения; • рыночные механизмы: целевые облигационные займы, паевые ин- вестиционные фонды, финансовый лизинг; • льготирование. Экономическое стимулирование может осуществляться как положи- тельными воздействиями (льготы, субсидии, дотации, льготные тарифы и т. п.), так и отрицательными (экономические санкции, платежи за перерас- ход ЭР и др.). При сегоднящней экономической ситуации в Беларуси, есте- ственной монополии государства в энергетическом секторе для реализа- ции национальной политики энергосбережения активно изыскиваются и концентрируются источники финансирования. Особое значение имеют оптимально обоснованное соотношение источников финансирования, фор- мирование их наилучшей внутренней структуры, обоснованное с учетом приоритетов распределение финансирования на задачи программ по энер- госбережению. В 1997 г. бьш создан внебюджетный фонд «Энергосбере- жение», для распределения средств которого и обеспечения контроля их использования создан Совет фонда. Созданы централизованный иннова- ционный фонд концерна «Белэнерго», отраслевые, городские фонды на цели энергосбережения. Разработан и утвержден порядок начисления и пере- числения сумм штрафов (платежей) и применения экономических санк- ций за нерациональное использование ТЭР, порядок выдачи кредитов субъектам хозяйствования на выполнение мероприятий по энергосбереже- нию. Благодаря перечисленным мерам постепенно складывается отечествен- ный рынок энергосберегающих технологий и оборудования, что способ- ствует их совершенствованию и распространению. Формируется заинтересованность производителей в улучшении энергетических и эко- логических характеристик товаров и услуг для обеспечения их конкурен- тоспособности на внутреннем и внешнем рынках. 126 Основы знергосберез1сения Следует обратить внимание на существующую в нащей стране го- сударственную монополию на энергопроизводство и энергоснабжение, что не является оптимальным в условиях рыночного регулирования. Поэтому в настоящее время идет работа по реструктуризации энерге- тического сектора республики. При этом учитываются мировые тен- денции ужесточения конкуренции в области энергоснабжения, либера- лизация энергетики ряда стран. Последнее означает, что потребители получают право сами выбирать себе поставщиков ЭР, что стимулирует дальнейшее энергосбережение и повышение уровня энергетического сервиса. Полигоном для отработки финансово-экономических механиз- мов энергосбережения, инструментом их распространения служат энер- гоэффективные зоны и проекты. 6.3. ЦЕНОВОЕ И ТАРИФНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ Ключевым звеном в экономическом механизме стимулирования энер- госбережения является система тарифов на энергоносители. Общий прин- цип тарифообразования в условиях регулируемой рыночной эконо- мики заключается в соответствии тарифов на энергоносители и цен на топливо для всех категорий потребителей (промышленность, транспорт, энергетика, сельское хозяйство, коммунально-бытовой сектор) фактическим затратам на производство и транспорт всех видов энергоносителей. С одной стороны, система тарифов служит важ- ным элементом системы управления энергосбережением, с другой - сред- ством государственного регулирования взаимоотношений поставщиков и потребителей энергии для реализации энергетической политики. Тарифообразование. Термин «тарифы» происходит от арабского «тариф», что переводится как «обозначение», «определение» и означа- ет систему ставок, по которым взимается плата за услуги производствен- ного и потребительского назначения как за продукцию, которая отно- сится к особого рода потребительской стоимости, доставляемой трудом, оказывающим услугу не только в вещественной форме, но прежде все- го в форме деятельности. Тарифы, в том числе на электрическую и теп- ловую энергию, воду, газ, являются разновидностью монопольной цены, отличаются от цен на вещественную продукцию относительно боль- Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 шей устойчивостью и более сложным дифференцированием ставок, в большей степени подвержены государственному регулированию. Тари- фы, как и цены, представляют собой денежное выражение стоимости продукции и призваны возмещать сумму всех затрат предприятия на производство и продажу продукции, обеспечивая прибыль. В СССР в доперестроечные времена, в эпоху дешевых энергоре- сурсов и безусловной монополии их поставщиков, применялись весьма примитивные тарифы, не отражавшие фактических затрат на производ- ство и доставку энергоресурсов, не стимулировавшие ни производите- лей, ни потребителей к их эффективному использованию. Доля затрат на ТЭР в себестоимости продукции промышленного производства (энер- гетическая составляющая) составляла 5-7% и далеко не отражала их действительную стоимость. Низкая плата населения за коммунальные услуги обеспечивалась значительными необоснованными дотациями из государственного бюджета. Таким образом, действовавшая система та- рифов способствовала энергозатратному характеру экономики. Эконо- мический кризис 90-х гг в странах СНГ, вызванный разрывом произ- водственных связей между бывшими республиками, изменением социально-экономических отношений в них, привел к энергетическому кризису, одним из признаков которого является отсутствие системы та- рифов, отвечающей стабильному развитию и прогрессу экономики. В Беларуси цены на энергоносители резко возросли. Сложилась по- рочная практика перекрестного субсидирования на оплату за энергоно- сители, которая не стимулирует потребителей к эффективному энергоис- пользованию. Суть ее состоит в том, что промышленные предприятия при оплате за энергию вьшуждены покрывать льготы, предоставленные населению и сельскому хозяйству. Сегодня жильцы оплачивают лишь 1/3 стоимости услуг по воде и теплоснабжению, 2/3 - по электроэнергии и 35% стоимости газа. В результате население не заинтересовано в учете и уменьшении расхода энергоносителей. Необоснованно высокие тарифы на энергоносители для промышленной группы потребителей приводят к тому, что многие из них создают альтернативные автономные источники энергии, уходя от перекрестного субсидирования. Усугубляется положе- ние части промышленных потребителей, использующих энергию от цен- трализованных источников. Увеличивается доля расходов на тепло в себестоимости производимой ими продукции, падает ее конкурентоспо- 126 Основы знергосберез1сения собность при увеличении цены. Если до распада СССР доля энергети- ческих затрат в себестоимости продукции составляла 5-7% то в настоя- щее время эта составляющая возросла до 20-40%. Вследствие спада промышленного производства и вынужденного отказа части потребителей из-за резкого роста тарифов от тепловой энер- гии, нагрузка Белорусской энергосистемы снизилась по электроэнер- гии на 25% и по теплу - на 30%. Автономные энергоисточники (соб- ственные котельные, электрообогрев и т. п.) менее эффективны, чем в энергосистеме, с худшими экологическими характеристиками. Струк- тура цен толкает потребителей к нерациональному использованию элек- троэнергии на цели теплоснабжения. При вынужденной разгрузке ТЭЦ по теплу в энергосистеме суще- ственно уменьшается экономия топлива за счет теплофикации, что в ито- ге затрудняет решение государственных задач - снижения энергоемкости внутреннего валового продукта и уменьшения зависимости Беларуси от импорта ТЭР. Таким образом, экономически необоснованные энергети- ческие тарифы приводят к негативным последствиям государственного масштаба. Необходим отказ от перекрестного субсидирования. Система тарифов должна создавать условия для эффективного использования энер- гоносителей всеми категориями потребителей. Существует оптимальный уровень тарифов на энергию, определяемый известными экономически- ми закономерностями и отвечающий балансу интересов государства в це- лом, отдельных производителей и потребителей энергии. В настоящее время для расчетов с потребителями в Беларуси применяются одно- и двухставочные тарифы на электроэнергию. Одноставочные тарифы служат для расчетов с населением, учреждени- ями, организациями, маломощными промышленными потребителями с присоединенной мощностью до 750 кВт, с предприятиями сельского хозяйства и электрифицированным транспортом. Размер платы опреде-. ляется как произведение цены за единицу энергии на общее потреблен- ное ее количество за данный промежуток времени: П=ТэЭ, (6.1) где Тэ - тариф на электроэнергию, руб./кВт-ч, Э - объем отпущенной электроэнергии, кВт ч. Количество потребленной энергии учитывается по счетчикам, ус- тановленным у потребителей. Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 Рис. 6.3. Суточный график активной нагрузки энергосистемы. Недостаток одноставочного тари- фа - экономическая незаинтересован- ность потребителей в выравнивании графика за счет снижения пиков нагруз- ки, что облегчило бы условия работы и улучшило экономические показатели энергосистемы. На рис. 6.3 представ- лен суточный график активной нагруз- ки Р (кВт) энергосистемы. На графике прямой, параллельной оси абсцисс, показан уровень установленной мощ- ности N^^ энергосистемы, превышение которого свидетельствует о недо- статочности мощности собственных электростанций в ЭС и покупке недо- стающего количества энергии у других ЭС. Поэтому столь важно стимулировать снижение нагрузки у потребителей в часы максимума ЭС и выравнивание графика, т. е. уменьшать затраты на покупку электроэнер- гии. Положительной же стороной этого тарифа является его простота, по- нятность абонентам и минимум измерительных приборов учета - счетчи- ков активной энергии. Для расчетов с промышленными потребителями с присоединенной мощностью 750 кВт и выше применяется двухставочный тариф, состо- ящий из двух частей: • основной ставки за 1 кВт мощности, участвующей в максимуме нагрузки ЭС, • дополнительной ставки за КВт 1 кВт ч потребленной энергии, как при расчетах по одноставоч- ному тарифу. Для объяснения смысла основной ставки двухставочного тарифа рас- смотрим рис. 6.4, на котором даны су- точные графики нагрузки ЭС (1) и пи- Рис. 6. Суточные графики нагрузки энергосистемы и её потребителей 126 Основы знергосберез1сения тающихся от нее крупных потребителей (2, 3,4). Точка Р^ (кВт) опре- деляет максимум нагрузки ЭС, а точки Pj, Р^, Р^ - мощности соответ- ствующих потребителей, участвующие в максимуме, за которые взима- ется плата по основной ставке. Таким образом, сумма платы за потребленную электроэнергию при двухставочном тарифе может быть представлена следующим выраже- нием: П = а . р / + Ь Э„„^, руб., (6.2) где а - ставка участия в максимуме нагрузки ЭС, руб./кВт, Р^* - заявленная мощность участия в максимуме ЭС, кВт, b - ставка за 1 кВт ч потребленной активной энергии, руб./кВт-ч, п^отр. ~ количество энергии, потребленной и учтенной по счетчи- ку, кВт. Использование двухставочного тарифа экономически поощряет по- требителей к снижению присоединенной мощности и максимума нагрузки за счет уплотнения и выравнивания их графиков. А недостаток двухста- вочного тарифа состоит в том, что он усложняет расчеты с потребителем. Применяемые тарифы на тепловую энергию по своему экономи- ческому содержанию аналогичны тарифам на электрическую энергию. Они одноставочные и дифференцированы по энергосистемам (облас- тям) и по качеству тепловой энергии, определяемому параметрами теп- лоносителя - давлением и температурой. Одно- и двухставочные тарифы, весьма грубо отражая реальный про- цесс энергопотребления, не позволяют устранить противоречие между заинтересованностью ЭС продать как можно больше энергии для полу- чения наибольшей прибыли, интересами потребителей в получении энер- гии в необходимое для них время по более низкой цене и интересами государства в целом по рациональному использованию национальных энергоресурсов и меньшим затратам на приобретение импортных. Развитие тарифных систем во всей мировой практике направлено на гармонизацию интересов поставщиков, потребителей энергии и го- сударства. В США, Франции, Великобритании, в других экономически развитых странах тарифы дифференцированы по часам суток, по сезо- нам, по декадам месяца, что стимулирует как потребителей, так и про- изводителей к выравниванию национальной кривой нагрузки. Исполь- Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 зуются тарифы, предусматривающие перерывы в электроснабжении. Потребители, применяющие их, в основном крупные промышленные предприятия, идут на снижение надежности электроснабжения в обмен на уменьшение тарифной ставки за максимум нагрузки. Применение тарифов, различных по зонам суток, так называемых зонных тарифов, позволяет сберечь 5-10% вырабатываемой электро- энергии, так как стимулирует потребителей снижать нагрузку в часы максимума ЭС и заполнять ночные провалы нагрузки. Дифференциро- ванный тариф во Франции применяется для трех периодов суток зим- него времени года и двух периодов летнего. В Германии сутки разделе- ны на пять зон, для каждой из которых существует свой тариф. С осени 1996 г в нашей республике введены зонные тарифы по электроэнергии как альтернативные для промышленных предприятий, использовавших двухставочный тариф. Согласно этим тарифам (рис. 6.5), плата устанавливается только за потребленную энергию, но в зависимости от времени потребления в течение суток: для ночных ча- Зона "ПОЛУПИК" Зона "ПИК" Рис. 6.5. График электропотребл 'ения за двое суток и зонные тарифы за электроэнергию. 126 Основы знергосберез1сения СОВ тариф имеет юэффициент 0,6 относительно базовой ставки, для днев- ных, или часов полупика - 1,15, а для часов пика - 2,05. По сравнению с одноставочным и двухставочным тарифами зонный тариф более точно отражает реальный график энергопотребления и позволяет снизить сум- марные энергозатраты ЭС и потребителей. Планируется осуществить переход на зонные тарифы большинства промышленных предприятий. Для этого необходима модернизация системы учета энергопотребления. Принципы и функции тарифов в условиях регулируемой ры- ночной экономики, в Республике Беларусь взят стратегический курс на создание регулируемой рыночной экономики. Так как государство обладает естественной монополией на энергоснабжение, то оно и уста- навливает тарифы на энергию. При этом основными принципами яв- ляются следующие: • соответствие тарифов реальным затратам на получение и до- ставку ТЭР, • учет экономических интересов производителей и потреби- телей энергии, • создание условий для конкуренции между энергоснабжаю- щими организациями, которая способствует снижению тари- фов. В этой связи предстоит решить три основных аспекта тариф- ной проблемы в Беларуси: • построить систему тарифов на энергоносители, соответству- ющую формирующимся рыночным отнощениям в энерго- снабжении, с механизмом адаптации ее к их изменениям, • осуществлять государственное регулирование тарифов, • устранить практику перекрестного субсидирования и обес- печить в сфере энергоснабжения социальную защиту низко- оплачиваемых слоев населения. Тарифы на тепло- и электроэнергию предполагается определять в условиях свободы экономической конкуренции между производителя- ми энергии на основе рыночного механизма взаимодействия цены и спроса на энергопродукцию. В республике в качестве конкурентов энер- госистемы выступают: • по производству тепловой энергии - промышленные и отопитель- ные котельные и местные теплогенераторы, Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 • ПО производству электроэнергии - небольшие промышленные ТЭЦ, создаваемые на предприятиях, на которых используются экономичные газотурбинные и паротурбинные установки, рабо- тающие по теплофикационному циклу; кроме того, импорт элек- троэнергии из России, Литвы, Украины, Польши. Так что, существует вполне определенный интервал, в котором го- сударственная энергосистема может регулировать тарифы в интересах своего развития и наибольшей прибыли и обеспечивать при этом сохра- нение лидирующего положения на рынке энергии. Верхняя граница этого интервала определяется стоимостью производства энергии вышеназван- ными альтернативными энергоисточниками. Нижняя граница - рента- бельностью ЭС при обеспечении нормативных удельных расходов топ- лива, потерь энергии при ее транспорте и затрат на эксплуатацию энер- гоисточников и энергосетей. В чем же может проявляться государственное регулирование тарифов? Регулирующая роль государства заключается в создании конкурентной среды между производителями энергии и стиму- лировании как производителей, так и потребителей энергии на энергосбережение. Государство, регулируя тарифы, управляет процессами централи- зации и децентрализации энергоснабжения путем выбора и допуска на рынок энергии альтернативных энергоисточников - конкурентов энер- госистеме, Например, стоимость производства тепловой энергии на дей- ствующих котельных, новых котельных, построенных за счет средств потребителя, и новых котельных, построенных на заемные средства, различна и возрастает в порядке перечисления. Устанавливая ограниче- ния тарифов на тепловую энергию для той или иной категории котель- ных, можно регулировать масштабы, строительства новых котельных, закрытие существующих, рост централизации теплоснабжения от ЭС. Регулирование тарифов позволяет также предупредить массовое исполь- зование электроэнергии для целей теплоснабжения. Существует критическое соотношение тарифов на тепловую и элек- трическую энергию, которое не должно превышаться, так как потреби- телю становится выгодно использовать электроэнергию для отопления. Это недопустимо: КПД преобразования топлива в тепловую и электри- 126 Основы знергосберез1сения ческую энергию соответственно равен 85-93% и 30-39%, следователь- но, будет происходить перерасход ПЭР в 2,5-3 раза при больших выб- росах вредных веществ в атмосферу. Государство может установить льготные энергетические тарифы для отдельных предприятий, продукция которых пользуется спросом на внешнем рынке, тем самым повысить ее конкурентоспособность за счет снижения энергетической составляющей в себестоимости про- дукции. Устанавливая энергетические тарифы, государство может исполь- зовать их как мощный экономический инструмент для реализации своей энергетической политики. В зависимости от соотношения та- рифов и стоимости производимой энергии энергоисточники оказы- ваются конкуренто- или неконкурентоспособными на энергетичес- ком рынке. Соотношение тарифов на тепловую и электрическую энергию, их внутренняя структура влияют на развитие комбиниро- ванного производства тепловой и электрической энергии, т. е. даль- нейшее ускорение теплофикации в республике. Тарифы на тепловую энергию, отпускаемую с ТЭЦ, дифференцированы по территории рес- публики с учетом доли теплофикации по областям. Предлагается также дифференцировать их в зависимости от энергетической цен- ности тепловой энергии (давления отбираемого пара или температу- ры сетевой воды), чтобы стимулировать потребителей к снижению давления потребляемого пара и более глубокому использованию теп- лоты обратной сетевой воды. Дифференциация тарифов на электроэнергию по зонам графика электрической нагрузки стимулирует потребителей к снижению потреб- ления в период максимума нагрузки ЭС, т.е. выравниванию графика. При этом обеспечивается экономический эффект благодаря снижению •затрат, которые бьши бы необходимы на прирост установленной мощ- ности в ЭС, и оптимизации функционирования электростанций в ЭС за счет снижения расхода топлива и использования более экономичных энергоустановок для покрытия нагрузок. Перечисленные функции государственного регулирования тарифов позволяют осуществлять активное внедрение энергоэффективных и энергосберегающих технологий как у производителей, так и у потреби- телей энергии. Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 Реальные шаги и перспективы тарифной политики. В статье 20 Закона «Об энергосбережении» записано: «В целях стимулирования рационального использования топливно-энергетичесьсих ресурсов осу- ществляется установление сезонных цен на природный газ и сезонных тарифов на электрическую и тепловую энергию, дифференцированных по времени суток и дням недели тарифов на эти виды энергии...» В ка- честве неотложной меры в Программе «Энергосбережение» ставится задача: «Привести в соответствие системы цен и тарифов на энергоно- сители фактическим затратам на производство и транспорт для всех ка- тегорий потребителей». Эта задача решается постепенно посредством государственного регулирования параллельно со стабилизацией эконо- мической ситуации в республике при социальной защите малообеспе- ченных слоев населения. В разделе Программы «Основные механизмы и меры энергосбере- жения для отрасли» (энергетика) определены «переход на тарифы на электроэнергию для населения, возмещающие затраты на производ- ство и распределение электроэнергии, стабилизация тарифов на элект- роэнергию для промышленных предприятий, снижение для них тари- фов на тепловую энергию и перевод на первом этапе крупных потребителей, на втором этапе - более мелких и на третьем этапе - на- селения на дифференцированные по времени суток тарифы». В числе первоочередных мер Программа называет разработку гиб- ких тарифов, обеспечивающих максимальную загрузку наиболее эко- номичных источников - ТЭЦ, районных котельных, крупных промыш- ленных котельных, пересмотр тарифов на тепловую энергию для жилищно-бытового сектора. Предусматривается поэтапное повышение тарифов для населения на потребляемые ТЭР. Для общественных, бюд- жетных организаций, для населения города и села рекомендуется при использовании ТЭР в объемах, не превышающих установленных нор- мативов, оплата по льготному тарифу, а при превышении расхода - по повышенному. В промышленности, на транспорте и в сельском хозяй- стве при снижении нормативов потребления всех видов энергоносите- лей более чем на 4% тариф на потребленную электро- и теплоэнергию уменьшается пропорционально снижению суммарного приведенного норматива. 126 Основы знергосберез1сения 6.4, О Н О Р М И Р О В А Н И И Э Н Е Р Г О П О Т Р Е Б Л Е Н И Я Необходимым прямым и косвенным инструментом государствен- ной политики энергосбережения является механизм нормирования рас- хода топлива и энергии для технологических процессов, установок, обо- рудования, продукции, электробытовых приборов, а также стандартизации энергопотребляющих продукции, работ и услуг. В На- циональной системе сертификации Республики Беларусь обеспечива- ется контроль соответствия энергопотребляющих продукции, в том числе энергосберегающей, работ и услуг, а также топливно-энергетических ресурсов требованиям эффективного энергопотребления, установлен- ным нормативными актами. Разработка норм расхода топлива и энергии осуществляется субъектами хозяйствования независимо от форм собственности с пе- риодичностью один раз в три года, а также при изменении техноло- гии, структуры и организации производства и совершенствовании методики нормирования расхода этих ресурсов. Утверждаются нор- мы для предприятий, учреждений и организаций соответствующи- ми республиканскими органами государственного управления, объе- динениями, подчиненными правительству Республики Беларусь, местными исполнительными и распорядительными органами. Для субъектов хозяйствования с суммарным годовым потреблением в объеме 1 тыс. т. у. т. и более и для котельных производительностью 0,5 Гкал в час и выще нормы согласовываются с Госкомэнергосбере- жением. Для иных субъектов хозяйствования нормы расхода топли- ва и энергии утверждаются Госкомэнергосбережением. Пересмотр норм производится ежегодно. Рассмотрим наиболее существенные моменты «Положения по нор- мированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в на- родном хозяйстве Республики Беларусь». Согласно этому документу, норма расхода топливно-энергетичес- ких ресурсов - это мера потребления этих ресурсов на единицу про- дукции (работы, услуги) определенного качества в планируемых условиях производства. Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 Фактический удельный расход - это количество энергии, факти- чески потребленное объектом на производство единицы продукции иди работы в реальных условиях производства. Нормирование расхода топлива и энергии осуществляется раздель- но по котельно-печному топливу, тепловой и электрической энергии на всех уровнях планирования и хозяйственной деятельности: предприя- тие, министерство (ведомство), народное хозяйство. Для комплексной оценки эффективности использования ТЭР наря- ду с нормами расхода топлива и энергии применяются прямые обоб- щенные удельные энергозатраты. Обобщение затрат всех видов ТЭР может производиться в первичную энергию и в произведенную работу. Прямые обобщенные энергозатраты определяются на основе расходов топлива прямого использования, тепловой и электрической энергии и соответствующих эквивалентов энергоресурсов. Энергетические экви- валенты численно характеризуют первичную энергоёмкость и эконо- мическую работоспособность энергоресурсов: первичная энергоёмкость используется для расчета первичной энергии, экономическая работос- пособность - для расчета произведенной работы. В таблице 6.2 дана классификация норм расхода топлива, тепловой и электрической энергии. Нормы расхода топлива, тепловой и электри- ческой энергии включают перечень статей их расхода, учитываемых в нормах на производство продукции (работы). Состав норм расхода ус- танавливается ведомственными (отраслевыми) инструкциями, на осно- ве которых на каждом предприятии определяется конкретный состав норм расхода. Коммунально-бытовое и другое непроизводственное по- требление ТЭР не нормируется. Таблица 6.2. Признак классификации Виды расходов топлива, тепловой, электрической энергии Определение Составляющие Степень агрегации объектов нормирования Индивидуальные, включая отраслевые для средних по отрасли условиям производства данного вида продукции Расходы на производство продукции (работы) по однотипным технологичес- ким объектам, агрегатам, установкам, машинам применительно к планируемым условиям производства продукции (работы) Расход на технологические процессы + расход на вспомогательные нужды производства + 126 Основы знергосберез1сения Продолжение таблицы 6.2. Признак классификации Виды расходов топлива, тепловой, электрической энергии Определение Составляющие Степень агрегации объектов нормирования Г р у п п о в ы е Расходы на производство всего объема одноименной продукции (работы) по хозяйственным объектам разных уровней планирования: предприятие, отрасль и др. потери в сетях и аппаратах Состав расходов Технологические Общепроизводствен- ные: I - общецеховые расходы на технологическ.цели и в цехах на вспомогат. процессы, сани- тарно-технические нужды, освещение, регламентированные потери энергии в цехе U - общезаводские состоят из общецеховой нормы, общезаводских расходов, нормативных потерь в заводских сетях преобразоват. установках Расходы на основные и вспомогательные технологические процессы производства данного вида продукции (работы), расход на поддержание технологич агрегатов в горячем резерве, на их разогрев и пуск после текущих ремон- тов и холодных простоев, неизбежные технически обоснованные потери энергии при работе оборудования технологических агрегатов и установок Расходы тепл., электрнч. энергии на основные и вспомогат. технологич. процессы, на вспомогат, нужды производства, а также технически неизбежные потери энергии в преобразователях, в тепл.и эленрич.сетях предприятия, отнесенные на производство данной продукции (работы) Теоретический расход на энергетич. воздействие на обрабатываемый материал, определяемое физико- химич., механич., энергетич.процессами, и осуществление главной цели технологич. процесса + сопугствующий расход на создание условий для достижения главной цели технолог. процесса + потери передачи и трансформации энергии в технологических установках: при сгорании топлива, теплопередаче в теплообменниках, электромеханические потери в двигателях Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 Продолжение таблицы 6.2. Признак классификации Виды расходов топлива, тепловой, электрической энергии Определение Составляющие 1П - производствен- ного объединения - из общезаводских, затрат во вспомо- гательн. службах, объединения, потерь на его функционир. Период действия Текущие (квартальные, годовые) Перспективные Расходы для планирования, контроля за фактическим расходованием ТЭР Расходы для перспективного планирования, прогнозирования потребности в ТЭР Для анализа эффективности энергоиспользования, выявления ре- зервов экономии ТЭР кроме удельных и обобщенных показателей рас- хода ТЭР рекомендуется рассчитывать систему энергоэкономических показателей, позволяющих исследовать закономерности развития энер- гохозяйства предприятия во времени. В таблице 6.3 представлен пере- чень энергоэкономических показателей по нормированию. Норматив- ные показатели расхода устанавливаются по электрической энергии, по тепловой энергии, включая передаваемую потребителям посредством пара и горячей воды, по котельно-печному топливу: углю, торфу, слан- цам, дровам, мазутам, сьфой нефти, природному, попутному, коксово- му газу и т. д. В таблице 6.4 приведена классификация нормативных показателей по уровням управления потреблением ТЭР. Для разработки норм расхо- да ТЭР могут применяться следующие методы: - расчетно-аналитический. Предусматривает определение норм расхода расчетным путем по статьям расхода на основе прогрес- сивных показателей использования ТЭР в производстве или пу- тем математического описания закономерности протекания про- цесса на основе учета нормообразующих факторов; - отчетно-статистический. Предусматривает определение норм расхода на основе анализа статистических данных о факгичес- 126 Основы знергосберез1сения ких удельных расходах ТЭР и факторов, влияющих на их изме- нение, за ряд предшествующих лет; - расчетно-статистический. Использует экономико-статистичес- кие модели в виде зависимостей фактического удельного расхо- да энергоресурса от воздействующих факторов; - о п ы т н ы й . Заключается в определении удельных затрат ТЭР по данным, полученным в результате испытаний (эксперимента). Таблица 6.3. Наименование и формула расчета показателя Пояснение обозначений Прямые обобщенные энергозатраты: Агэр=В+КэЭ+КяО, т.у.т В-количество топлива , поступившего на предприятие извне, т.у.т. Э и Q - количество электро- и теплоэнергии, полученные предприятием от энергосистемы, Мвт.ч Кэ и Kq- топливные эквиваленты-количество условного топлива для производства и передачи к месту потребления единицы электрической и тепловой энергии, т.у.т./Мвт.ч и т.у.т./Гкал Энергоемкость продукцки (работы): Ап=Агэр/П, т.у.т/е.и.п. П-объем продукции, произведенной за анализируемый период в единицах измерения продукции (е.и.п.) Электроемкость щюдукции (работы): Эп=Э/П, тыс.кВт.ч/е.и.п. Э-количество потребленной электроэнергии за анализируемый период, тыс.кВт.ч Теплоемкость продукции: Qn=Q/n, Гкял/е.и.п. Q-количество потребленной тепловой энергии за анализируемый период, Гкал Энерговооруженность труда: Ам=Агэр/М[, т.ут./чел. М-среднесписочная численность промышленно-производстаенного персонала Электровооруженшсть труда: Эм=Э/М, тыс.кВт.ч/чел. Э,М-те же обозначения, что и выше Элекгровооруженность труда по мощности: 3p=PiV'M, тыс.кВт. ч/чел. Рн-установленная мощность всех токоприемников на предприятии, тыс. кВт Коэффициент электрификации: Ээ=Э/Агэр,тыс.кВт.ч/т.у.т. Э, Атэр-те же обозначения, что и выше Тешоэлектрический коэффициент: Qэ=Q/Э, Гкал/тыс.кВт.ч/т.у.т. Q,3-Te же обозначения, что и выше Электротопливный коэффициент: Эв=Э/В,тыс.кВт.Ут.у.т. Э,В-те же обозначения, что и выше Глава 6. Правовые и экономические основы энергосберезкения 157 Таблица 6.4. Уровни Наименование показателя (нормы) Расчетные формулы Энергетическая, энергоиспользуюшя установка 1. индивидуальная технологическая норма на производственный продукт (работу) 2.групповая - по группе агрегатов, выпускающих одноименную продукцию (выполняющую работу) Технологический процесс 1.индивидуальная технологическая норма на процесс произюдства продукции (работ) 2.групповая - по группе одноименных процессов, производящих продукцию Производственный цех 1. индивидуальная технологическая норма при одном способе производства продуции (работу) 2.групповая технологическая норма при различных способах производства продукции З.общепроизводственная I Производственное тфедприятие 1. групповая технологическая 2.общепроизводственная II Производственное обьединение 1. групповая технологическая 2.общепроизводственная III ДЛинистерство (отрасль) 1.групповая общепроизводственная на продукт (работу), вырабатываемый на разных предприятиях (среднеотрасле- вая) Дромыишенность в целом 1межотраслевая) 1.групповая общепроизводственная на данный продукт (работу), вырабатываемый в различных отраслях На всех уровнях 1.удельиые расходы топлива, тепл., электрич.энергии на единицу производимой продукции (работы) Технологическая норма по расходу i-ro вида энерго-ресурса (ЭР): H i = W i / n , Wi-расход i-ro ЭР на т«хнологичские нужды; П- объем выпускаемой продукции Общепроизводственная цеховая норма расхода i-ro вила ЭР: Wi+WBcn.i+Wn.c.i Нц.1= Общепроизводственная заводская норма расхода i-ro вида ЭР: H3.ij=(Wij+W3.ij+ -bWn.c.ij)/nj, SUM(Wij) - суммарный расход i-ro вида ЭР на технологическ.нужды производства j-ro про- дукта на предприятии, \Уз.ц-общезаводской расход i-ro ЭР на вспо- могат.нужды производ- ства j-ro продукта, Wn.c.ij-narepH i-ro вида ЭР в общезаводских сетях и преобразоват. установках при произ- водстве j-ro продукта Групповая норма расходд i-ro ввда ЭР на верхних уровнях планирования (среднеотраслевая норма на производство j-ой продукции) (H3.ij Пз.]) Hrp.ij= Изо Пз j-суммарный объем j- ой продукции на предприятиях отрасли за анализируемый период 16S Основы энергосбережения Рекомендуется разумное сочетание названных методов, что по- зволяет снизить трудоемкость и повысить достоверность энергетичес- кого нормирования. Для предприятий, не выпускающих продукцию (работу, услуги), предусмотрено согласование предельных уровней по- требления ТЭР. «Положение по нормированию расхода топлива, тепловой и элек- трической энергии в народном хозяйстве Республики Беларусь» ус- танавливает также порядок разработки мероприятий по энергосбе- режению, в частности плана организационно-технических мероприятий (ОТМ) по экономии ТЭР, который является важным на- правлением формирования нормативной базы планирования расхо- да ТЭР в производстве. Работа по энергосбережению должна быть направлена на то, чтобы прирост потребности предприятия в ТЭР удовлетворялся в основном за счет экономии. Основными показателями эффективности использова- ния ТЭР в результате внедрения мероприятий по энергосбережению являются абсолютная и относительная их экономия. На предприятиях должен быть организован коммерческий и внут- рипроизводственный учет расхода ТЭР с помощью приборов, установ- ленных в соответствии с правилами технической эксплуатации. В состав технико-экономической части проектов новых и реконст- руированных производств включаются показатели удельного расхода топлива, тепловой и электрической энергии, а также обобщенные энер- гозатраты на производство продукции (работы), соответствующие луч- шим отечественным и мировым достижениям. В стандартах на маши- ны и оборудование, наряду с другими качественными характеристиками, , указываются показатели расхода ТЭР на единицу продукции (работы), а также другие энергоэкономические показатели. Соответствие производимого бытового оборудования требовани- ям, установленным нормативными документами по стандартизации в части показателей энергоэффективности, подтверждается маркиров- кой оборудования. Государственный метрологический надзор за средствами и метода- ми измерений, работы по стандартизации и сертификации в сфере энер- госбережения организует и проводит республиканский орган Государ- ственного управления по стандартизации, метрологии и сертификации. Глава 6. Правовые и экономические основы энергосбережения РЕЗЮМЕ /. Правовая основа государственной политики энергосбережения - Закон «Об энергосбережении», республиканские, отраслевые и региональные программы энергосбережения, указы Президента, постановления Совета Министров РБ и др. Закон устанавлива- ет приоритет энергосбережения в государственной политике решения энергетической проблемы в Республике Беларусь. 2. Система финансово-экономических механизмов служит созданию эко- номической заинтересованности в эффективном энергоиспользова- нии, вовлечении в ТЭБ нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, инвестировании средств в энергосбережение. Необходима ее адаптация к изменениям состояния экономики государства. Основ- ные механизмы политики энергосбережения в Беларуси: • реструктуризация экономики и ее управления; • ценовое и тарифное регулирование; • нормирование расхода ТЭР, стандартизация энергопотребля- ющих продукции, работ., услуг; • бюджетная политика и денежно-кредитная система; • экономическое стимулирование и налоговая политика; • рыночные механизмы (целевые облигационные займы, паевые инвестиционные фонды, финансовый лизинг) и льготирование. 3. Принципы тарифов в условиях регулируемой рыночной эконо- мики: • соответствие тарифов реальным затратам на получение и до- ставку ТЭР для всех категорий потребителей, • учет экономических интересов производителей и потребите- лей энергии, • создание условий конкуренции между энергоснабжающими организациями. Аспекты решения тарифной проблемы в Беларуси: • построить систему тарифов на ТЭР, соответствующую фор- мирующимся рыночным отношениям с механизмом адапта- ции к их изменениям, 126 Основы знергосберез1сения • осуществлять государственное регулирование тарифов, • устранить практику перекрестного субсидирования и обес- печить социальную защиту низкооплачиваемых слоев насе- ления. Государственное регулирование тарифов заключается в созда- нии конкурентной среды между производителями энергии и в сти- мулировании производителей и потребителей энергии к энерго- сбережению. 4. Норма расхода ТЭР - мера их потребления на единицу продукции (работы, услуги) определенного качества в планируемых усло- виях производства. Разработка норм расхода производится субъектами хозяйствования один раз в каждые три года, их пе- ресмотр - ежегодно. Коммунально-бытовое и др. непроизвод- ственное потребление ТЭР не нормируется. Для комплексной оцен- ки эффективности использования ТЭР служат прямые обобщен- ные удельные энергозатраты, определяемые на основе расходов топлива прямого использования, тепловой, электрической энер- гии и эквивалентов энергоресурсов, система энергоэкономичес- ких показателей (табл. 6.3). КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Назовите основные документы, образующие нормативно-правовую базу государственной политики энергосбережения. 2. Расскажите о структуре Закона «Об энергосбережении» и дайте крат- кую характеристику его статей. 3. Кто является субъектами отношений в сфере энергосбережения? 4. Что означает государственное управление энергосбережением? Кто и как его осуществляет? 5. Зачем нужны, как разрабатываются и реализуются программы энер- госбережения? Глава 6. Правовые и экономические основы энергосбережения /77 6. Назовите основные финансово-экономические механизмы энерго- сбережения, объясните их назначение. 7. Что такое тарифообразование и каковы его задачи в области энер- гоиспользования? 8. Назовите принципы формирования тарифов в условиях регулируе- мой рыночной экономики. Что Вам известно об опыте тарифной политики других стран? 9. Расскажите о действующих тарифах на ТЭР в Беларуси, о пробле- мах и перспективах тарифной политики. 10. В чем заключается роль государства в регулировании тарифов? 11. Объясните назначение и структуру механизма нормирования энер- гопотребления. 12. Расскажите о классификации и составе норм расхода ТЭР. 13. Назовите показатели и методы, используемые для нормирования и оценки эффективности использования ТЭР. 14. Расскажите о практике нормирования энергопотребления в Респуб- лике Беларусь. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении». // Энергоэф- фекгивность. № 7. 1998. - С 2-5. 2. Государственная программа Республики Беларусь «Энергосбереже- ние»: Основные направления и первоочередные меры. - Мн.: Ко- митет «Белэнергосбережение», 1995. - 52 с. 3. Дубовик Л.А., Судиловский В.К. К формированию экономического механизма управления энергосбережением в Беларуси // Изв. ву- зов. Энергетика. - 1992. № 11-12. - С. 108-114. 4. Методические рекомендации для преподавателей средних техни- ческих учебных заведений по энергосбережению. // Под ред. В.В. Кузьмича. - Мн., 1996. - 101 с. 126 Основы знергосберез1сения 5. Хайман Д.Н. Современная микроэкономика: Анализ и применение. В 2-х т. Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1992. - 768 с. 6. Микроэкономика в таблицах и графиках: Учебник для вузов / Пры- кин Б.В., Прыкина Т.Б., Эриашвили Н.Д., Захаров С.В. - М.: Фи- нансы, ЮНИТИ, 1999. - 503 с. 7. Фагзц'тдинов Р. А. Стратегический менеджмент: Учебное пособие. - М.: ЗАО «Бизнес-школа «Интел-Синтез», 1997. - 304 с. 8. Организация, планирование и управление в энергетике: Учебник / Под ред. В.Г. Кузьмина. - М.: Высш. школа, 1982. - 402 с. 9. Кузьмич В.В., Шибалова А.М. Совершенствование управления энер- госбережением. - Мн.: БелНИИНТИ, 1990. - 96 с. 10. Шавельзон М.И., Трутаев В.И. Энергетические тарифы и регули- руемый рынок. // Белорусский экономический журнал. № 1. 1998. ГЛАВА 7. П Р И К Л А Д Н Ы Е П Р О Б Л Е М Ы Э Ф Ф Е К Т И В Н О Г О И С П О Л Ь З О В А Н И Я Э Н Е Р Г И И СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И ФИРМАХ: организация энергообеспечения, управление энергоиспользованием, технические направления повышения энергоэффективности ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ: малые и мини-ТЭЦ, повышение эффективности котельных, компрессорное оборудование и холодильная техника, теплонасосные установки, энергосберегающий электропривод, автоматизация управления производственными процессами ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АУДИТЫ И ОБСЛЕДОВАНИЯ: системный характер, качественно новый технический уровень; основной инструмент энергетического менеджмента УЧЕТ, КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ: АСКУЭ промышленных, жилищно-коммунальных предприятий; первичный приборный учет энергии ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В ГОРОДАХ И НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ: концепция и задачи - градостроительство и санация жилых зданий, совершенствование теплоснабжения, внутригородской транспорт, системы освещения, утилизация мусора 126 Основы знергосберез1сения ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В БЫТУ: психологическая настроенность, знание и умение, внутренняя дисциплина и культура в повседневной жизни ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Объяснить структуру системы энергообеспечения предприя- тий и фирм, назвать ее основные элементы. 2. Назвать приоритетные технические направления действующей Госу- дарственной программы «Энергосбережение» и пути их реализации. 3. Рассказать, как осуществляется контроль, учет и управление энер- гопотреблением. 4. Перечислить и объяснить основные способы и средства энергосбе- режения на предприятии (фирме) и в повседневной жизни. 7. 1. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И ФИРМАХ Системы энергообеспечения предприятия (фирмы). Условие функционирования любого предприятия, фирмы - надежное энергообес- печение их производственной или посреднической деятельности. Раз- меры, структура, исполнение системы энергообеспечения зависят от от- раслевого профиля, применяемых технологий, масштабов производства предприятия или оказываемых фирмой услуг В рамках энергохозяйства предприятия различают первичные и вто- ричные энергоресурсы. Первичные - это энергоресурсы, поступающие на предприятие в готовом для потребления виде или специально выра- батываемые непосредственно на предприятии для осуществления тех- нологических или вспомогательных, сервисных целей. Вторичные энер- горесурсы, или «энергетические отходы» - это энергоресурсы, образующиеся как попутные при осуществлении технологических про- цессов. В табл. 7.1 представлены возможные виды первичных и вто- isi Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии ричных энергоресурсов, образующих энергетические потоки внут- ри предприятия. Таблица 7.1. Первичные энергоресурсы (ПЭР) Вторичные энергоресурсы (ВЭР) Топливо: уголь, кокс,горючие сланцы, отходы древесины, торф, природный газ Тепловая энергея (пар, горячая вода) Электрическая энергия Сжатый воздух Хладагенты (жидкий азот, кислород, фреон) Технологическая и хозяйственно- питьевая вода Технологические газовые и жидкостные отходы Конденсат Отработанный пар Органические отработанные растворители Дымовые газы Биогаз Сточные воды Вентиляционные выбросы и др. Система энергообеспечения предприятия может быть разделена на подсистемы по видам энергоносителей. В каждой из этих подсистем могут быть выделены источник энергии, система распределения, потребители, утилизаторы энергетических отходов. По взаимному рас- положению источника энергии и потребителей различают системы цен- трального и местного энергоснабжения. Все подсистемы энергообес- печения предусматривают резервирование, определяемое категорией потребителя. Подсистемы энергообеспечения различными энергоноси- телями, как правило, взаимосвязаны как в структурном, так и режим- ном отношениях. Одним из основных первичных энергоресурсов на промышленных предприятиях является топливо. Ему соответствует система топливоо- беспечения. Топливо на предприятиях сжигается в преобразовательных энергоустановках для производства тепловой или электрической энер- гии, а также может служить для осуществления технологических про- цессов, например, на металлургических, энергетических, коксохими- ческих, нефтеперерабатывающих предприятиях. В зависимости от потребностей производства топливо может использоваться в твердом виде: уголь, кокс, горючие сланцы, - в жидком виде: мазут, дизельное топливо, бензин, в газообразном: природный газ, технологические га- зовые отходы. Снабжение предприятий мазутом и углем обычно произ 126 Основы знергосберез1сения ВОДИТСЯ по железнодорожным путям, газом - по технологическим газо- проводам. Для Беларуси экономически целесообразно использование местных видов твердого топлива: отходов древесины и торфа. Приме- нение отходов древесины как возобновляемого источника энергии име- ет как экономическое, так и экологическое значение и требует созда- ния инфраструктуры сбора, переработки, хранения и доставки. На территории предприятия имеется система хранения, переработки и рас- пределения топлива. Основными первичными энергоресурсами на любом современном предприятии являются электрическая и тепловая энергия. При центра- лизованной системе снабжения электроэнергия поступает из энергосис- темы по воздушным или кабельным линиям электропередачи на голов- ную подстанцию предприятия и распределяется по заводским электрическим сетям между конечными потребителями. При этом про- исходит трансформация электрической энергии с напряжения 110 кВ и выше на входе головной подстанции до 6-10 кВ в распределительных сетях на территории завода и до 0,4—0,6 кВ - в распределительных пунк- тах. Тепловая энергия поступает от теплоцентралей (ТЭЦ) энергосисте- мы в виде пара различного давления и горячей воды разной температуры по теплосетям и распределяется к потребителям по распределительным сетям предприятия. Подсоединение теплопотребителей к тепловой сети осуществляется через тепловые пункты, на которых производится пре- образование вида теплоносителя или его параметров: давления и темпе- ратуры. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные - ИТП для подсоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснаб- жения одного здания и центральные - ЦТП для подсоединения назван- ных систем двух и более зданий. При децентрализованных системах энер- госнабжения электрическая энергия вырабатывается собственными генераторами, работающими на паровых или газовых турбинах либо ди- зельных двигателях. Излишки электроэнергии предприятие может про- давать энергосистеме. На отдельных предприятиях потребности в элект- роэнергии могут покрываться как собственными источниками, так и частично закупкой в энергосистеме. Тепловая энергия может вырабаты- ваться на собственной заводской ТЭЦ или котельной. Котельные работают обычно на мазуте, газе, реже на угольной пыли, древесных отходах. Значительным источником тепловой энергии на за- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии isi водах с высокотемпфатурными технологиями являются котлы-утилиза- торы, использующие тепловые отходы или вторичные энергоресурсы. Среди первичных энергоресурсов, широко применяемых для тех- нологических целей, следует назвать сжатый воздух и хладагенты (жид- кий азот, кислород, фреон). Сжатый воздух вырабатывается на заводс- ких компрессорных станциях, электропривод которых осуществляется мощными синхронными электродвигателями. Заводы с технологичес- ким потреблением сжиженных газов используют собственные станции сжижения или хранилища привозимых хладагентов. К системам энергообеспечения относятся также системы снабже- ния технологической и хозяйственно-питьевой водой, канализации, очистки и утилизации сточных вод. Современные технологии очистки производственных вод позволяют обеспечить оборотную рециркуляци- онную систему водоснабжения с получением биогаза, служащего топ- ливом для выработки тепловой или электрической энергии. Рассмотрим основные направления потребления и использования перечисленных энергоресурсов. В целевом аспекте следует различать потребление энергоресурсов на технологические нужды и вспомогатель- ные производственные и хозяйственно-бытовые нужды предприятия. Технологическое энергопотребление включает следующие спосо- бы применения энергоресурсов: • топлива - в различного рода печах и сушильно-выпарных уст- ройствах для технологической обработки материалов и изделий: нагрева и плавки металлов, обжига строительных материалов, термической переработки топлива, получения перегретого пара, горячей воды, сушки сырьевых материалов и изделий и т. д.; • электрической энергии - для электропривода (синхронные и асин- хронные электродвигатели, двигатели постоянного и перемен- ного тока) технологических механизмов и машин и для электро- нагрева в дуговых плавильных печах, электросварки, процессов промышленной электротермии: индукционного нагрева (закал- ка, плавка, штамповка, ковка и др.) и диэлектрического нагрева (сушка, склеивание, спекание и др.), для систем управления и автоматики; • тепловой энергии - для нагрева (пропарки, сушки) сырья и гото- вой продукции, для механического воздействия (паровой молот); 126 Основы знергосберез1сения • энергии сжатого воздуха - для пневмопривода, пневмотранспор- та, очистки, обдувки сырья или готового продукта; • энергии хладагентов - для процессов охлаждения, заморажива- ния сырьевых, промежуточных, готовых материалов и изделий; • энергии потоков воды и других жидкостей - для обмыва, очист- ки технологических поверхностей, охлаждения, переноса рабо- чих веществ и т.п. Вспомогательные производственные и хозяйственно-бытовые энергозатраты включают затраты энергии на обеспечение функциони- рования систем освещения, отопления, вентиляции, кондиционирова- ния, водо- и газоснабжения, очистки и утилизации производственных отходов, приводов механизмов собственных нужд предприятия или фирмы, устройств выработки сжатого воздуха, тепловой, электричес- кой энергии для технологических процессов, внутризаводской транс- портировки, складирования сырья и готовой продукции и т.п. Таким образом, это энергозатраты, не связанные с основными технологичес- кими процессами и непосредственным выпуском продукции. В табл. 7.2 указаны основные элементы систем энергоснабжения предприятия. Во всех элементах этих систем: звеньях получения, пре- образования, передачи, распределения и потребления всех видов энер- гоносителей - имеют место потери энергии, а следовательно, существу- ют возможности оптимизации энергозатрат, как в системах собствен- ных нужд, так и технологического энергообеспечения предприятия или фирмы. Немаловажное значение имеют режимы энергопотребления, т.е. из- менение уровня потребления энергии во времени. Они определяются нуждами технологии и режимами производства или оказываемыми ус- лугами. Поэтому возможности оптимизации энергопотребления в этом направлении лимитируются технологическими ограничениями или тре- буют реорганизации производства и совершенствования технологий. Оптимизация технологических процессов, конструкций и режимов ра- боты производственного оборудования по критерию энергозатрат по- лучила название технологического энергосбережения. Многообещаю- щими средствами оптимизации режимов энергопотребления является использование внутризаводских систем и устройств аккумулирования, а также, при централизованном снабжении электроэнергией, - методов Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии isi Таблица 7.2. СИСТЕМА Т О П Л И В О С Н А Б Ж Е Н И Я : разгрузочный пункт, склады топлива, устройства сортировки, переработки, внутри- заводская система транспорта и доставки СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ: головная преобразова- т е л ь н а я п о д с т а н ц и я э н е р г о с и с т е м ы или з а в о д с к а я Т Э Ц , внутризаводские распределительные трансформаторные СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ: заводская ТЭЦ или котель- ная либо тепловые пункты по приему и распределению тепловой энергии от энергосистемы, внутризаводские тепловые распреде- лительные сети и запорные устройства, система сбора и возврата конденсата С И С Т Е М А О Б Е С П Е Ч Е Н И Я С Ж А Т Ы М В О З Д У Х О М : компрессорная станция, сеть распределительных трубопроводов с различными уровнями номинальных давлений и запорные устройства С И С Т Е М А О Б Е С П Е Ч Е Н И Я Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К О Й И П И Т Ь Е В О Й В О Д О Й : а р т е з и а н с к и е с к в а ж и н ы и станции подъема воды, системы водозабора и очистки, сети распреде- лительных трубопроводов и запорные устройства, системы Канализации производственных, хозяйственно-бытовых, яивневых сточных вод, система оборотного водоснабжения С И С Т Е М А К О П Е Ч Н О Г О Э Н Е Р Г О П О Т Р Е Б Л Е Н И Я : технологические и вспомогательные системы и установки предприятия или фирмы так называемого встречного регулирования графиков электрической ^агрузки предприятия. Такое регулирование предполагает оптимизацию режимов внутризаводского потребления навстречу изменениям графи- та нагрузки энергосистемы с целью компенсации последних для мини- ^ з а ц и и платы за энергоресурсы. Встречное регулирование как сред- ство оптимизации работает при наличии системы тарифов, отвечающих 1^альным затратам на производство, передачу и распределение элект- роэнергии. 126 Основы знергосберез1сения Взаимозаменяемость энергоресурсов и энергоустановок ставит задачу оптимального выбора энергоносителей и компонентов систем энергохо- зяйства предприятия и определяет важную часть еще одного направле- ния энергосбережения - структурного. Структурное энергосбережение в рамках предприятия или фирмы включает также оптимизацию структу- ры номенклатуры вьшускаемой продукции или оказываемых услуг, струк- тур применяемых сырья, технологий и производственного оборудования. Качество и эффективность технологических процессов, конкурен- тоспособность готовой продукции или услуг предприятия в значитель- ной степени определяются их энергетической эффективностью. Обес- печение последней означает эффективное энергоиспользование - уровень и структуру потребления энергоресурсов, исключающие их не- рациональный расход и ненормативные потери. Этим определяется цель управления энергоиспользованием (энергоменеджмента) на предприя- тии или фирме. Управление энергоиспользованием. Следует различать контуры внешнего и внутреннего управления энергоиспользованием предприя- тия. Исходя из выполненного краткого анализа структуры, технологий, режимов энергообеспечения предприятия, сформулируем принципы и задачи внутреннего управления энергоиспользованием: • принятие энергосберегающих решений и их реализация на ста- диях проектирования, строительства и монтажа: выбор строи- тельной площадки, размещение зданий, сооружений, объектов на территории предприятия, их ориентация, выбор типа зданий, строительных и конструкционных материалов, технологий, про- изводственного и вспомогательного оборудования, систем и ин- фраструктур инженерного обеспечения, управления и тд.; • организационная согласованность финансовой, технологической и энергетической политики и дисциплины на предприятии; • экономическое стимулирование и мотивация всех подразделений, служб, персонала предприятия на энергосбережение; экономи- ческие выгоды от энергосберегающих мероприятий и средств должны покрывать затраты на них и распределяться с целью их скорейшего внедрения; • учет и контроль потоков всех энергоресурсов и энергоносите- лей; Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии isi • создание автоматизированной системы управления энергоисполь- зованием на предприятии и подсистем ее обеспечения; • энергетические обследования и аудиты предприятия в целом и его подразделений с целью оценки потенциала энергосбереже- ния, определения плана и приоритетов мероприятий по сниже- нию энергозатрат (в их числе изменение условий эксплуатации оборудования, рационализация режимов энергопотребления, мо- дернизация технологических процессов и т.д.). Внешнее управление энергоиспользованием отдельных предприя- тий осуществляется посредством правовых, экономических, финансо- вых, административных механизмов, определенных государственной по- литикой энергосбережения и осуществляемых через государственные органы энергосбережения (рис. 5.4). Таким образом, обеспечение эффективного энергоиспользования на предприятии или фирме предполагает два параллельных процесса оптимизации систем энергообеспечения, технологий и организации про- изводств по энергозатратам. Внутренняя оптимизация осуществляется в рамках обеспечения рентабельности предприятия и внешняя - в рам- ках непротиворечия государственным интересам. Действенными механизмами внешнего контура управления энер- гоиспользованием в условиях поворота к рыночной экономике являют- ся обоснованная тарифная политика на энергоносители, выполняющая коммуникативную функцию и обеспечивающая ценовые стимулы энер- госбережения, обязательные, периодически выполняемые на независи- мой основе энергоаудиты предприятий, создание конкурентной среды в производстве и снабжении энергоресурсами. Технические направления повышения эффективности энерго- использования. Государственная программа «Энергосбережение» оп- ределила приоритетные технические направления энергосбережения в Республике Беларусь, на выполнении которых в первую очередь долж- ны концентрироваться усилия: • учет и регулирование ТЭР, • малые и мини-ТЭЦ, • использованиие ВЭР (вторичных энергоресурсов), • котельные и тепловые сети, • парогазовые установки в энергетике. 126 Основы знергосберез1сения • регулируемый электропривод, • системы освещения, • холодильная техника и компрессорное оборудование, • строительные конструкции и теплоизоляционные материалы, • теплонасосные установки, • автоматизированные системы управления технологаческими про- цессами, • нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, • внедрение новых технологий и оборудования. В последующих параграфах рассматривается суть этих направлений. 7. 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ Малые и мини-ТЭЦ, повмшенце :?ффективности котельных. В настоящее время энергоснабжение предприятий и фирм Беларуси прак- тически полностью централизовано: электроснабжение осуществляет- ся от Белорусской энергосистемы, теплоснабжение - частично от соб- ственных источников энергии (около 50%), частично от объектов энергосистемы. Доля ТЭЦ значительна в балансе электрической мощ- ности Белорусской энергосистемы (ЭС). Как было показано в главе 4, использование ТЭЦ является существенным фактором энергосбереже- ния: при комбинированной выработке энергии повышается коэффици- ент использования топлива. При одинаковых соотношениях полезной работы по тепловой и электрической энергии при комбинированном производстве расход топлива меньше на 20-25%, чем при раздельном. На практике эффект несколько снижается из-за трудностей совмеще- ния графиков электрического и теплового потребления, меньшего КПД более сложной теплофикационной турбины, потерь в тепловых сетях. Решение проблемы экономии энергоресурсов в ближайшее время связано с развитием газотурбинной энергетики и созданием небольших парогазовых (на основе газотурбинных установок) ТЭЦ в ЭС и непос- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии isi редственно у потребителей. Газотурбинная технология является на се- годня наиболее эффективной из топливоиспользующих в электроэнер- гетике и позволяет при тех же объемах выработки электрической и теп- ловой энергии снизить расход топлива на 30% и более, а также в кратчайшие сроки и без значительных затрат увеличить объем произ- водства энергии. Кроме того, применение газовых турбин дает возмож- ности маневрирования мощностью для обеспечения оптимальных ре- жимов ЭС, отказа от протяженных электрических и тепловых сетей, снижения вредных выбросов в атмосферу, быстрого ввода генерирую- щих мощностей при малых сроках их окупаемости. Децентрализация и развитие малой энергетики, т.е. строительство малых и мини-ТЭЦ, модернизация котельных с целью повышения их эффективности, восстановление малых ГЭС, признаны одним из ос- новных направлений эффективного использования ТЭР в энергети- ческом секторе республики. К объектам малой энергетики относятся источники электрической и (или) тепловой энергии, использующие котельные, теплонасосные, паро- и газотурбинные, дизель- и газоге- нераторные установки единичной мощностью до 6 МВт. Ориента- ция на применение парогазового цикла, газотурбинных установок, детандер-генераторных агрегатов, рециркуляции газов, ввода вторич- ного воздуха, ступенчатого сжигания топлива и других прогрессив- ных технологий позволит, кроме энергосберегающего и экологичес- кого эффектов, повышения КПД ТЭЦ, обеспечить также, с одной стороны, работу ТЭЦ в энергосистеме в качестве маневренных элект- ростанций, с другой - создать конкурентную среду в системах энерго- обеспечения промышленных и коммунально-бытовых потребителей. Широкая конкуренция создаст альтернативу действующей ЭС, даст потребителю возможность выбора производителя и поставщика энер- гии, что будет стимулировать снижение потерь при преобразовании и транспорте энергии, поможет решить проблему недостатка инвести- ций в энергетику: предприятия-потребители сами будут участвовать в создании акционерных малых и мини-ТЭЦ. В качестве первоочередных, приоритетных видов малых и мини- ТЭЦ Государственная программа «Энергосбережение» называет: - газотурбинные и парогазовые ТЭЦ (ГТУ и ПГУ ТЭЦ) с электри- ческой мощностью 4-72 МВт и тепловой мощностью 25-86 МВт, 126 Основы знергосберез1сения - паротурбинные ТЭЦ (ПТУ ТЭЦ) на базе промышленных котель- ных мощностью 0,6-3,5-МВт, - моторогенераторные ТЭЦ. ГТУ и ПГУ ТЭЦ отличаются высокими экономическими показате- лями; относительная выработка на тепловом потреблении в 2,5 раза выше, а удельный расход условного топлива на отпущенную электро- энергию в 1,3 раза ниже, чем на ПТУ ТЭЦ, срок окупаемости - 3-4 года, а стоимость в 1,5 раза меньше традиционных той же производи- тельности. Стоимость вырабатываемой электроэнергии на котельных, рекон- струированных в мини-ТЭЦ, будет в 1,5-2 раза меньше, чем электро- энергии из ЭС; срок окупаемости модернизации котельных - 2-3 года. Моторогенераторные мини-ТЭЦ на основе дизель- и газогенера- торных двигателей являются эффективными при работе на природном газе и утилизации теплоты для отопительных, технологических и ком- мунальных целей. На промышленных предприятиях республики вырабатывается в год примерно 4 млн. Гкал тепловой энергии, из которых около 40% идет на собственные нужды и около 60% отпускается сторонним потребите- лям, и в то же время 2 млн. Гкал тепла поступает на предприятия со стороны. Поэтому имеется возможность организовать совместное про- изводство электрической и тепловой энергии на базе мини-ТЭЦ на пред- приятиях промышленности. На начальном этапе предполагается не ог- раничивать использование тепловой энергии от ЭС, а создавать мощности малых и мини-ТЭЦ только на базе теплоты, вырабатывае- мой собственными источниками самих предприятий. По оценочным рас- четам, наиболее экономично сооружение на промышленных предприя- тиях мини-ТЭЦ с установленной мощностью 50 МВт с использованием противодавленческих турбин мощностью 600 кВт и дизельных устано- вок мощностью 400 кВт. В коммунальной энергетике решающим фактором должны стать га- зотурбинные или парогазовые установки с мощностью агрегатов 2,5-16 МВт, легко и быстро встраиваемые, пристраиваемые к действующим ТЭЦ, котельным, центральным тепловым пунктам (ЦТП), возводимые как самостоятельные объекты либо как отдельные секции в промышлен- ных, жилых и общественных зданиях. ГТУ мощностью 2,5 МВт - Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии isi идеальная «коммунальная» мощность - может обеспечивать электри- чеством и теплом один многоподъездный или 2-4 современных 9-14- этажных дома. Такие мини-ТЭЦ выпускаются в виде блок-контейне- ров транспортного габарита в широкой номенклатуре мощностей - от 1 до 25 МВт и монтируются непосредственно на площадке у потребите- ля с учетом внешних сетей за несколько месяцев. Получаемая от них энергия в 2,5-3,5 раза дешевле, чем от ЭС, а затраты на станцию окупа- ются за 1,5-2 года. Объем вредных выбросов от газотурбинных стан- ций в 3-5 раз ниже, чем от традиционных ГРЭС и ТЭЦ. Минимальный гарантированный ресурс работы - 60-120 тыс. часов, при беспрерыв- ной работе - 20-30 тыс. часов. Станции очень мобильны: после пуска набирают электрическую мощность за десяток секунд, тепловую - за 10-15 минут. Поэтому их можно отключать на выходные дни, на ночь и даже на обеденные перерывы. Они полностью автоматизированы, по- чти не требуют эксплуатационного персонала, могут работать в авто- номном режиме и в режиме энергосистемы. В Респ)^лике Беларусь функционирует около 22 ООО отопительных и отопительно-производственных котельных, на которых вырабатывает- ся около 53% тепловой энергии, остальная часть производится на ТЭЦ. Из них 550, котельные средней и большой мощности производительно- стью более 10 Гкал/час с КПД около 90%, вырабатывают в виде пара и перегретой воды 24% всей тепловой энергии. И 29%, треть всей произво- димой в республике тепловой энергии, вырабатывается на мелких ко- тельных с низким КПД - менее 80%. Это приводит к большим потерям топлива и определяет потенциал энергосбережения минимум в 0,5 млн. т.у.т. только за счет повышения КПД котлов малой мощности на 10%. Эффективность работы промышленных и отопительных котельных предусматривается повысить благодаря следующим мерам: • применению энергоэффективного оборудования и устройств: кот- лов с двухступенчатым сжиганием топлива и рециркуляцией ды- мовых газов, газотурбинных надстроек к котлам для дополни- тельного производства электроэнергии, автоматизированных вы- сокоэффективных горелок, компьютерного приборного учета расхода топлива и выработки энергии; • повышению эффективности использования топлива путем авто- матизации, регулирования и контроля процесса горения, утили- 126 Основы знергосберез1сения зации тепла уходящих дымовых газов для нагрева питательной воды или дутьевого воздуха, применения «схемы с дожиганием» (утилизируется кислород отходящих газов ГТУ как окислитель сжигаемого в котле топлива), применения вместо редукционных установок в паровых котельных турбин с противодавлением; • внедрению прогрессивных технологий водоподготовки, в част- ности объединению процессов подготовки воды и переработки стоков котельных с восстановлением реагентов для повторного использования; • применению экологически чистого оборудования и малоотход- ных технологий. Установка газотурбинных агрегатов в котельных и перевод на этой основе котлов в режим утилизации турбинных газов взамен или в допол- нение к топливу способствует оздоровлению окружающей среды и умень- шает на треть объем сжигаемого топлива. Срок окупаемости устанавлива- емых в котельных энергоустановок - 2-2,5 года, при менее благоприятных условиях - 3-4 года при удельной стоимости турбогенераторных устано- вок $180-220 за 1кВт (не более 300, при наличии паровых котлов). С 1 января 1999 г. в республике не допускается строительство но- вых и реконструкция действующих производственно-отопительных ко- тельных мощностью 10 Гкал в час и выше без установки в них электро- генерирующего оборудования с годовым использованием мощности более 5000 часов на базе парогазовых, паро- и газотурбинных агрега- тов, двигателей внутреннего сгорания с учетом технических возможно- стей и экономической целесообразности их установки. Достичь экономии топлива за счет повышения КПД котлоагрега- тов и котельной в целом можно благодаря мероприятиям, которые по силам персоналу котельной и не требуют больших затрат: • устранению паразитных подсосов воздуха в самом котле, дымо- ходах, экономайзере и воздухоподогревателе; • улучшению тепловой изоляции котла, дымоходов, трубопрово- дов, хвостовых поверхностей; • очистке теплообменных поверхностей от наружного загрязнения, удалению отложений солей в барабане котла, трубных пучках; • организации отбора теплого дутьевого воздуха из верхней зоны здания котельной. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 Компрессорное оборудование и холодильная техника. Знахптт^ ^^ ^ ный резерв энергосбережения заложен в повышении эффективности рабо- ты компрессорных станций и использования пневматической энергии сжа- того воздуха. Компрессорная станция - это энергетическая установка стационарного или передвижного типа, представляющая собой комплекс агрегатов для выработки сжатого возд)гха или иного газа (азот, аммиак, кислород, фреон и т. д.) под избыточным давлением не ниже 2 кг/см^. Пнев- матическая энергия применяется для осуществления технологических операций на предприятиях строительной, металлургической, машиностро- ительной, химической, пищевой промышленности и др. Компрессорные станции используются также в системах транспортировки и распределе- ния газов для бытовых и промышленных целей. Основными элементами компрессорных станций являются поршневые, ротационные, центробеж- ные (турбинные) или осевые компрессоры с приводами, воздушные филь- тры для очистки атмосферного воздуха от пьши и дымовых газов, холо- дильники для конденсации паров воды, содержащихся в сжатом воздухе, воздухосборники для выравнивания давления в нагнетательной магистра- ли, трубопроводы, арматура и вспомогательное оборудование. На малых и средних предприятиях республики для выработки сжатого воздуха уста- новлены в основном поршневые компрессоры, а на крупных - центробеж- ные производительностью 250 и 500 м^/мин. Давление сжатого воздуха, применяемого в технологии машиностроения, находится в пределах 4-7 кг/см^. Значительную экономию энергоресурсов можно получить в резуль- тате комплекса организационных и технических мероприятий: • остановки компрессорных станций в нерабочие смены, выход- ные и праздничные дни с заменой их локальными или передвиж- ными станциями малой производительности на участках, где тре- буется сжатый воздух для целей пожарной безопасности, для непрерывного длительного цикла работы (термические печи), для ремонтных работ, одиночных потребителей и т.п., • децентрализации компрессорных станций путем установки ло- кальных компрессоров на отдельных производствах; • сокращения использования сжатого воздуха на технологические и вспомогательные нужды там, где от него можно отказаться, ус- транения утечек воздуха; • внедрения регулируемого привода компрессоров. 126 Основы знергосберез1сения В перспективе для повышения энергоэффективности компрессор- ных станций и использования сжатого воздуха необходима замена мо- рально устаревших и физически изношенных компрессоров, разделе- ние сетей сжатого воздуха на предприятиях на сети низкого и высокого давления с разделением, соответственно, и компрессоров, работающих на эти сети. Компрессоры являются неотъемлемой частью систем искусствен- ного охлаждения - промышленных и бытовых холодильных и моро- зильных установок, работа которых основана на последовательном осу- ществлении процессов расширения и сжатия холодильного агента и изменении его агрегатного состояния. Холодильное оборудование ши- роко применяется на предприятиях практически всех отраслей эконо- мики, и прежде всего на фармацевтических, пищевых, торговых пред- приятиях. Принципиальная схема холодильника дана на рис. 7.1 и может быть понята на основе материала, изложенного в параграфе 4.2. Рис. 7.1. Принципиальная схема холодильника: 1 - компрессор, 2 - конденсатор, 3 -регулирующий вентиль, 4 - испаритель, 5 - насос или вентилятор для конденсации и охлаждения хладагента, 6-то же на холодной стороне. Основные направления повышения эффективности работы холо- дильной техники: Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 • внедрение новых энергетически оптимизированных конструкций позволяет сэкономить до 40% электроэнергии: холодильный ком- прессор снабжается асинхронным электродвигателем с электрон- ным регулированием скорости вращения; электронное управле- ние обеспечивает адаптивную энергетическую оптимизацию процесса охлаждения; • переход от аммиачного холодильного оборудования к фреоново- му повысит безопасность и надежность, снизит электропотреб- ление и расходы на обслуживание, ремонт, устранит вредные выбросы; • улучшение тепловой изоляции стен и дверей холодильной и мо- розильной камер снижает потери холода; • исключение утечек холодного воздуха через уплотнения дверей и уменьшение времени их открытия; • повышение эффективности работы компрессора; • контроль работы холодильных установок предприятий с помо- щью постоянного или переносного измерительного оборудова- ния: электрических счетчиков, манометров, датчиков температу- ры в холодильной камере и конденсаторе; • правильная эксплуатация, техническое обслуживание, своевре- менные профилактика и ремонт. Теплонасосные установки. С точки зрения энергосбережения, перспективно применение для целей теплоснабжения тепловых на- сосов, которые преобразуют низкопотенциальную (низкотемператур- ную) теплоту вторичных энергоресурсов (ВЭР) или природных источников (водотоков, атмосферного воздуха) в теплоту потреби- тельских параметров, позволяя при этом экономить 30-50% первич- ного топлива по сравнению с традиционным теплоснабжением от котельной или ТЭЦ. Тепловой насос - термодинамическая машина, обратная теплово- му двигателю и аналогичная холодильной машине. Конструктивно вы- полняется как компактная агрегатированная установка и бывает трех основных типов: - парокомпрессионная с электро- или газоприводом компрессора, - абсорбционная, - термоэлектрическая. 126 Основы знергосберез1сения Принципиальная схема парокомпрессионного теплового насоса пред- ставлена на рис.7.2 [10]. В испарителе 1 рабочее тело - жидкий хлада- гент испаряется при низком давлении р^ и температуре t^ за счет теплоты Qj, поступающего на охлаждение в испаритель 1 природного теплового потока или ВЭР с температурой tj. Компрессор 2, потребляя электричес- кую энергию Э, всасывает и сжимает пары хладагента, температура ко- торого, согласно законам термодинамики, повышается. В конденсаторе 3 пары хладагента - рабочего тела конденсируются при давлении и тем- пературе t^ с отдачей теплоты Q^ теплоносителю сети теплоснабжения. Далее сжиженный хладагент проходит через дроссельный клапан в ис- паритель 1, и цикл повторяется. Таким образом, потребляя электричес- кую энергию, теплонасосная установка забирает энергию от источника низкопотенциальной теплоты и, преобразуя ее в тепловую энергию бо- лее высокой температуры, передает потребителю. Gi ti . • I теплопотребляющий • J процесс высокое давление низкое давление Вторичный энергоресурс 2 -компрессор Оэл Рис. 7.2. Принципиальная схема теплового насоса. Тепловые насосы применяются для климатизации (обеспечения ком- фортных или допустимых параметров воздуха в производственных по- мещениях), горячего водоснабжения, технологических процессов суш- ки, варки и др. на промышленных предприятиях, для теплоснабжения жилищно-коммунальных потребителей, объектов рекреации и т. д. В ка- честве источника низкопотенциального тепла могут служить наружный Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 воздух, грунт, поверхностные и подземные, оборотные и сточные воды, вытяжной воздух систем вентиляции и т. п. Располагаемый тепловой по- тенциал этого источника для обеспечения эффективности должен состав- лять не менее 40% расчетной тепловой нагрузки потребителя. Энергетическая эффективность теплового насоса оценивается ве- личиной коэффициента преобразования е, который равен отношению теплопроизводительности насоса к потребляемой электрической мощ- ности: е = где Q , = Q , + 3 . (7.1) Чем выше температура источника низкопотенциальной теплоты, больше его объем и ниже температура теплоносителя теплопотребляю- щего процесса, тем выше значение е. Внедрение тепловых насосов обес- печивает, кроме экономии первичного топлива, снижение загрязнения окружающей среды, повышает уровень комфортности в помещениях, экономичность и надежность работы технологического оборудования, сокращает потребление водных ресурсов и объемы сточных вод. По экспертной оценке, технически возможная экономия первично- го топлива при внедрении тепловых насосов на объектах Республики Беларусь составляет ежегодно около 0,6 млн. т.у.т., в том числе ожидае- мая экономия первичного топлива на объектах со сроком окупаемости капитальных вложений на внедрение до 3 лет оценивается в 0,3 млн. т.у.т. Согласно Государственной программе «Энергосбережение», в Бе- ларуси организуется производство и внедрение тепловых насосов «воз- дух - вода», «вода - вода», «возд)ос - воздух» на промышленных пред- приятиях, объектах жилищно-коммунального хозяйства, решается проблема интеграции тепловых насосов в действующие системы теп- лоснабжения. Тепловой потенциал тепловых вторичных энергоресурсов промыш- ленных предприятий республики составляет около 30 млн. Гкал, что соизмеримо и даже превышает собственные потребности предприятий в теплоте. Однако реальные объемы применения тепловых ВЭР незна- чительны, поэтому повышение уровня их использования для обеспече- ния собственных потребностей предприятий и для передачи вырабо- танной на их основе теплоты сторонним потребителям включено в перечень приоритетных мероприятий по энергосбережению. Для реше- 126 Основы знергосберез1сения ния об утилизации низкопотенциальных тепловых ВЭР с помощью теп- лонасосных установок рассчитывают энергетическую, экономическую и экологическую эффективность их применения. Энергетическая эффек- тивность определяется величиной ожидаемой ежегодной экономии пер- вичного топлива, экономическая - величиной приведенных затрат, сро- ком окупаемости, уровнем рентабельности, доходностью, эюлогическая - величиной сокращения выбросов загрязняющих веществ с дымовыми газами на замещаемом теплоисточнике, снижением влажности в зоне раз- мещения градирен или прудов-охладителей оборотной воды и др. В качестве примеров применения тепловых насосов в республике назовем внедрение систем утилизации теплоты оборотной воды на Бо- рисовском заводе пластмассовых изделий, сточных вод промывных ванн на Минском заводе им. С.И. Вавилова, вытяжного воздуха трансформа- торного зала на станции метро «Тракторный завод» Минского метро- политена, водопроводной воды для теплообеспечення водонасосной станции Дзержинского района и т.д. Использующие теплоту наружно- го воздуха тепловые насосы «воздух - вода» (срок окупаемости - 2-4 года) предполагается устанавливать на свободных площадках котель- ных, тепловых пунктов и узлов системы теплоснабжения для обеспече- ния бесперебойного горячего водоснабжения жилых районов в летний и переходные периоды года. Предусматривается широкое применение тепловых насосов для теплоснабжения прачечных, физкультурно-оздо- ровительных комплексов, жилых районов за счет утилизации теплоты загрязненных сточных вод. Энергосберегающий электропривод. Электропривод - это систе- ма, осуществляющая управляемое преобразование электрической энер- гии в механическую, а также обратное преобразование с целью приве- дения в действие какой-либо технологической установки для совершения ею полезной работы. На рис. 7.3 [ 7] показана структурная схема электропривода, в которой выделены энергетический (силовой) и информационный (управляющий) каналы. Разнообразны технические реализации отдельных блоков каналов электроприводов. В энергетическом канале - это устройства преобра- зования переменного напряжения в управляемое постоянное, источни- ки тока, преобразователи частоты, разного типа электрические маши- ны и механические передачи и др. В информационном - разнообразные 211 Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. устройства, от простейших релейных элементов до управляющих ЭВМ со специальным программным обеспечением. Электропривод - основной потребитель электроэнергии: более 60% производимой электроэнергии преобразуется в механическую работу с его помощью. Современный электропривод позволяет реализовывать чрезвычайно сложные технологические операции, требующие высокой точности, определенной последовательности действий, изменений ре- жимов во времени и положений в пространстве. Однако основная об- ласть применения электропривода - простые, массовые, как правило, на сегодня нерегулируемые устройства: насосы, вентиляторы, транс- портеры, конвейеры, подъемные краны, исполнительные технологичес- кие механизмы в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, быту. Именно в этой области заключаются основные возможности энер- госбережения за счет совершенствования элементов и использования Информшихоипый (управляюпцш) канал в 1 P C W, э п AW„ Э М П Передача и преобразование электроэнергии П М ^ И М Р О ^ ы т о , AW. 14W„„ lAW.. Передача механической энергии AW Энергетический (силовой) канал Рис. 7.3. Структурная схема электропривода: PC-участокраспреде- лительной электрической сети, подводящей электроэнергию: ЭП-элек- трический преобразователь (трансформатор, частотный преобразо- ватель и т.п.); ЭМП - электромеханический преобразователь (элект- родвигатель); Р - редуктор; ПМ- передаточный механизм; ИМ - ис- полнительный механизм; РО - рабочий орган; ТО - технологический объект; W-поток энергии между элементами силового канала; AW- потери энергии в элементе канала. 126 Основы знергосберез1сения регулируемого электропривода. ' Следует различать два источника энергосбережения при использо- вании электропривода: - снижение технологического расхода (потерь) энергии в про- цессах ее преобразования в самом электроприводе, - экономия энергии за счет оптимизации технологических про- цессов, осуществляемых с помощью современного регулиру- емого привода. Основным силовым элементом электропривода является электро- двигатель. Стремление конструкторов в течение прежних лет к удешев- лению двигателей за счет конструкционных материалов и изготовле- ния привели к снижению КПД, который колеблется от 15% у небольших универсальных двигателей до 95% у трехфазных двигателей мощнос- тью 500 кВт. Повышение КПД двигателя за счет совершенствования его конструкции, применения современных изоляционных и магнит- ных материалов, рациональный выбор типа, мощности, режима эксп- луатации электродвигателя, регулярный текущий ремонт и содержание в полной исправности дают возможности экономии электроэнергии. Широкое внедрение электродвигателей с повышенным КПД еще более актуально в условиях роста цен на электроэнергию. Повышение КПД электродвигателей, особенно крупных, делает их более дорогими, кро- ме того, влияет на ряд эксплуатационных характеристик. Поэтому оп- ределение оптимального КПД двигателя должно выполняться на осно- ве технико-экономического анализа. Причем должна проводиться оптимизация всей системы электропривода с учетом параметров и ре- жимов сопредельных системы электроснабжения, обеспечивающей при- вод электроэнергией, и технологической установки, в которой произво- дится полезная механическая работа. Осуществлять оптимизацию такой системы в реальном режиме времени позволяют современные системы управления электродвигателями (контроллеры) на базе современной силовой электроники, микроэлектроники и применение в информаци- онном канале электропривода микропроцессоров и микро-ЭВМ. Более половины производимой в странах СНГ электроэнергии по- требляют асинхронные электроприводы, в Беларуси - около 56%. По- тенциал энергосбережения за счет электропривода по указанным двум источникам: собственно приводу и технологическим процессам - в рес- 211 Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. публике оценивается в 0,4 млрд. кВт-ч/год. Первоочередными направ- лениями считаются следующие: • обследование предприятий с целью определения мероприятий по энергосбережению в области совершенствования электроприводов- • организация производства бесконтактной (тиристорной) пуско- регулирующей аппаратуры для асинхронных электроприводов; • внедрение систем автоматического управления технологически- ми установками на основе регулируемого привода с применени- ем импортных преобразователей; • организация производства преобразователей частоты для асинх- ронных электроприводов малой и средней мощности. Важным путем экономии электроэнергии является применение асин- хронных электроприводов с регулируемой частотой вращения для испол- нительных механизмов, где производительность изменяется с изменени- ем скорости. Плавное бесступенчатое регулирование скорости трехфазного асинхронного электродвигателя производится частотными преобразователями, что дает возможность отказаться от ряда регулирую- щих элементов, производить плавный пуск и останов двигателя. Совре- менные преобразователи позволяют улучшить качество технологическо- го процесса, для которого применяется привод, согласованно управлять несколькими исполнительными механизмами, обеспечивают экономию энергии на непроизводительных затратах, а также благодаря так называ- емой встроенной функции энергосбережения путем поддержания элект- родвигателя в режиме оптимального КПД, автоматически отслеживая изменения нагрузки. Если технологический процесс не требует регули- рования скорости вращения двигателя, а лишь плавного разгона и тормо- жения, то рекомендуется использовать устройства плавного пуска двига- телей, которые в 3-5 раз дешевле частотных преобразователей и тоже могут иметь встроенную функцию энергосбережения. В республике регулируемые электроприводы успешно применяют- ся на предприятиях энергетики и жилищно-коммунального хозяйства, например, для дутьевых вентиляторов ТЭС, насосных установок сис- тем тепло- и водоснабжения г. Минска и других городов. Предусматри- вается широкое внедрение регулируемого электропривода переменно- го тока на предприятиях металлургии, машиностроения, авто- и моторостроения, стройиндустрии, нефтехимии и т. д. 126 Основы знергосберез1сения Автоматизация управления производственными процессами. Общеотраслевым, относительно быстрым и экономичным способом повышения энергоэффективности производственных процессов яв- ляется реконструкция систем управления ими, и прежде всего опти- мизация структуры и автоматизация управления. Как правило, сто- имость систем управления энергоемкими производствами составляет доли или единицы процентов от стоимости самого управляемого про- изводства. На сегодняшний день наилучшими считаются структуры управле- ния, имеющие 3 функциональных уровня: 1) совокупность элементов регулирования, работающих в зоне нор- мального технологического режима с целью его оптимизации; 2) совокупность элементов, вступающая в работу при отклонениях параметров режима от норм с целью удержать управляемый про- цесс (объект) в области нормального режима; 3) система противоаварийной защиты, которая в целях предупреж- дения развития и локализации аварии отключает технологичес- кий узел - источник аварии. Первый из указанных функциональных уровней позволяет обеспе- чить оптимальные режимы работы оборудования и протекание техноло- гических процессов и, тем самым, наименьшие расходы энергоресурсов. Причем элементы современных систем управления (интеллектуальные датчики, исполнительные механизмы, контроллеры, программные про- дукты и т.п.) позволяют получать оптимальные режимы на всех техноло- гических стадиях: пуска, исполнения рабочих функций, останова. Вто- рой и третий функциональные уровни систем управления, выполненные на современном уровне, позволяют предвидеть развитие аварийных си- туаций, адаптировать технологический процесс к текущим параметрам и вернуть в нормальный, а затем и оптимальный режим. Благодаря этому удается снизить расходы энергоресурсов, связанные с аварийными про- стоями, с неудовлетворительным техническим состоянием оборудования, сократить длительность неоптимальных режимов, а также, улучшив ка- чество производимых продукции или услуг, косвенно снизить энергозат- раты их потребителей. Назовем основные качества систем управления, благодаря которым достигаются перечисленные возможности энергосбережения: Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 - автоматизация управлявшихся ранее в ручном режиме техноло- гических объектов; - большое количество контролируемых параметров (100 и более), участвующих в управлении, точное следование графикам изме- нений технологических режимов, пусков, остановов в автомати- ческом режиме; - качественное улучшение системы защит: рост количества защи- щаемого оборудования и числа распознаваемых аварийных си- туаций, параллельное построение директивных каналов управ- ляющих воздействий при едином аппаратном исполнении; - возможность стабилизации, адаптации и оптимизации техноло- гических режимов как на уровне отдельных установок, блоков, так и на межблочном, цеховом уровне, на уровне отдельных про- изводств и всего предприятия; - обеспечение за счет автоматического управления и систем диаг- ностики лучшего технического состояния, большего срока служ- бы оборудования, возможности организации ремонтов по состо- янию оборудования; - элементы управления процессами на уровне событий с помощью систем искусственного интеллекта. 7. 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АУДИТЫ И ОБСЛЕДОВАНИЯ Энергетические аудиты и обследования - основной инструмент энергетического менеджмента на всех его уровнях: национальном, от- раслевом, региональном, городском, предприятия. Их цель - выявить источники энергосбережения, оценить потенциал энергосбережения и разработать программу энергосберегающих мероприятий и технологий (ЭСМТ) с установлением приоритетов их внедрения. Накоплен много- летний опыт энергоаудитов и обследований. Однако с середины 90-х гг., с началом активной энергосберегающей политики в бывших странах СНГ, концепция и методики выполнения их существенно из- 126 Основы знергосберез1сения менились, приобретя системный характер и качественно новый тех- нический уровень. В процессе аудита (обследования) рекомендуется использовать мат- рицы (таблицы) типовых ЭСМТ, разработанные предварительно экс- пертами по энергосбережению. Это отвечает автоматизации процесса аудита. Матрицы ЭСМТ составляются для всех уровней иерархии сис- темы энергосбережения, как для предприятий-поставщиков, так и для предприятий - потребителей энергии. ЭСМТ в матрицах классифици- рованы по ряду признаков (рис. 7.4), что облегчает анализ отдельных ЭСМТ, оценку их технической осуществимости реализации, экономи- ческой и социально-экологической целесообразности. Классификация энергосберегающих мероприятий и технологий Г По основным' г По времени ЛС [ группам исполнения По стадиям [энергообеспечения! I По величине 1 затрат J Т0ХНИЧ1-СИ1» проектирование экономические организационные эксплуатация экологические реконструкция психологические законодательные нормативные смсишш1ые пыраооткл Пезяатрап-ные преобразованио передача мс1лоза11)атные распредр-чонне крупнозатратные потребление Рис. 7.4. Классификация энергосберегающих мероприятий и технологий (ЭСМТ). В общей задаче сбережения топливно-энергетических ресурсов особое значение имеет сбережение на уровне потребления, и прежде всего в промышленности, где расходуется их основная часть, так, здесь потребляется около 50% от вырабатываемой электростанциями элект- роэнергии. Поэтому проиллюстрируем структуру потерь энергии и мат- рицу ЭСМТ на примере системы обеспечения электроэнергией промыш- ленного предприятия. Общие потери на промпредприятиях составляют до 20% от элект- роэнергии, потребляемой промышленными электроприемниками. В Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 сетях электроснабжения предприятия потери электроэнергии не пре- вышают 10-15% от общих потерь, остальная часть теряется в техноло- гических установках и агрегатах. Электрические потери делятся на два вида: - номинальные (неустранимые) - потери в оборудовании и в сетях при номинальных режимах и оптимальном выборе параметров системы электроснабжения предприятия; - дополнительные (устранимые) - потери, обусловленные откло- нениями режимов и параметров системы электроснабжения и тех- нологического оборудования от номинальных значений. Устранение номинальных потерь экономически не оправдано, а дополнительных - возможно и экономически целесообразно. Для оцен- ки эффективности потребления энергии и выявления возможностей ее сбережения на предприятии необходимо проанализировать причи- ны потерь указанных видов в элементах системы электроснабжения и технологического оборудования. В таблице 7.3 приведены основные причины, вызывающие потери электроэнергии на промышленных предприятиях. Подобная классификация служит основой для разработки матриц ЭСМТ с учетом уровней и стадий внедрения энергосберегающих тех- нологий и мероприятий. В таблице 7.4 дана типовая матрица ЭСМТ по электрической энергии на промышленном предприятии. В ней выделе- но три временных уровня реализации энергосберегающих технологий ik мероприятий: проектирование, эксплуатация и реконструкции - и три функциональных уровня: электрические сети внешнего и внутреннего электроснабжения, технологические процессы и вспомогательные (об- ^цезаводские) нужды предприятия. При выполнении энергетических обследований и аудитов предпри- решаются следующие задачи: • анализ фактического состояния и эффективности энергоисполь- зования, выявление причин потерь энергии, их классификация и оценка; • определение рациональных размеров энергопотребления в про- изводственных процессах и установках; • определение оптимальных направлений, способов и размеров ис- пользования первичных и вторичных энергоресурсов; 126 Основы знергосберез1сения Таблица 7.3. ВВДЫ ПОТЕРЬ: ПРИЧИНЫ ПОТЕРЬ: Номинальные (неустранимые) Допустимые нормами джоулевые потери в про- водах и обмотках электрооборудования, потери в железе трансформаторов, двигателей и т.п. Дополнительные (устранимые) 1.Потери, вызванные неудовлетворительной эксплуатацией оборудования и инженерных сетей: — неполная загрузка технологического оборудования, неплановые простои, неисправность оборудования, технологические нарушения, вызывающие нерациональное использование агрегатов (холостой ход) и плохая организация рабочих мест; — наличие электродвигателей завышенной мощности, холостой ход сварочных трансформаторов и технологического оборудования, отсутствие или недостаточная компенсация реактивной мощности; — нерациональное использование осветительных установок. 2. Потери, вызванные конструктивными недостатками оборудования, неправильным выбором технологического режима работы, отсутствием приборов учета, отставанием развития инженерных сетей и т. д.: — работа технологического электрооборудования с повышенными потерями или с пониженной производительностью; — нерациональная эксплуатация электродуговых сталеплавильных и индукционных печей; — нерациональная эксплуатация компрессорных установок; — недостаточные уровни эффективности, ка- чества и надежности систем электроснабжения. оценка резервов сбережения энергии, т.е. энергосберегающего потенциала с помощью матриц ЭСМТ; улучшение режимов работы технологического и энергетическо- го оборудования; разработка или уточнение норм расхода ТЭР на производство про- дукции; Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 организация или совершенствование систем учета и контроля рас- хода энергии; решение вопросов по установлению нового оборудования и со- вершенствованию технологических процессов. Таблица 7.4. (МЕРОПРИЯТИЯ п о СБЕРЕЖЕНИЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПРОМПРЕДПРИЯТИЯХ При проектировании, ± I При эксплуатации (организационно-технические) I При реконструкции I Электрических сетей внешнего и внутреннего электроснабжения предприятий Рациональные схемы электроснабжеш1Я Соблюдение высокого качества электроэнергаи Повьяиелие поминального напряжения электросети Рациональные напряжени: ПС и PC Оптимизация режимов потребления реактивной мощности (Q) Увеличение сечения проводов электропереддчи Рациональные типы и сечения проводов электропередач Регулирование напряжения и частоты на выводах оборудования Замена трансформаторовс ОБЕ на трансф-ры с РПН Рациональные числа и мощности трансформаторов сРПН Рациональная (полная) загрузка элементов систем электроснабжения Установки компенсирующих устройств у потребителей Рациональные уровни компенсации с Q Научное и кадровое обеспечение спе- циалистами вобласти энергосбережения Применение >'стройств АРН л РМ КУ Технологических процессов промпредприятий Внедрение новых энергосбе- регающих технологий, обору- дования и материалов Внедрение приборного учета, контроля и нормирования рас- зюда энергии на всех стадиях BuefipeuHe автомата зирован- аых систем управления тех- шзлогическими процессами Увеличение нагрузки рабочих машин Самозапуск элехтродвигателей Синзфониэация асинхронных двигателей Соблюдение графиков ремтггиых работ и модернизация оборудования Замена неза1руженного электрооборудования другим меньшей мощности Установка ограничителей холостого хода электрооборудования Замена асинхронных двигателей CHvrepouiiUMH с высоким КПД Вспомогательных (общезаводских) нужд промпредприятий Рациональные конструкции промышленных зданий и сооружений Рвциоиаль>1ый выбор типов и парэметровустановок (освещение, вентиляция,...) Соблюдение графиков включения, отключения и ремонта установок вспомогательных нужд Постоянная очистка око1шых проемов Устранение утечек Энергонг)сителей Замена установок старых конструкций на новые с более высоким КПД Использование экономичных источниковсвета и ограничителей х.х. машин 126 Основы знергосберез1сения Поясним разницу понятий «энергообследование» и «энергоауцит». Обе процедуры предназначены для оценки эффективности энергозатрат, определения возможностей энергосбережения и создания плана реали- зации ЭСМТ. Однако, используя первый термин - «энергообследование», как правило, имеют в виду проведение обследования силами самого пред- приятия. Термин «энергоаудит» применяют, если процедура проводится внешними организациями с информационно-технической помощью пер- сонала самого предприятия. Такими внешними организациями могут быть консультационные или правительственные агентства, имеющие высоко- квалифицированных экспертов и современные портативные юнтрольно- измерительные приборы. Например, энергоаудиты на промышленных предприятиях инспекторы энергоснабжающих компаний США проводят либо самостоятельно, либо обращаются к услугам компетентных экспер- тов научно-исследовательских институтов, университетов, консалтинго- вых фирм не только США, но и Европы. В пяти странах применяются обязательные энергетические аудиты. В отраслях с большим потребле- нием энергии аудиты проводятся регулярно и их предписания обязатель- ны к исполнению. Энергетические аудиты являются необходимым усло- вием для вьщеления правительственных субсидий или другой помощи в осуществлении мероприятий по энергосбережению. В Италии, Франции, Нидерландах, Португалии существует требование составления энерге- тических планов крупными промышленными предприятиями с указани- ем намечаемых мероприятий по повышению энергоэффективности, а так- же отчетов по использованию энергии в течение года и деятельности, направленной на уменьшение энергопотребления. В Республике Бела- русь обязательному энергообследованию каждые 5 лет подлежат пред- приятия, учреждения, организации, если годовое потребление ими ТЭР составляет более 1,5 тыс. т.у.т. Производить эти энергообследования име- ют право специализированные организации, имеющие разрешение (ли- цензию) Государственного комитета по энергосбережению и энергети- ческому надзору на их выполнение, за счет средств обследуемых предприятий и республиканского фонда «Энергосбережение». Энергообследование может быть перманентным, т. е. иметь непре- рывный текущий характер, периодическим и разовым. Перманентное энергообследование требует высокой степени автоматизации прибор- ного учета энергопотребления. При перманентных обследованиях осу- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 ществляется постоянное использование матриц ЭСМТ для выбора при- оритетных мероприятий и одновременно корректировка матриц. При аудитах, носящих периодический или разовый характер, производится разработка или корректировка матриц ЭСМТ, на основе которых со- ставляются планы по энергосбережению, контролируется эффектив- ность энергоиспользования. Различают предварительное энергообследование (аудит) и деталь- ное (подробное). Предварительное может иметь самостоятельное зна- чение или быть начальным этапом детального обследования. На рис. 7.5 представлена технологическая схема энергообследова- ния промышленного предприятия. Энергообследование включает че- тыре этапа. На этапе предварительного энергообследования (ПЭО) со- бирается имеющаяся информация об объемах потребления ТЭР, которая дополняется осмотром предприятия и результатами самых простых за- меров. Широко используются заранее составленные типовые опросни- ки. На следующем этапе выполняется детальное энергообследование (ДЭО) предприятия. Таблица 7.5 дает сведения о действиях аудиторов на этапе предварительного энергообследования и его результатах. По результатам ПЭО детальное энергообследование может потре- боваться как для всего, так и для части предприятия. Оно позволяет выявить и разделить энергетические потоки по отдельным цехам и ус- тановкам. ДЭО предусматривает тщательный анализ потоков энергии всех видов на основе приборного обследования объектов, процессов и оборудования, изучения режимов их работы, паспортных данных обо- рудования, составление энергетических балансов по отдельным видам энергоносителей, отдельным производствам, цехам, установкам, в це- лом по предприятию. Третий этап энергообследования включает анализ результатов ДЭО и разработку рекомендаций по энергосбережению, их экономическую оценку (низко-, средне- и высокозатратные), оценку по времени реали- зации (кратко-, средне- и долгосрочные), корректировку матриц ЭСМТ, установление приоритетов мер по энергосбережению. На четвертом этапе энергообследования производятся подготовка итогового отчета и плана мер по энергосбережению, представление их руководителям предприятия, обучение, инструктаж персонала предпри- ятия, оказание ему консультационной помощи по реализации плана. 126 Основы знергосберез1сения [МЕТОДИКА ЭНЕРГЕтаЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ П РОМ ПРЕДПРИЯТИЙ] Г Подготовка и ф о р м и р о в а н и е необходимой 1 [ исходной и н ф о р м а ц и и J Характеристика состояния работ по э н е р г о с б е р е ж е н и ю Общая производственная и энергетическая харак- теристики предприятия: Общие показатели произ-ой и энерг. характеристик: -данные об удельных факти- ческих расходах и нормах расхода энергии; - харак-ки основных ЭСМТ; -результаты внедрения этих ме рол риятий. - назначение произв-ва; -объемы и виды продукц. -произв-ные подразделе- ний основного и вспомо- гательного технологи- ческого назначения -Ст-ть основных произ-ых фондов -себестоимость; -прибыли; -численность персо- нала предприятия 1 л. Описание схемы матери- альных и энергетических потоков •технологический процесс вотдельных производ-ых, подразделениях; хар-кя основного оборуд. источники энергии. Система учета и контроля расхода электроэнергии -структура годового поступления; -структура годового потребления Выбор элементов предприятия (цехи.устано- вки, ...), подлежащих детальному энергегаческому обследованию Проведение необходимых испытаний, измерений и расчетов ^Составление электроэнергетических daAdHCOBj f Проведение дополнительных испытаний,измерений и расчетов для элементов, Л I подлежащих детальному энергообследованию (при необходимости) i I IT г Составление приходных и расходных частей энергобалансов (фактических ^ и с учетом энергосберегающих эквивалентовнагрузок,включая нетрадиционные возобновляемые источники в приходной части) валалитической форме по отдельным установкам цехам предприятию в целом - ^ А Н АЛИ ЗТГ>- структуры Нфактических и нормативны? энерго- и показателей э ф ф е к т и в н о с т и потребленияЦ энергоиспользования оценка возм-ти энергосбер-щего потенциала т структуры источников энергии X р а ц и о н а л и з а ц и и ^ систем учета и конт- роля расхода энергии ВЫДАЧА Р Е К О М Е Н Д А Ц И И П О I разработке комплексных матриц ЭСМ1 на основе ИАСУ корректировке текущих и расчету перс- пективных норм расхода Рис. 7.5. Технологическая схема энергообследования предприятия. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 Таблица 7.5. Действия лищ (группы), Гфоводящего ПЭО: Результаты ПЭО: 1 .Составление плана сбора данных о предприятии и содействея в их получении администрации. 2.Сбор данных: счета за энергию, объемы продукции, план предприятия и т.д. 3.Анализ данных: тарифов, энергозатрат на единицу продукции (площади), структуры энергопотребления по предприятию. 4.Разработка плана немедленных мер по энергосбережению (где? как? сколько?), областей и средств дляДЭО. 5.Реализация немедленных мер и замеры для оценки их результатов. 6.Представление отчета о результатах ПЭО и убеждение руководства предприятия о необходимости ДЭО . 1. Общая структура энергопотребления на предприятии. 2.0ценка потенциала энергосбережения. 3.Приоритетные области ЭСМТ. 4. Немедленные меры по энергосбережению. 5. Области для детального обследования. В результате энергообследования предприятию могут быть реко- мендованы следующие инструменты энергетического менеджмента: пе- риодические аудиты, перманентное обследование и контрольно-изме- рительные системы, функционирующие в реальном времени в рамках автоматизированных систем учета, контроля и управления энергопот- реблением (АСКУЭ). Для качественного и быстрого вьшолнения периодических и разовых энергоаудитов на современном уровне высококвалифицированными экс- пертами специализированных фирм служат передвижные лаборатории (энергоавтобусы), оснащенные комплектами портативного оборудования: - электронными анализаторами горения и дымовых газов для про- верки и оперативной настройки котлов, газовых турбин, горе- лок, для контроля выбросов оксидов углерода, азота и серы; - анализаторами электропотребления, измеряющими и запомина- ющими параметры потребления трехфазных и однофазных при- емников электроэнергии: токи и напряжения во всех фазах, ак- тивную и полную мощность, коэффициент мощности и потреб- ленную энергию; - цифровыми контактными и инфракрасными бесконтактными тер- мометрами; 126 Основы знергосберез1сения - микроманометрами с трубками Пито и анемометрами, измеряю- щими скорости воздушного потока; - цифровыми люксметрами, определяющими уровни освещенно- сти в зданиях и сооружениях; - электронными анализаторами качества питательной воды котлов, измеряющими рН среды, проводимость и количество растворен- ных солей, содержание кислорода и температуру; - детекторами конденсатоотводчиков и трубопроводов, проверя- ющими исправность их и запорной арматуры, определяющими утечки в паро-, газо- и воздухопроводах; - другими современными измерителями - накопителями данных. 7. 4. У Ч Е Т , К О Н Т Р О Л Ь И У П Р А В Л Е Н И Е Э Н Е Р Г О П О Т Р Е Б Л Е Н И Е М Суть проблемы. Системы энергообеспечения современных пред- приятий как производственной, так и непроизводственной сферы весь- ма сложны и по своей структуре, и по режимам. Неоптимальные в энер- гетическом отношении, т. е. с точки зрения потребления энергоресурсов технологические и конструктивные решения, режимы работы основно- го и вспомогательного оборудования приводят к снижению качества про- дукции, ее удорожанию - росту энергетической составляющей себес- тоимости и, как следствие, к падению конкуренто-способности продукции. Нарушения энергообеспечения предприятий, их структур- ных подразделений, объектов чреваты аварийными ситуациями, значи- тельными материальными потерями. При существующей структуре экономики промышленность Респуб- лики Беларусь потребляет более половины всех энергоресурсов. В ус- ловиях исторически сложившихся технологий, применяемого оборудо- вания, как правило, требующих замены и модернизации, высоких цен на энергоресурсы их доля в себестоимости промышленной продукции составляет сегодня 20-30%, а для наиболее энергоемких производств достигает 40% и более. Снижение доли энергетической составляющей себестоимости продукции - условие выживаемости и экономического Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 благополучия отдельных предприятий, стабилизации и развития эко- номики страны в целом. В жилищно-коммунальном секторе республики также остро стоит проблема организации рационального расходования энергоресурсов, ре- шение которой предусматривает комплекс социально-экономических и технических преобразований в системе энергообеспечения населе- ния. Энергия, сбереженная за счет учета и регулирования потребления на уровне владельцев и пользователей жилых зданий, помещений, дает снижение коммунальных расходов на 40-50%. Экономия энергоресурсов в промышленности и жилищно-комму- нальном секторе позволяет не вводить новые дополнительные энерге- тические мощности, высвобождая средства для инвестирования в но- вые технологии, в модернизацию производства, в повышение качества жизни населения, способствует сохранению окружающей среды. В связи с этим в Беларуси на государственном уровне разработа- на широкая программа и развернута практическая работа по внедре- нию автоматизированных систем учета, контроля и управления энер- гопотреблением (АСКУЭ) на основе современных принципов и технических средств. АСКУЭ промышленных предприятий. В 80-90-е гг в республике был накоплен полезный опыт по разработке и внедрению микропроцес- сорных информационно-измерительных систем ИИСЭ. Однако в целом существовавший приборный энергоучет не обладал достаточной полно- той, точностью и достоверностью, мало отражал реальный процесс по- требления энергии, не позволял управлять им, использовать гибкие тари- фы для согласования интересов производителей и потребителей ЭР. Современные АСКУЭ промышленных предприятий представляют собой многоуровневые сети учета, контроля, управления энергопотреб- лением с комплексами технических средств сбора, обработки, представ- ления и хранения информации, линиями связи, средствами телеизмере- ний, телеинформации и телеуправления. Функционирование АСКУЭ происходит в реальном масштабе времени в рамках производственно- организационных структур предприятия (объединение - завод - цех - участок - установка), принадлежащих ему энергопроизводящих объек- тов (заводская ТЭЦ, подстанция, котельная), объектов непроизводствен- ной сферы (поликлиники, детские сады, общежития и т. п.), а также 126 Основы знергосберез1сения коммерчески самостоятельных структур (субабонентов), связанных с данным предприятием по энергопотреблению. АСКУЭ классифицируются по следующим признакам: • количеству уровней - на трех- и двухуровневые системы; • функциональному назначению - на системы коммерческого и тех- нического учета; возможна реализация АСКУЭ как смешанной системы; • способу реализации и доступу к информации - централизован- ные и децентрализованные системы. Наиболее целесообразной на сегодня по экономическим и техни- ческим характеристикам признана трехуровневая схема АСКУЭ: «пер- вичные измерительные преобразователи ПИП - контроллеры К - ПЭВМ» (таблица 7.6). Нижний уровень АСКУЭ связан со средним уровнем измерительны- ми каналами, включающими измерительные средства и линии связи. Сред- ний с верхним уровнем - каналом связи, в качестве которого могут ис- пользоваться проводные линии связи, телефонные каналы, радиоканалы. В 80-е гг. АСКУЭ выполнялись как двухуровневые структуры «ПИП - К», в которых контроллеры в определенной мере обеспечива- ли функцию итоговой обработки, отображения и документирования данных энергоучета. Современные трехуровневые структуры стали Таблица 7.6. УРОВЕНЬ ЭЛЕМЕНТЫ ФУНКЦИИ Нижний Территориально распределен- ные первичные измерительные преобразователи (ПИП) с телеметрическими выходами Измерение по точкам учета параметров энергопотоков: расход, мощность, давле- ние, температура и т.д. Средний Контроллеры (К) с программным обеспечением Сбор, накопление, обра- ботка данных по структурам учета Верхний Персональная ЭВМ со специа- лизированным программным обеспечением Итоговая обработка, отобра- жение и документирование информации для анализа и принятия решения служ- бой главного энергетика и руководством предприя- тия Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 ВОЗМОЖНЫ в начале 90-х гг. в связи с появлением на рынке относитель- но недорогих ПЭВМ, что позволило решать качественно новые зада- чи контроля энергопотребления и управления им. Сегодня прогресс в развитии интегральных технологий позволяет применять новые дву- хуровневые структуры АСКУЭ - «ПИП - ПЭВМ», в которых функции контроллеров переданы или первичным «интеллектуальным» преоб- разователям, или ПЭВМ, доукомплектованной специальными про- граммными модулями. Системы коммерческого учета создаются как на предприятиях - поставщиках энергоресурсов, так и на предприятиях, их потребляю- щих, и позволяют организовать обьективные денежные расчеты за энер- горесурсы между ними. Системы технического учета предназначены для контроля и оптимизации энергопотоков внутри предприятия по его подразделениям и объектам. Централизованная АСКУЭ, обеспечивая всю полноту информации на уровне главного энергетика и руководства предприятия, ограничива- ет получение информации, возможности управления энергопотоками на низших уровнях, а также организацию обратных связей в контурах управления. При децентрализованной структуре АСКУЭ используются контроллеры учета со встроенными табло и клавиатурой, подключен- ные через среду связи к ПЭВМ главного энергетика, местные ПЭВМ, что позволяет в реальном времени решать задачи учета, контроля уп- равления энергопотреблением на уровне отдельных цехов, производств и объектов предприятия. Кроме того, децентрализованная структура позволяет осуществить совмещение коммерческого и технического учета в одной системе. К задачам АСКУЭ на предприятии относятся: - автоматизированный коммерческий и технический учет электро- энергии, технической, теплофикационной, питьевой воды, пара, сжатого воздуха, природного и технического газов, нефтепродук- тов, всех видов вторичных энергоресурсов по предприятию в целом, элементам его инфра- и интраструктуры; - контроль энергопотребления относительно установленных норм расхода и ограничений по безопасности энергоснабжения; - фиксация и сигнализация отклонений контролируемых парамет- ров энергоучета; 126 Основы знергосберез1сения - прогаозирование параметров энергоучета для планирования энер- гопотребления и автоматическое управление им, в том числе по- средством потребителей-регуляторов; - обеспечение внутреннего хозрасчета по ЭР между цехами и под- разделениями предприятия и его расчета с субабонентами. Сегодня руководители промышленных предприятий республики осознали необходимость внедрения современных систем автоматизи- рованного энергоучета и контроля от каждого рабочего места по всем видам энергоносителей до итоговой обработки данных, принятия опе- ративных решений по управлению энергопотреблением на автоматизи- рованном рабочем месте (АРМ) главного энергетика предприятия. На ряде предприятий республики АСКУЭ успешно функционируют и со- вершенствуются, к примеру, на Витебском телевизионном заводе, Жо- динской трикотажной фабрике и др. Экономический эффект примене- ния подобной системы на предприятии оценивается в среднем величиной в 15-30% от годового потребления ЭР, а срок окупаемости затрат на ее создание - в 2-3 квартала. даст возможность автоматизировать сбор данных с приборов учета в жилых домах, организовать учетно-управленческую деятельность го- родских коммунальных служб, упорядочить коммерческие отношения между поставщиками и коммунальными потребителями на основе ре- альных энергозатрат, наладить технический учет и регулирование по- требления всех видов ЭР, и прежде всего тепловой энергии, превалиру- ющей в общих затратах энергии. Достижение указанных целей потребует длительного времени для поэтапного решения большого ком- плекса социально-экономических и технических задач. Начальный этап предусматривает оснащение центральных тепловых пунктов и тепло- вых узлов, подключенных непосредственно к тепломагистралям, при- борами учета и регулирования потребления тепловой энергии в систе- мах отопления и горячего водоснабжения. Будет осуществляться децентрализация системы теплоснабжения. В рамках Постановления СМ РБ от 7 июля 1994 г. «О введении приборного учета расхода газа, воды и тепловой энергии в домах жилищного фонда» проводится осна- щение потребителей приборами группового и индивидуального учета и регулирования топливно-энергетических и водных ресурсов. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 Для защиты внутреннего рынка, поддержки отечественных товаро- производителей и в целях осуществления единой технической политики в области оснащения потребителей приборами учета экспертный совет Комитета по энергосбережению и энергонадзору рекомендовал к приме- нению в социальной и коммунально-бытовой сфере перечень приборов группового и индивидуального учета расхода воды, тепла, газа и регули- рования. Этот перечень будет периодически корректироваться по резуль- татам комплексной оценки качества и технического уровня приборов. Первичный приборный учет. Учет тепловой энергии осуществ- ляется с помощью теплосчетчиков горячей воды и пара. Современные конструкции теплосчетчиков позволяют осуществлять обработку, пре- образование и регистрацию информации о количестве потребленной или отпущенной тепловой энергии, температуре, давлении, расходе теп- лоносителя и о времени работы в системах теплоснабжения отопления и горячего водоснабжения. В зависимости от метода измерения расхода теплоносителя суще- ствует достаточно широкий спектр теплосчетчиков воды: электромаг- нитные индукционные, массовые, крыльчатые, вихревые, ультразвуко- вые. Наиболее подходящими для условий Беларуси признаны индукционный и ультразвуковой методы измерения расхода воды. Теп- ловые счетчики на базе ультразвуковых расходомеров, как показал опыт Дании, Германии, России, имеют то преимущество, что качество тепло- носителя (горячей сетевой воды) не влияет на погрешность и стабиль- ность измерений. Более остро стоит проблема измерения тепловой энергии пара. Применяемые сегодня диафрагмы (метод разностного дав- ления) удовлетворительны только при стабильном потреблении пара на предприятии; для переменных режимов потребления могут исполь- зоваться теплосчетчики на базе вихревого расходомера. Реальную экономию можно получить лишь при совместном при- менении учета теплопотребления с помощью счетчиков и его автомати- ческого регулирования. Для группового регулирования служат устанав- ливаемые на теплопунктах, регуляторы прямого действия и электронные регуляторы. Регуляторы прямого действия поддерживают температур- ные и гидравлические параметры систем теплоснабжения на постоян- ном уровне, имеют более низкую стоимость, чем электронные и более долгий срок службы. Электронные регуляторы позволяют задавать вре- 126 Основы знергосберез1сения менной 7-дневный график теплоснабжения, поддерживать по графику температуру воды на подаче в зависимости от наружной температуры и ограничивать температуру обратной воды. С их помощью может быть осуществлено пофасадное регулирование теплопотребления жилых зда- ний. Еще лучшим решением является поквартирное регулирование па- раметров теплоносителя, однако при существующей системе теплоснаб- жения его применение затруднительно. Для регулирования состояния воздушной среды в отдельных помещениях и экономии ЭР использу- ются индивидуальные средства регулирования - ручные или термоста- тические вентили, устанавливаемые на радиаторах. Для поквартирного учета расхода горячей и холодной воды уста- навлиаются водосчетчики, перед которыми рекомендуется устанавли- вать фильтры. Экономии воды, более равномерному ее распределению по этажам способствует установка на водоразборных кранах ограничи- телей расхода воды. В общественных зданиях применяют водоразбор- ные краны с фиксированным временем автоматического их закрытия. В республике выпускаются в достаточном ассортименте приборы группового и индивидуального учета расхода тепловой энергии и воды, отвечающие мировым стандартам. Коммерческий учет объема газа и измерение его расхода произво- дится с помощью счетчиков газа, применение которых позволяет сни- зить расходы на оплату газа в среднем на 10-20%. По конструкции раз- личают турбинные, электромагнитные, массовые, крыльчатые, вихревые счетчики газа. Современный парк электросчетчиков весьма разнообра- зен. Они классифицируются по роду тока, количеству фаз, классу точ- ности, измеряемым параметрам, ютличеству тарифов, элементной базе и т. д. С точки зрения элементной базы, более широкое применение на- ходят индукционные (электромеханические) счетчики и более совре- менные - гибридные и электронные электросчетчики. Электронные счетчики могут выполняться на интегральных схемах с фиксирован- ным набором функций - «на жесткой логике» или на микропроцессор- ных элементах с гибкими, программируемыми в условиях эксплуата- ции функциями. Электронные счетчики в 5-10 раз дороже индукционных, их применение оправдано при переходе от локальных измерений к автоматизации энергоучета, т. е., в первую очередь, в АС- КУЭ энергосистем и промышленных предприятий. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 При пользовании приборами группового и индивидуального учета ЭР необходима их периодическая проверка в соответствии с установ- ленными сроками и правилами. 7. 5. ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ Концепция и задачи энергосбережения. Более половины населе- ния планеты проживают сосредоточенно, в городах и населенных пунк- тах городского типа. На их развитие и функционирование в промышлен- но развитых странах расходуется 70-80% потребляемой энергии. Тенденция роста доли городского населения на планете в будущем будет усиливаться. С одной стороны, крупнейшие города мира, такие как То- кио, Москва, Париж, Нью-Йорк и др., превращаются в городские агломе- раты, срастаясь с городскими предместьями, с другой - будет возникать все больше маленьких комфортных городов, гармонично вписывающих- ся в окрз^ающий их ландшафт. Жизнь современного города невозможна без надежно работающей энергетической инфраструктуры, включающей источники ТЭР, устройства их преобразования, сети их транспорта, рас- пределения и сами энергопотребляющие системы: освещение, отоп-ле- ние, вентиляция, водоснабжение и т. д. Облик, планировка, конструкции зданий городов, развитие городских инфраструктур и организация жиз- ни в значительной степени зависят от способов и средств их энергообес- печения. В свою очередь, на структуру систем снабжения энергетически- ми ресурсами и их потребления в бытовом, промышленном, торгово-коммерчесюм, транспортном и других секторах городского хо- зяйства, на режимы энергопотребления влияют климатические условия и географическое расположение городов, населенных пунктов, их исто- рическое прошлое, национальные особенности и традиции, структура го- родского хозяйства, демографический фактор и т. д. Быстрый рост городского населения, требований к качеству жизни 8 условиях дефицита природных ресурсов (земли и воды) и традицион- ных видов органического топлива (угля, нефти, газа), ужесточение тре- 126 Основы знергосберез1сения бований ПО охране окружающей среды выдвигают на первый план про- блему эффективности использования энергии в городах и населенных пунктах. Ее решение возможно лишь при комплексном подходе к про- ектированию, строительству, реконструкции и организации жизни го- родов и городского хозяйства на основе единой концепции рациональ- ного расходования всех видов энергоресурсов. Суть концепции заключается в следующих положениях: - энергосбережение рассматривается как один из основных кри- териев при принятии решений на всех этапах градостроитель- ства и организации городской жизни, начиная с планировки, про- ектирования и кончая эксплуатацией жилищного фонда, городс- ких инфраструктур и регулирования ритма городской жизни; - энергосбережение осуществляется одновременно и согласован- но путем оптимизации использования энергии во всех звеньях цепи энергообеспечения города - от источников энергии до ее потребителей по всем видам энергоресурсов и энергоносителей; - максимальное использование природных возобновляемых, мес- тных и вторичных энергоресурсов; - стимулирование структурного энергосбережения в промышлен- ном и транспортном секторах городского хозяйства, внедрение в них менее энергоемких технологий и энергосберегающего обо- рудования; - установление приоритетных направлений энегосбережения на ближайший и долгосрочный периоды и мобилизация материаль- ных, финансовых, трудовых средств и ресурсов на реализацию этих направлений. Основой осуществления такой концепции в Беларуси служат при- нятые на государственном уровне социально-экономическая политика и нормативно-правовая база, стимулирующие энергосбережение. На ос- нове концепции разработаны городские программы по энергосбереже- нию, выполнение которых предусматривает широкий спектр действий и систематической работы городских мэрий и служб, коллективов от- дельных предприятий и организаций, а также повседневных усилий каждого горожанина. Рассмотрим приоритетные направления выполняемых в настоя- щее время в Беларуси городских программ энергосбережения. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 Градостроительство, санация жилых зданий. Эффективное энер- гоиспользование в городах и населенных пунктах при одновременно надежном их энергообеспечении закладывается в первую очередь на этапах планирования, проектирования и строительства. Энергосбере- гающие решения получают приоритет при планировке жилого сектора, садово-парковой зоны города, его промышленных объектов, городских инженерных инфраструктур, транспортных коммуникаций. Стройин- дустрия республики потребляет около 15% всех энергоресурсов. Не менее 30% расходуемого топлива идет на отопление зданий и сооруже- ний, теплотехнические качества которых определяются строительной отраслью. Взаимное размещение зданий, их ориентация по странам све- та, типы зданий, виды транспорта и транспортные развязки, структура и конструкции систем обеспечения топливом, тепловой и электричес- кой энергией, водоснабжения, канализации, утилизации городских от- ходов, дальнейшие перспективы развития города, его социально-эко- номическая роль - все это в совокупности влияет на объем и эффективность потребления энергоресурсов, а также на воздействие энергоиспользования города на окружающую среду. Отсюда вытекают основные задачи энергосбережения в градостроительстве: • снижение энергоемгости строигельной продукции: материалов и ин- струкций - за счет более эффективных технологий их изготовления; • разработка и внедрение архитектурно-градостроительных и кон- структивно-технологических решений при проектировании, стро- ительстве, реконструкции жилых домов, общественных зданий и объектов производственного назначения, обеспечивающих сни- жение энергопотребления, в том числе новых типов энергоэф- фективных зданий массового строительства; • снижение энергоемюсти, повьшхение качества строительно-монтаж- ных и ремонтных работ за счет совершенствования их технологии; • комплекс мер по тепловой модернизации (термореабилитации, са- нации) существующего жилого фонда, зданий и сооружений с це- лью повьш1ения теплозащитных свойств ограждающих конструк- ций зданий и совершенствования систем их теплоснабжения; • внедрение энергоэффективных инженерного оборудования и си- стем жизнеобеспечения (отопления, вентиляции, освещения и т. д.), современных приборов контроля и учета ТЭР. 126 Основы знергосберез1сения Согласно современной концепции, с точки зрения энергопотребле- ния, проектирование, строительство и использование здания рас- сматриваются как единая технологическая цепь, имеющая своей целью минимизировать энергоматериальные, трудовые затраты и воздействие на окружающую среду. Из общего объема тепловой энер- гии, потребляемой при строительстве и эксплуатации зданий сегодня, только 10% расходуется на производство строительных материалов и изделий, а также на сам процесс строительства, а 90% идет на отопле- ние и горячее водоснабжение, что в 2 раза больше, чем в западноевро- пейских странах. Поэтому в Беларуси с 1994 г. были введены новые нормативы на термические сопротивления строительных ограждающих конструкций (стен, крыш, перекрытий, окон, дверей и т.д.) зданий и сооружений. Исследования показывают, что существенную экономию - до 14% - тепловой энергии в здании можно получить при увеличении термосопротивления наружных стен в 2-2,5 раза. Дальнейшее его уве- личение, а также увеличение термосопрогивления оконных, дверных проемов для зданий с естественной вентиляцией, которая характерна для жилого фонда республики, экономически неоправданны: значитель- но возрастают энергозатраты на вентиляцию, горячее водоснабжение, тепловые потери через окна, балконные двери, нарушаются санитарно- гигиенические нормы воздухообмена. Потребление тепловой энергии зданием зависит от его геометрических размеров, этажности, площади остекления наружной поверхности, теплофизических характеристик и размеров строительных и инженерных конструкций. Сегодня в респуб- лике пересмотрены подходы к объемно-планировочным решениям воз- водимых зданий и сооружений с целью сокращения энергопотерь во время эксплуатации. Новые жилые здания с повышенным термосопро- тивлением наружных стен и проемов должны оборудоваться сбаланси- рованной вентиляцией, установками утилизации тепла отработанного воздуха и горячей воды, контрольно-регулировочной аппаратурой по- требления тепла и воды. В белорусских городах осуществляются работы по реконструкции, модернизации, капитальному ремонту и термической реабилитации, т.е. санации ранее выстроенных зданий жилого и нежилого фонда. Сана- ция в части термореабилитации означает повышение теплозащиты зда- ний путем теплоизоляции стен минеральной ватой и пенопластом, утеп- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 ление крыш, полов, замену оконных блоков, остекление балконов мо дернизацию систем вентиляции, реконструкцию и автоматизацию'теп- лоузлов, установку индивидуальных регуляторов тепла в квартирах и комнатах, экономичных осветительных приборов, счетчиков тепла и воды. Обследование состояния зданий и сооружений позволяет выя- вить потенциал энергосбережения. В жилом фонде он составляет 30- 76%, т.е. нынешнее годовое потребление энергии может быть сокраще- но наполовину. В нежилом фонде (административные, общественные, культурного назначения здания, школы, больницы и т.д.) может быть сэкономлено около половины годового объема потребления энергии. Разработаны и применяются технологии термореабилитации зданий путем наружного утепления их фасадов. Первый опыт санации жилого фонда показал, что возводящиеся и санируемые здания необходимо обо- рудовать системами принудительной управляемой вентиляции. При применяемой до сегодняшнего дня естественной вентиляции в резуль- тате утепления ограждающих наружных конструкций происходит пе- рераспределение теплопотерь: резко возрастают потери тепла на нагрев поступающего в помещение воздуха и, кроме того, относительная влаж- ность воздуха оказывается выше нормативной. Таким образом, сокра- щение теплопотерь на 20-30% и нормальный воздухообмен в помеще- ниях можно получить только в результате совместного применения в здании теплоизоляции ограждающих конструкций и современных сис- тем принудительной вентиляции. К наиболее эффективным системам «утепления» зданий из числа отечественных относятся системы «ПСЛ» и «термошуба». Они пред- ставляют собой многослойные конструкции из плиты-утеплителя, при- крепленной к подготовленной поверхности стен специальным клеящим составом и анкерами, защитного покрытия из клеящего состава, арми- рованного одним-двумя слоями сетки в сочетании с металлическими профилями и отделочного покрытия из тонкослойной штукатурки. Утеп- литель может крепиться к стене механическим способом, а жесткая об- лицовка устраивается на специальных каркасах с образованием воздуш- Мой прослойки между плитой утеплителя и облицовкой. В качестве ^плоизоляционных материалов в этих конструкциях применяются же- сткая минераловатная плита и пенополистирол. Среди зарубежных сле- з е т упомянуть две технологии утепления стен с наружной стороны: 126 Основы знергосберез1сения фасадное утепление под штукатурку, аналогичное отечественной «тер- мошубе», и вентилируемые фасады. Второй вариант утепления пред- ставляет собой устанавливаемый на стену несущий каркас с вентили- руемым теплоизоляционным слоем и последующей защитой из специальных фасадных плит. Сегодня существует также широкий вы- бор теплоизоляционных материалов (пеноплэкс, на основе базальтовой ваты, стиропор и др.) и конструкций для утепления крыш, чердаков, подвалов, трубопроводов инженерных наружных и внутренних сетей. На смену традиционным канальным теплопроводам, срок службы ко- торых составляет 12-15 лет, а иногда не превышает пяти при расчет- ном - 25, а тепловые потери достигают 20%, должны прийти беска- нальные теплогидропредизолированные (ПИ) теплопроводы. Подземные ПИ-теплопроводы являются механической конструкцией, состоящей из стальной трубы, полиуретановой теплоизоляции и наруж- ной полиэтиленовой трубы-оболочки, которые жестко связаны друг с другом и вместе с окружающим теплопровод грунтом образуют еди- ную систему. Такая конструкция обеспечивает тепловые потери на уров- не 2-3% на протяжении всего расчетного срока службы равного 20-30 годам. В Беларуси в настоящее время определена потребность и орга- низуется собственное производство ПИ-теплопроводов для строитель- ства и реконструкции магистральных и распределительных тепловых сетей. Энергосберегающий эффект применения ПИ-теплопроводов, их надежность и долговечность определяют новый качественный уровень системы транспорта теплоты в городах. Например, при замене в Минс- ке к 2010 г. изношенных теплосетей ПИ-теплопроводами тепловые по- тери, а следовательно, и необходимая мощность теплоисточников в зим- ний период снизятся на 600-800 Гкал/час. Современные «суперизолированные», или «микроэнергетические» здания позволяют настолько уменьшить потери тепла за счет теплоизо- ляции всех инструкций, что поступлений «пассивной» тепловой энер- гии от людей, бытовых электроприборов и лучистого потока через окна оказывается достаточно для создания комфортных условий жизни без дополнительной энергии от источников отопления. Такой энергетичес- ки «пассивный» дом представляет собой замкнутую систему, не нужда- ющуюся или минимально нуждающуюся в поступлениях тепла извне. Особенно перспективны такие дома при застройке пригородных зон Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 больших и малых городов, а также населенных пунктов сельской мест- ности строениями коттеджного типа. Так, в Беларуси внедряются тех- нологии строительства коттеджей путем сборки из пустотных энерго- сберегающих опалубочных блоков из специального строительного пенополистирола (стипора), удерживаемых арматурой и заливаемых бе- тоном. Стипор обладает исключительно высокими теплоизоляционны- ми свойствами, хорошими эксплуатационными характеристиками. Существует также понятие «экодом». Имеется в виду жилище, в котором практически не используются невозобновляемые источники энергии и эксплуатация которого не наносит вреда природе и здоровью человека. В США, Швеции, Японии, Германии построены достаточно давно комфортабельные экодома с низким, практически нулевым энер- гопотреблением, без канализационных сетей. Иногда они стоят очень дорого. Однако есть варианты с использованием солнечного отопления и аккумулирования тепла не дороже традиционных домов. В Беларуси ведутся изыскательские работы по строительству относительно деше- вых малоэтажных экодомов из местных экологически чистых природ- ных материалов (прессованной соломы, глиносоломенной смеси, соло- менных блоков) с применением энергосберегающих технологий строительства, солнечной энергии для отопления и сезонного нагрева воды. Для канализации в экодомах предусматривается использование локальных биологических систем утилизации хозбытовых стоков зам- кнутого цикла, или компостные туалеты. Отопление экодома обычно содержит основную систему из солнечного теплового коллектора и теп- лоаккумулятора и вспомогательную (аварийную) - камин или печь мед- ленного горения. В Беларуси намечено построить показательные экс- гПериментальные экодеревни на 20-40 экодомов с альтернативными системами энергоснабжения. Совершенствование теплоснабжения. На цели отопления, вен- тиляции и горячего водоснабжения в Республике Беларусь расходуется 40% от общего потребления топлива. Потенциал энергосбережения, по (Оценкам отечественных и зарубежных экспертов, в системах теплоснаб- жения республики составляет около 50%. Следовательно, за счет энер- госберегающих мероприятий можно снизить потребление топлива на нужды теплоснабжения на 20% от его общего потребления республи- кой. Именно поэтому одной из приоритетных задач действующей Госу- 126 Основы знергосберез1сения дарственной программы «Энергосбережение» является совершенство- вание теплоснабжения. В Беларуси, как и во всех странах СНГ, в силу проводившейся в советские времена технической политики применяются в основном си- стемы централизованного теплоснабжения, находящиеся сегодня в край- не неудовлетворительном состоянии. Часто происходят аварии, что при- водит к перерывам теплоснабжения, значительному материальному ущербу, опасности для жизни людей из-за провалов грунта в теплосе- тях, взрыва котельного оборудования и т.п. Такое положение объясня- ется следующими причинами: - эксплуатацией элементов систем теплоснабжения: оборудования ТЭЦ, котельньлс, тепловых сетей - в течение 25-35 лет и более, что намного превышает их расчетные сроки службы; - низким качеством конструкций, строительства, монтажа и эксп- луатации; - отсутствием профилактических плановых ремонтов и реконст- рукции из-за нехватки денежных и материальных средств. Основными элементами систем теплоснабжения являются: • источники тепла, в основном ТЭЦ и котельные; • магистральные и внутриквартальные тепловые сети, по которым с помощью насосных станций осуществляется транспорт тепло- носителей и распределение тепловой энергии потребителям че- рез центральные или индивидуальные тепловые пункты; • потребители тепловой энергии в виде пара, горячей воды, воздуха. Для реализации указанного выше потенциала энергосбережения теплоснабжения республики необходима одновремен^1ая согласованная оптимизация теплопотребления во всех элементах систем теплоснаб- жения при координации организационно-экономических и технических мероприятий. К приоритетным направлениям оптимизации относятся: • реконструкция и модернизация систем централизованного теплоснабжения; • децентрализация теплоснабжения; • регулирование режимов теплопотребления во всех элемен- тах систем теплоснабжения. Реконструкция и модернизация находящихся в эксплуатации сис- тем централизованного теплоснабжения требует существенных инве- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 стиций и трудозатрат и должна проводиться в отношении источников тепла путем замены устаревшего оборудования, переоборудования ко- тельных в мини-ТЭЦ, применения парогазового цикла, газотурбин- ных установок и других прогрессивных технологий, в отношении теп- ловых сетей, где теряется 20-40% транспортируемого тепла, в отношении потребителей посредством санации жилого фонда, вне- дрения энергосберегающих технологий в промышленности, модер- низации схем теплоснабжения, учета и контроля потребления тепла. Кроме энергосберегающего эффекта эти меры сократят выбросы заг- рязняющих веществ в атмосферу, снизят аварийность работы систем теплоснабжения, повысят комфортность в жилых и производствен- ных помещениях. Каждый город Беларуси имеет программу модерни- зации своего теплоснабжения. Централизованное теплоснабжение требует разветвленных сетей трубопроводов, требующих значительных затрат на текущее обслужи- вание, профилактику предупреждения аварий, замену устаревших, изношенных участков. В настоящее время внедряются методы обсле- дования и оперативного контроля состояния тепловых сетей путем ди- станционного зондирования современными тепловизионными система- ми и диагностической аппаратурой, включая тепловую аэрофотосъемку, создаются базы данных для определения мест повышенных теплопо- терь, проведения планово-ремонтных работ. Проблема потерь тепла в тепловых сетях может быть решена только с помощью эффективной теплоизоляции теплопроводов. Прогрессивным решением является при- менение предизолированных пенополиуретановой (ППУ) теплоизоля- цией труб, а также гибких ППУ-труб. Последние позволяют облегчить прокладку теплотрасс, обладают лучшими эксплуатационными харак- теристиками. Централизованное теплоснабжение, как правило, предполагает под- ключение к ЦТП через элеваторный узел трубопроводов систем ото- пления и систем горячего водоснабжения группы зданий, что практи- чески не позволяет производить регулирование количества Потребляемой тепловой энергии. Большие возможности в отношении регулирования, а также в отношении учета и контроля потребления обес- печивает вариант централизованного теплоснабжения жилых и обще- ственных зданий с устройством для них индивидуальных тепловых 126 Основы знергосберез1сения пунктов С целью создания независимой системы приготовления горя- чей воды и подачи тепла на отопление. Важнейшим направлением совершенствования теплоснабжения го- родов считается разумная степень его децентрализации, что означает строительство на газе, жидком топливе, электроэнергии новых тепло- источников, приближенных к потребителю тепла, или переход на авто- номные источники теплоснабжения. Децентрализация теплоснабжения позволяет: - уменьшить потери тепла до 40% за счет полного отказа от на- ружных тепловых сетей или сокращения их протяженности; - сократить до 15% потери тепла за счет более полного соответ- ствия режимов производства тепла и его потребления; - сократить затраты на теплоснабжение в сравнении с затратами, необходимыми для строительства, обслуживания и ремонта но- вых теплосетей, ремонта действующих сетей и теплогенераторов; - снизить потери энергии и аварийность в системах теплоснабже- ния; статистика свидетельствует, что 99% аварий происходит в тепловых сетях, а не на ТЭЦ и в котельных; - отказаться от строительства узлов учета и регулирования отпус- ка и потребления тепловой энергии. В республике децентрализация теплоснабжения осуществляется пу- тем перехода к автономным системам, использованию встроенных и пристроенных к зданию котельных, автоматизированных местных блоч- ных или блок-модульных котельных полной заводской готовности, крышных котельных. На промышленных предприятиях в мини-ТЭЦ ре- конструируются бывшие котельные или вводятся новые заводские ТЭЦ. Внедрение автономных источников энергии в жилищно-коммунальном секторе позволяет решить проблему независимого жизнеобеспечения этого сектора экономики, позволяет широко внедрять регулирование энергопотребления непосредственно у потребителей. Децентрализация энергоснабжения, в том числе теплоснабжения, способствует формированию рынка энергоносителей и конкуренции в области энергообеспечения. Потребитель получает возможность выбо- ра производителя и поставщика энергии. В западноевропейских странах накоплен положительный опыт ис- пользования локальных отопительных систем (ЛОС) в многоквартир- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 ных жилых зданиях. ЛОС способствуют снижению энергозатрат в жи- лом фонде. Обычно они включают в себя устройства газового отопле- ния, устройства по сжиганию твердого топлива и устройства, аккуму- лирующие солнечную энергию, т. е. выполняются как комбинированные. Эти компоненты эксплуатируются не одновременно, а в строго опреде- ленные временные отрезки, что позволяет экономить до 30-50% энер- горесурсов по сравнению с централизованными системами теплоснаб- жения. Кроме того, ЛОС привлекательны с экологической точки зрения. Эффективным инструментом энергосбережения является согласо- ванное регулирование теплопотребления, его учет и контроль во всех элементах системы теплоснабжения. Однако ресурс и эффективность регулирования в отдельных элементах различны. Как показали иссле- дования, эффект от вложения финансовых средств в системы регулиро- вания теплоисточника, транспорта и распределения потребителям со- ставляет соответственно 30%, 50% и 20%. Поэтому при параллельном внедрении регулирования теплопотребления во всех элементах тепло- снабжения приоритетным направлением выбрано внедрение средств регулирования на насосных станциях и тепловых пунктах. Насосное оборудование оснащается регулируемым приводом. Существующие центральные тепловые пункты (ЦТП) реконструируются и оснащают- ся регуляторами. При новом строительстве присоединение потребите- лей к тепловым сетям осуществляется по независимым схемам через индивидуальные тепловые пункты (ИТП). В республике с 1995 т. вы- пускаются блочные ИТП, оборудованные приборами учета, регулиро- вания отпуска тепла, насосами, теплообменниками, контрольно-изме- рительными приборами и средствами автоматизации. В этих ИТП предусмотрены регулирование температуры обратного теплоносителя, поступающего из системы отопления потребителя, в зависимости от температуры наружного воздуха, регулирование температуры воды го- рячего водоснабжения, а также возможность перехода на пониженный режим потребления тепла зданием. Последнее мероприятие позволяет экономить до 37% тепла за счет снижения температуры воздуха в нера- бочее время (в выходные, праздничные дни, ночью) в зданиях с перио- дическим пребыванием людей (административные здания, школы, дет- сады, магазины и т. п.). Использование ИТП - путь к организации учета и регулирования потребления тепла в каждом здании. Еще большая эко- 126 Основы знергосберез1сения номия энергии достигается при организации пофасадного и поквартир- ного регулирования жилых домов. Для расширения диапазона ресурса регулирования очень важны ак- кумуляторы тепло- и электроэнергии, способные в часы провалов графи- ков нагрузок в электроэнергетической системе получать и запасать энер- гию в местах ее преобразования или непосредственного потребления. Указанные мероприятия по совершенствованию теплоснабжения городов могут быть эффективны только в комплексе с рассмотренной выше тепловой реабилитацией зданий и соблюдением соответствую- щих теплотехнических норм при новом строительстве. В качестве одного из первых шагов на пути оптимизации и совер- шенствования систем теплоснабжения городские программы энергосбе- режения на нынешнем этапе, как правило, предусматривают обеспече- ние учета выработки и потребления тепловой энергии, внедрение автоматического регулирования в системах отопдения и горячего водо- снабжения. Тепловые пункты и тепловые насосные станции оснащаются современными приборами учета. Производится массовая установка теп- лосчетчиков на вводах теплосетей в жилые дома и общественные здания. Внутригородской транспорт. Жизнь современного города немыс- лима без транспорта, потребляющего значительное количество ТЭР, включая высококачественные нефтепродукты. Транспорт более других отраслей экономики чувствителен к перебоям в снабжении энергией. Однако именно в этом секторе экономики имеются широкие возможно- сти для повышения эффективности использования энергии. Следует различать краткосрочные и долгосрочные программы мероприятий по эффективному энергоиспользованию в транспортном секторе. . Краткосрочные программы направлены на производство и распро- странение транспортных средств, потребляющих минимальное коли- чество энергии, требующих меньших расходов на их содержание и экс- плуатацию. Причем, транспорт - это та область общественной деятельности, в которой может быть наиболее успешно использовано правовое нормативное регулирование для повышения энергоэффектив- ности. Это объясняется значительным числом производителей взаимо- заменяемых видов транспорта и еще большим числом его потребите- лей - владельцев транспортных средств, каждое из которых потребляет относительно небольшое количество энергии. Опыт европейских стран Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 показывает эффективные способы стимулирования энергосбережения на транспорте. Краткосрочные программы включают также комплекс мер по улучшению организации движения в городе. Долгосрочные программы имеют стратегическую направленность, учитывают перспективы развития города, ожидаемые изменения в струк- туре источников энергии в будущем и наиболее прогрессивные тенден- ции в области разработки транспорта. В частности, речь идет о создании транспортных средств, работающих на возобновляемых энергоресурсах, могущих переключаться при эксплуатации с одного вида энергии на дру- гой, о создании современных подземных или надземных видов городско- го транспорта. Такие тенденции диктуются, с одной стороны, целями энер- госбережения, с другой - экологическими требованиями по сохранению чистоты воздушной среды и дефицитом земли в городах. Рассмотрим возможности энергосбережения на транспорте посред- ством изменений его структуры и видов потребляемого топлива. В этой связи проектировщик городских транспортных систем может руковод- ствоваться тремя принципами: • выбирать наиболее функционально подходящие виды транспорта; • использовать облегченные транспортные средства; • обеспечить максимальное увеличение полезной нагрузки транс- портных средств. Чем меньше масса автомобиля, тем меньше расходуемая им энер- гия. В некоторых европейских странах в течение ограниченных перио- дов времени применялись субсидии или налоговые скидки для улучше- ния структуры транспортных средств. Так, в Греции была введена налоговая скидка на новые небольшие автомобили с низким уровнем выбросов при условии вывода из обращения старых машин. Регулиро- ванием налогов на покупку, импорт автомобилей, ежегодной пошлины на них можно стимулировать спрос потребителей на машины с высоко- эффективным использованием топлива, что косвенно ориентирует про- изводителя на выпуск таких машин. Для информирования потребите- лей в ряде стран применяется маркировка новых автомобилей по расходу топлива, к примеру, она обязательна в Великобритании. Распростране«ным инструментом влияния на конъюнктуру авто- мобилей служат также налоги на топливо для двигателей. Цены на топ- ливо влияют на решение потребителя о выборе того или иного типа 126 Основы знергосберез1сения автомобиля и, в свою очередь, стимулируют производителя на выпуск соответствующих машин. Известно, что транспортные средства на ди- зельном топливе имеют меньший расход топлива, чем транспортные средства на бензине, особенно при работе в городском режиме. Для их большего распространения в Европе было применено дифференциро- ванное налогообложение на бензин и дизельное топливо. Имели значе- ние и более низкие цены на дизельные автомобили. В городах все большее развитие будет получать электрифициро- ванный транспорт как более экологически чистый. Перспективными с точки зрения сбережения нефтепродуктов и экологии являются элект- ромобили, использующие электрическую энергию, которая может быть получена как от аккумуляторов, так и в результате прямого преобразо- вания возобновляемых видов энергии, например, солнечной. КПД тя- говой установки электромобиля составляет 25-30%, в то время как КПД двигателя внутреннего сгорания -15-20%. Научно-экспериментальные изыскания по разработке электромобилей активно проводятся во мно- гих странах. Проблемы ценности городской земли и загрязнения воздуха выб- росами автомобилей при сжигании органического топлива заставляют думать о развитии подземного транспорта. Его создание требует 10-20 лет, начиная с этапа технико-экономического анализа до начала эксплу- атации, еще 10-20 лет необходимо для выхода транспортной системы на полную проектную мощность. Поэтому оценка эффективности ис- пользования энергии при принятии решений о сооружении подобных крупнозатратных транспортных систем должна производиться в стра- тегическом контексте с учетом располагаемых городом в перспективе видов энергоресурсов, роста их потребления и дальнейшего развития города. В качестве меж- и внутригородского вида современного транс- порта может рассматриваться вертолетное движение. Значительный потенциал энергосбережения содержится в органи- зации движения транспорта в городе, в ее оптимизации. Объем потреб- ления энергии на транспорте непосредственно связан с планировкой города, его компактностью, расположением его районов, объектов наи- большего посещения. Поэтому важно оптимально организовать систе- му магистралей, главных и второстепенных дорог, транспортных раз- вязок, регулирования скоростей с помощью светофоров и дорожных Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 знаков, предусмотреть возможности рациональных проездов, хорошее состояние дорог, качественное техническое обслуживание транспорт- ных средств. Ограничения скорости существуют во всех странах практически для всех типов дорог Они нужны по условиям безопасности, но, кроме того, позволяют экономить топливо, С учетом максимальной экономии топлива должны организовываться в современных городах системы сто- янок транспортных средств, гаражей, маршрутов и остановок городс- кого общественного транспорта, станций технического обслуживания и бензозаправочных станций. Энергоэффективность использования транспортного средства в го- родских условиях сильно зависит от индивидуального умения и навы- ков вождения с наименьшим расходом топлива. В некоторых европейс- ких странах при проведении экзамена на получение водительских прав осуществляется проверка качества вождения с позиций эффективного использования топлива. Важно, чтобы каждый водитель регулярно на- блюдал и вел учет потребления топлива. Это позволяет ему оценить возможную экономию денежных средств и стимулирует на рациональ- ное пользование транспортным средством. Директива ЕС требует ежегодной проверки состояния транспорт- ных средств, в том числе определения характеристик выбросов. В неко- торых случаях национальные требования включают и оценку качества и эффективности использования топлива. Системы освещения. На освещение в Беларуси расходуется 10- 13% от общего потребления электроэнергии. Анализ структуры потреб- ления по отраслям показывает, что на промышленность приходится 29%, жилищный сектор - 26%, административные и общественные здания - 20%, уличное освещение - 1 2 % всего объема потребления. Таким обра- зом, 80-90% электроэнергии на нужды освещения расходуется на тер- •ритории городов и населенных пунктов. В организации энергоэффек- тивного освещения городских объектов производственной и непроизводственной сферы, жилых зданий, территории городов, име- ется значительный потенциал энергосбережения за счет перехода к энер- гоэффективному освещению. Энергоэффективное освещение означает устройство систем осве- щения и организацию их функционирования таким образом, чтобы при 126 Основы знергосберез1сения обеспечении требуемых нормами количественных и качественных ха- рактеристик освещения потреблялось минимальное количество элек- троэнергии. Исполнение этих условий закладывается в первую оче- редь при проектировании освещения путем рационального сочетания естественного света через световые проемы и искусственного - от ос- ветительных установок, общего и локального освещения, выбора оп- тимальной схемы электрической сети освещения, количества, типов и мощности источников света, их размещения, выбора светильников и пускорегулирующей аппаратуры. Сочетание хорошего естественного освещения за счет оптимальных количества, размещения, размеров оконных проемов, фонарей в потолочных перекрытиях и регулируе- мого искусственного освещения может обеспечить анергосбережение до 30-70%. Потребность в искусственном освещении уменьшается при светлых интерьерах в помещениях, которые создают ощущение более светлого пространства. Необходимо подчеркнуть взаимосвязь между нормами на уровни освещения и потенциалом энергосбережения. Нормы устанавливаются по условиям зрительной работы в результате санитарно-гигиенических исследований, зачастую не являются оптимальными и периодически подвергаются изменениям. Совершенствование действующих норм в направлении более точной адаптации к психоф115иологическим харак- теристикам человека, его практическим нуждам и учета современных конструктивных решений систем освещения содержит значительный резерв экономии энергоресурсов. Все более широкое применение находят системы автоматического управления включением, отключением светильников и автоматическо- го регулирования освещенности, а также энергоэкономичные источни- ки света. Зарубежный опыт свидетельствует, что автоматизация осве- щения позволяет снизить энергопотребление на 30-50%. В Республике Беларусь налажено и развивается производство электронных и элект- ромагнитных пускорегулирующих аппаратов для люминисцентных ламп, энергоэкономичных ламп и осветительной арматуры, устройств автоматического управления освещением: фотореле, приборов регули- рования светового потока, инфракрасных датчиков. В таблице 7.7 перечислены применяемые сегодня типы ламп и даны их некоторые характеристики. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 Таблица 7.7. Тип лампы Характеристики 1. Накаливания Световая отдача - 7-20 Лм/Вт (5%); ПД - 10 - 13%; срок службы — 800—1000 ч.; просты в изготовлении; не нужно пускорегулирующих аппаратов (ПРА). 1.2. Накаливания галогенные энергосберегающие Световая отдача - 20-30 Лм/Вт (13 - 25%); энергопотребление в 2—2,5 раза меньше, чем у ламп накаливания, лучший спектр излучения; для локального и общего освещения жилых и административных помещений, офисов, рабочих мест. 2. Газоразрядные Световая отдача в 2—3 раза выше, чем у ламп накаливания, лучше цветопередача, срок службы в 5—10 раз выше, более экономичны, но дороже, нужны ПРА. 2.1. Люминесцет-ные Световая отдача — до 60 Лм/Вт, экономичнее ламп накаливания в 2,5—3 раза, более гигиеничный спектр, срок службы — 5000 ч,, пожаробезопасные. 2.2. Люминесцентные компактные Энергопотребление в 6—7 раз меньше, чем у ламп накаливания при одинаковой освещенности, пока относительно дороги. 2.3. Натриевые низкого давления Световая отдача - 140-180 Лм/Вт (27%); недостатки: большие размеры, монохроматический свет, что ограничивает применение. 2.4. Натриевые высокого давления Световая отдача - 100-120 Лм/Вт (29%); широкий диапазон применения— от уличного освещения до освещения промышленных зданий. 2.5. Ртутные высокого давления Световая отдача — 44—57 Лм/Вт (15%), высокая единичная мощность. 2.6. Металлогалоидные высокого давления Световая отдача - 85-100 Лм/Вт (23%), благоприятный спектр излучения. Совокупность осветительной арматуры с лампами называется све- ^ ь н и к о м . Известны недостатки люминесцентных ламп: холодное Свечение, стробоскопический эффект, шумы, значительные конструк- Т«вные габариты. С появлением около десяти лет назад электронных 126 Основы знергосберез1сения пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) возникла возможность созда- ния более энергоэкономичных светильников с компактными люминес- центными лампами (КЛЛ). Сокращение расхода электроэнергии и по- вышение КПД лампы происходит в результате повышения напряжения питания частотой 20 кГц; многократное увеличение светоотдачи по- верхности осветительного прибора позволяет уменьшить его габари- ты. Срок службы лампы достигает 8000 часов. Компактная лампа мощ- ностью 10 Вт обеспечивает такую же освещенность, что и обычная лампа накаливания мощностью 50 Вт. Срок окупаемости ККЛ состав- ляет 1-2 года. Значительную экономию электроэнергии, на 10-30% могла бы дать широкая замена ламп накаливания люминесцентными в жилых домах, общественных и промышленных зданиях. В промышленности массо- вая замена люминесцентных ламп натриевыми лампами высокого дав- ления могла бы снизить электропотребление на освещение на 20-50%. Безусловно, эти мероприятия требуют определенных инвестиций и мо- гут быть осуществлены постепенно в течение 15-20 лет. Количество энергии, используемой для освещения улиц, площадей города, подъездов жилых зданий, можно сократить в два раза за счет его регулирования в зависимости от времени суток и присутствия лю- дей, оптимального подбора количества, типов и мощности светильни- ков. Очевидно, в 2-3 часа ночи город не должен освещаться так же как в 10-11 вечера. В подъездах посредством автоматических выключате- лей свет может отключаться сам через определенное время после вклю- чения. Для автоматического включения и выключения осветительных устройств на запрограммированный промежуток времени применяют- ся электронные управляющие устройства - таймеры. До 50% электро- энергии позволяет сэкономить использование датчиков движения, чувствительных к инфракрасному излучению человека, в системах уп- равления освещением жилых и вспомогательных помещений; коридо- ров, лестничных площадок. С точки зрения энергосбережения, важна оптимизация рекламного освещения городов. Правильная эксплуатация систем освещения: своевременные ремонт и профилактика, периодическая замена ламп, мытье оконных стекол и чистка светильников, отключение их в светлое время суток и в отсут- ствии людей - весьма существенна для экономии электроэнергии. По- Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 требление энергии на освещение можно сократить на 10-15% путем своевременного отключения неиспользуемых ламп, уменьшением их числа и заменой. Утилизация мусора. Городской мусор, твердые бытовые и про- мышленные отходы - неизбежный спутник существования городов. В среднем на одного жителя в год в городах России, Беларуси накаплива- ется 200-300 кг мусора, а США, Швеции, других западных стран - 480- 700 кг Резко растут площади отчуждения под санкционированные и несанкционированные свалки. Природные системы уже не способны поглощать естественным образом городские отходы. Появились меж- дународные отношения купли-продажи отходов, в том числе токсич- ных и радиоактивных, что чревато не только экономическими, но и по- литическими осложнениями. Обычное сжигание и вывоз отходов в отвалы, хвостохранилища, на свалки - опасный источник загрязнения атмосферного воздуха, почв, поверхностных и подземных вод, расте- ний, угроза инфекционных заболеваний. Это угроза здоровью как на- стоящего, так и будущих поколений. Во всех странах стараются решить проблему утилизации мусора. На международном уровне усиливается движение за устойчивое развитие окружающей среды. Решение про- блемы осуществляется по следующим направлениям: • минимизации образования отходов по количеству и вредности, т. е. создание малоотходных и безотходных технологий; • разработка и внедрение эффективных технологий обезврежива- ния и переработки отходов, включая их утилизацию для произ- водства топлива, тепловой и электрической энергии; • организация контроля и мониторинга влияния отходов на состо- яние окружающей среды и здоровье населения. Это задачи, которые решают ученые и инженеры, городские влас- ти, власти отдельных государств на законодательном и исполнитель- ном уровнях. Это задачи, требующие согласованных действий на меж- дународном уровне. Процессы переработки городских отходов начинаются с органи- зации их сбора и сортировки. Здесь представляют практический ин- терес домашние мусоросборники с отделением органических отхо- дов и мусоропровод с сортировкой и уплотнением мусора, 4"ерметичные устройства для сжигания мусора в домашних условиях 126 Основы знергосберез1сения С последующим уплотнением золы, вакуумные системы, автомати- чески удаляющие отходы из отдельных зданий в центральные при- емные пункты. Предлагается двухступенчатая система сбора, переработки отходов: доставка на расположенные в черте города перерабатывающие заводы (производительностью 25-30 тыс. т мусора в год на 300 тыс. жителей), где отходы сортируются, измельчаются, прессуются, из них извлекают- ся полезные продукты, остатки отходов отправляются на свалки или последующую утилизацию. Утилизация отходов для энергетических целей может осуществлять- ся в установках по получению биогаза (в результате анаэробного разло- жения органических) и последующего его сжигания для производства тепловой и электрической энергии непосредственно на свалках городс- ких отходов или на специальных заводах. Так, 1 тонна твердых быто- вых отходов (ТБО) может дать городу около 1 Гкал тепловой энергии, т.е. сэкономить 150 кг топлива. Объем остатков после сжигания не пре- вышает 5% первоначального объема мусора. Разработано много отече- ственных и зарубежных технологий термической переработки ТБО: сло- евое сжигание, сжигание в топке с кипящим слоем, сжигание при высокой температуре, гидрогенизация, пиролиз. Однако стоимость сжи- гания городского мусора с учетом очистки отходящих газов и утилиза- ции их тепла пока обходится весьма дорого, что затрудняет внедрение этих технологий. На сегодня наиболее экономичным признано сжига- ние отходов в топках котлов ТЭС в качестве присадки к основному топливу (предпочтительна доставка в спрессованном виде с близ рас- положенных заводов по переработке мусора) и в городских теплофика- ционных котельных для выработки низкотемпературного пара, непос- редственного обогрева зданий и кондиционирования воздуха. На части мусороперерабатывающих заводов основное производство заключает- ся в переработке ТБО в органическое сельскохозяйственное удобрение (компост), попутно крупная фракция ТБО сжигается в котлах как топ- ливо для получения тепловой энергии и используется теплота уходя- щих дымовых газов. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии 233 7. 6. Э Н Е Р Г О С Б Е Р Е Ж Е Н И Е В Б Ы Т У Коммунально-бытовой сектор экономики является одним из круп- нейших потребителей топлива, тепловой и электрической энергии. Со- временный быт немыслим без энергетических услуг: - комфортные условия жизни людей обеспечиваются освещени- ем, отоплением, вентиляцией, бытовыми электрическими при- борами и устройствами, кондиционированием и т.п. - бытовые коммуникации, информационно-развлекательный сер- вис осуществляются с помощью телефонов, телевизоров, магни- тофонов, компьютеров и т.д. В силу своего географического расположения Беларусь относится к странам с относительно холодным климатом. Продолжительность «отопи- тельного периода» составляет около 200 дней, что определяет значитель- ную долю энергозатрат на отопление. На бытовом уровне потребляется 30% от всего количества топлива, расходуемого республикой. Потребляе- мая жилипщо-коммунальным сектором тепловая энергия используется для отопления домов - 60-70% и горячего водоснабжения - 30-40%. К сожалению, бытовое энергопотребление в нашем государстве весь- ма неэффективно. Для отопления и горячего водоснабжения квартиры среднестатистической белорусской семьи из 3-4 человек ежегодно на ТЭС или котельных сжигается около 2 тонн нефти. Кроме того, ею потребля- ется 1200-1800 кВт ч электроэнергии в год. Эти цифры в 1,5-2 раза выше, чем в индустриально развитых европейских странах с сопоставимым кли- матом при значительно более низком энергетическом комфорте из-за не- эффективного распределения и использования энергии. Энергетический комфорт во многом определяет качество жизни населения той или иной страны. В современном мире оценка качества жизни все больше смещается от материале- и энергоемких бытовых приборов и устройств: нагревательных печей, ламп накаливания, энер- гоемких холодильников - к энергоэкономичным приборам: микровол- новым печам, газоразрядным осветительным установкам, батарейной радио-, телеаппаратуре и т. п. Таким образом, очевидны наличие значительного потенциала энер- госбережения на бытовом уровне, прежде всего по тепловой энергии, и 126 Основы знергосберез1сения необходимость его активной реализаций как с целью экономии ТЭР, так и для повышения качества жизни белорусов. Для решения этих за- дач, согласно Государственной программе «Энергосбережение», пре- дусмотрен и проводится целый комплекс долгосрочных и краткосроч- ных мероприятий. Обязательными условиями успеха их решения являются следующие: • психологическая настроенность и желание населения экономно расходовать энергоресурсы; • знание способов энергосбережения и умение их использовать в повседневной жизни; • людей рачительное отношение людей к пользованию энергети- ческим комфортом на подсознательном уровне, внутренняя дис- циплина бережного энергопотребления. Если первые два условия могут быть обеспечены в относительно ю)- роткие сроки благодаря государственному экономическому и организаци- онно-административному стимулированию, информационно-образователь- ным мерам, то осуществление последнего условия требует длительного времени, так как предполагает формирование у человека с самого детства определенных культуры поведения и привьиек, обусловленных заботой о будущем энергетическом и экологическом благополучии нашей планеты. Именно поэтому в республике организована и совершенствуется много- ступенчатая система образования в области энергосбережения, постоянно проводится информационно-рекламная работа. В значительной мере существующий потенциал энергосбережения в жилищно-бытовом секторе может быть реализован за короткое время самими жильцами с помощью простых, недорогих и эффективных спо- собов, представленных в таблице 7.8. Реальный потенциал экономии теплопотребления в жилых зданиях составляет 40-50%, причем поло- вина этой экономии осуществима за счет снижения потерь тепла непос- редственно в квартирах и приводит к улучшению микроклимата в них. Уделим внимание практическим приемам правильного пользования электробытовыми приборами для повышения их энергетической эффек- тивности. При приготовлении пищи или кипячении воды целесообразно выключать конфорки несколько раньше окончательной готовности или закипания воды, это позволяет сэкономить до 20% электроэнергии за счет тепловой инерции раскаленной конфорки. Более экономично пользоваться Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энергии 23S электрочайниками, электрокофеварками, яйцеварками, печами СВЧ и т п которые имеют КПД в 1,5-1,8 раза выше, чем обычные газовые и элек- трические илиты. При приготовлении нескольких блюд можно сберечь Таблица 7.8. СПОСОБ МЕРОПРИЯТИЯ РЕЗУЛЬТАТ Снижение тепловых потерь сквозь оконные, дверные проемы и притворы, на нагрев поступающего извне холодного воздуха Устранить щели, неплотности ватой, герметиком, монтажной пеной; утеплить дверные и оконные рамы толстой бумагой, липкой лентой, завесить окна и балконные двери толстыми занавесками, но не закрывать ими радиаторы; укрепить прозрачную полиэтиленовую пленку на окнах (тройное остекление) или установить стеклопакеты; остеклить лоджию или балкон; установить регулируемые решетки на вентиляционных каналах или закрыть частично вентиляционные отверстия в туалете, ванной, на кухне плотной бумагой или картоном. Потери тепла снижаются на 20-25% 15-35% Повышение теплоотдачи отопительных приборов Установить о т р а ж а ю щ и й экран за радиатором и под подоконником из блестящей пленки, алюминиевой фольги, между экраном и стеной положить теплоизолирующий слой из войлока; установить краны, термо- регуляторы на радиаторах, периоди- чески очищать их от пыли; изолировать трубы горячей воды войлоком или пенистым материалом; не загораживать радиаторы мебелью, |Коврами, ш т о р а м и и т.п. Экономия тепла, улучшение микроклимата в помещении Снижение потребления электроэнергии Соблюдать дисциплину отключения осветительных приборов, применять их рациональное размещение и сочетание; рациональное пользование бытовыми электроприборами; использовать энергосберегающие лампы, современные бытовые приборы: электрочайники, кофеварки, печи СВЧ и т.п.; периодически размораживать холодильник (морозильник), разместить его в холодном месте кухни, класть в него только охлажденные продукты Экономия электроэнергии на 15-35% 30-40% 3-: 126 Основы знергосберез1сения Продолжение таблицы 7.8. СПОСОБ МЕРОПРИЯТИЯ РЕЗУЛЬТАТ Уменьшение расхода воды Устранить течи в кранах и трубах, не оставлять краны открытыми, использовать рациональный напор струи; мыть посуду в емкости с водой моющим средством, а не под струей; принимать дуп! вместо ванны; кипятить воды не больше, чем нужно; соединить выход раковины умывальника с бачком унитаза Экономия воды, электроэнергии, тепла Учет, регулирование расхода энергии Установить счетчики электроэнергии, тепла, газа, воды, терморегуляторы Экономия ЭР 30-50% от 10 до 30% электроэнергии, если использовать еще не остывшие кон- форки для предварительного нагрева воды, используемой в приготовляе- мых блюдах, если пользоваться предварительно отстоявшейся водой ком- натной температуры, а не холодной (8-10 °С) прямо из-под крана, если во время готовки накрывать кастрюлю крышкой. Все крупы имеет смысл замачивать с вечера, залив горячей водой, накрыв плотно крышкой, - это также сэкономит расход энергии на приготовление. Добиться значительной экономии электроэнергии можно при ра- зумном сочетании общего и локального (местного) освещения на рабо- чем столе, в гостиной для просмотра телевизионных программ, у зер- кала в прихожей и т.п. Хорошо предусмотреть возможность включения части ламп в светильниках, автоматического отключения освещения при выходе из комнаты, использовать современные энергосберегающие лам- пы. К ним относятся, например, компактные люминесцентные лампы КЛЛ, которые потребляют в 6-7 раз меньше электрической энергии по сравнению с лампами накаливания при одинаковой освещенности. Для любых типов ламп светоотдача увеличивается с увеличением мощнос- ти. Использование нескольких ламп малой мощности вместо одной мощной лампы в осветительных устройствах требует больше энергии. Так, 4 люминесцентных лампы по 20 Вт дают 2/3 света, который можно получить от двух ламп по 40 Вт, или 4/7 света, которьй дает одна лампа 75 Вт. Действенным инструментом стимулирования экономии энергоре- сурсов в жилом секторе послужило Постановление Совета Министров от 7 июля 1994 г «О введении приборного учета расхода газа, воды и Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 тепловой энергии в домах жилищного фонда республики», которое обя- зало оснащать вновь вводимое и капитально ремонтируемое жилье при- борами группового и индивидуального учета. Счетчик оказывает пси- хологическое действие: когда платишь за реально потребленное количество воды, газа, тепла, осознаешь, что оно могло бы быть мень- пшм, и думаешь о возможностях экономии. К мощным организационно-экономическим инструментам повыше- ния энергоэффективности бытовых приборов и устройств относится их маркировка (лейблирование) по уровню удельного энергопотребления. Цена на товары назначается в зависимости от маркировки и регу- лирует поведение производителя и потребителя на рынке; стимулирует производителя на выпуск более энергоэкономичного оборудования, а потребителя - на его приобретение. Кроме того, маркировка энергоэф- фективности позволяет населению ориентироваться в широкой номен- клатуре бытовой техники. В странах Европейского Союза все холодильники подразделяются на 7 категорий экономичности: А, В, С, D, Е, F, G. Холодильники катего- рии А и В являются высокоэффективными и потребляют в год около 300 кВт-ч электроэнергии. Холодильники категории G имеют самую низ- кую эффективность. Холодильники «Атлант» минского завода соответству- ют среднеевропейскому стандарту и отвечают категории С. Имея в виду, что в Беларуси на долю холодильников и морозильников приходится 30- 40% общего расхода электроэнергии в быту, переход на выпуск холодиль- ной бытовой техники категории А даст экономию около 170 ООО т.у.т. РЕЗЮМЕ 1. Системы энергообеспечения предприятия (фирмы): топли- во-, электро-, теплоснабжения, обеспечения сжатым возду- хом, технологической и питьевой водой, конечного энергопот- ребления, во всех элементах этих систем есть потенциал энергосбережения: технологического - оптимизация техноло- гических процессов, конструкций и режимов производственно- го оборудования, структурного - оптимизация структур энерго- 126 Основы знергосберез1сения носителей, компонентов систем энергохозяйств, сырья, техно- логий, производственного оборудования, номенклатуры продук- ции (услуг). Два параллельных процесса управления энергоис- пользованием: внешнее - посредством правовых, экономичес- ких, финансовых, административных механизмов через государ- ственные органы энергосбережения; внутреннее - в рамках рен- табельности предприятия. Государственная программа «Энер- госбережение» определила приоритетные технические направ- ления повышения эффективности энергоиспользования в Рес- публике Беларусь. 2. Децентрализация и развитие малой энергетики, т.е. строи- тельство малых и мини-ТЭЦ, модернизация котельных, восста- новление малых ГЭС, применение парогазовых и газотурбинных установок - одно из основных направлений энергосбережения в энергетическом секторе. 3. Энергетические аудиты и обследования - основной инструмент энергетического менеджмента на всех его уровнях: националь- ном, отраслевом, региональном, городском, предприятия. Их цель - выявить источники энергосбережения, оценить потенци- ал энергосбережения и разработать программу ЭСМТс приори- тетами их внедрения. В Республике Беларусь обязательному энер- гообследованию каждые 5 лет подлежат предприятия, учреж- дения, организации с потреблением ТЭР более 1,5 тыс. т.у.т. в год. 4. АСКУЭ предприятий обеспечат технический учет и оптими- зацию их внутренних энергопотоков по подразделениям, объек- там и коммерческий учет для объективных денежных расчетов за ЭР с предприятими-поставщиками; в жилищно-коммуналь- ном хозяйстве - автоматизацию сбора данных с приборов учета в жилых домах и учетно-управленческой деятельности городс- ких коммунальных служб, коммерческие отношения между по- ставщиками и коммунальными потребителями на основе ре- альных энергозатрат, технический учет и регулирование по- требления всех видов ЭР. Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 5. Энергосбережение - один из основных критериев при приня- тии решений на всех этапах градостроительства и организа- ции городской жизни, начиная с планировки, проектирования и кончая эксплуатацией жилищного фонда, городских инфраструк- тур и регулирования ритма городской жизни; городские програм- мы энергосбережения включают широкий спектр действий и си- стематическую работу городских мэрий и служб, коллективов предприятий и организаций, повседневных усилий каждого горо- жанина. Приоритеты в городах Беларуси: энергосберегающее градостроительство, термореабилитация зданий, оптимизация теплоснабжения, внутригородского транспорта, энергоэконо- мичное освещение, утилизация мусора. 6. Совершенствование теплоснабжения предусматривает: • реконструкцию и модернизацию систем централизованного теп лоснабжения; • децентрализацию теплоснабжения; • регулирование режимов теплопотребления во всех элементах си стем теплоснабжения. 7. Мероприятия по энергосбережению на транспорте: распрост- ранение транспортных средств, требующих минимального коли- чества энергии, меньших расходов на обслуживание; правовое нор- мативное регулирование для повышения энергоэффективности; улучшение организации движения в городе. 8. Условия реализации Государственной программы «Энергосбе- режение»: государственное экономическое и организационно- административное стимулирование, информационно-образова- тельные меры с целью воспитания психологии, культуры, на- выков бережного энергопотребления в повседневной жизни. Приборный учет расхода газа, воды и тепловой энергии в домах жилищного фонда оказывает психологическое действие на по- требителей. 126 Основы знергосберез1сения К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е В О П Р О С Ы и З А Д А Н И Я 1. Назовите основные системы энергообеспечения предприятия (фир- мы) и их основные элементы. 2. Что такое технологическое и структурное энергосбережение на предприятии (фирме)? 3. Как осуществляется управление энергообеспечением предприятия, какие существуют возможности оптимизации энергозатрат? 4. Какие технические направления повышения эффективности энер- гоиспользования признаны приоритетными в Республике Беларусь? 5. Что означает децентрализация энергоснабжения и зачем она нужна? 6. Что такое малая энергетика? Каковы ее преимущества? 7. Какие есть способы повышения эффективности котельных? 8. Какие Вы знаете энергосберегающие решения в отношении комп- рессорных установок и холодильной техники? 9. Что такое тепловой насос, для чего он служит? 10. Что такое электропривод, какие Вы знаете энергосберегающие воз- можности в отношении электроприводов? 11. Что такое энергетические аудиты и обследования, каковы их цели и порядок проведения? 12. Что собой представляют АСКУЭ предприятий, какой может быть их структура, какие функции они выполняют? 13. Какое значение имеет первичный приборный учет энергии, с помо- щью каких приборов он осуществляется по различным видам энер- гоносителей? 14. В чем суть современной концепции рационального использования энергии в городах и населенных пунктах? Какие приоритеты в об- ласти энергосбережения приняты в городах Беларуси? 15. Что такое санация и термореабилитация жилого фонда? Глава 7. Прикладные проблемы эффективного использования энерр,,,. 211 16. Назовите основные направления и технические решения совер- шенствования системы теплоснабжения городов, предприятий, жилых домов. 17. Какие Вы знаете пути энергосбережения на городском транспорте? 11. Как может решаться проблема утилизации мусора в городах и на- селенных пунктах? 12. Какие Вы знаете способы экономии энергии в быту? Подумайте и предложите хотя бы одно энергосберегающее решение в своей квар- тире, подсчитайте его экономический эффект. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Государственная программа Республики Беларусь «Энергосбереже- ние»: Основные направления и первоочередные меры. - Минск: Комитет «Белэнергосбережение», 1995. - 52 с. 2. Системы производства и распределения энергоносителей промыш- ленных предприятий: Учеб. пособие / Под общ. ред. А.П. Несенчу- ка. - Мн.: Выш. шк., 1989. - 279 с. 3. Анчарова Т.В., Гамазин С.В., Шевченко В.В. Экономия электроэнер- гии на промышленных предприятиях. / Под ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1990. - 142 с. 4. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии в промыш- ленности: Справочник. - М.: Энергия, 1978. - 120 с. 5. Смит Т. Эффективное использование электроэнергии: Пер. с англ. - М.: Энергоиздат, 1981.-400 с. 6. Гуртовцев А.Л. Комплексная автоматизация энергоучета в котель- ных, на промышленных предприятиях и их хозяйственных объек- тах./Серия статей. // Энергоэффективность. - N 5-12. - 1998. 7. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяй- ства: В 5 кн. / Под ред. В.А. Веникова. - Кн. 2. Энергосбережение в электроприводе / Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А.О. - М.: Высшая школа, 1989. - 127 с. 126 Основы знергосберез1сения 8. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энер- горесурсов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с. 9. Энергосберегающие технологии в СССР и за рубежом. / Под общ. ред. С.Н. Ятрова. - М., 1990. 10. Жидович И.С. Тепловые насосы для теплоснабжения: Основные положения. Применение тепловых насосов на промышленных пред- приятиях. Применение тепловых насосов для теплоснабжения объектов жилищно-коммунального хозяйства. // Энергоэффектив- ность. -N 8, 9, П. - 1998. ГЛАВА 8. ЭКОЛОГИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ: возможность не сооружать новые энергообъекты, снижение антропогенных выбросов в атмосферу, сохранение гидросферы, устранение риска аварий; пути компенсации, устранения экологических последствий энергопользования НЕТРАДИЦИОННЫЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ: сравнительная классификация; биотопливо, гидроэнергоресурсы, ветроэнергоресурсы, солнечная энергия, геотермальные ресурсы, твердые бытовые отходы ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ: определение, классификация, способы и средства утилизации МЕСТНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА: общая характеристика для РБ, древесные отходы, нормативно-правовая база и экономические механизмы использования ЦЕЛИ Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии: 1. Доказат ь связь между энергосбережением и экологией: рассказат ъ о негативном влиянии энергоиспользования на окружающую среду, экологических эффектах энергосбережения и путях компенсации, устранения экологических последствий энергоиспользования. 2. Дать характеристику нетрадиционных возобновляемых источников, указать их значение и условия применения в Республике Беларусь. 126 Основы знергосберез1сения 3. Рассказать о вторичных ЭР, способах и средствах их утилизации. 4. Рассказать о наличии местных видов топлива в Беларуси, их значе- нии и условиях вовлечения в топливно-энергетический баланс эко- номики нашей республики. 8. 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Как правило, любое энергосберегающее решение влечет за собой положительные экологические эффекты. Поэтому при принятии реше- ний о целесообразности затрат на энергосберегающие мероприятия и определении их приоритетов необходимо производить количественную оценку экологических эффектов [3, И, 12]. Рассмотрим, в чем заключа- ется значение энергосбережения для сохранения здоровья и среды оби- тания человека. Первый эффект энергосбережения связан с возможностью не сооружать новые топливные базы, инфраструктуры топливообес- печения, энергопроизводящие источники, сети транспорта и рас- пределения энергоносителей. Производство электрической и тепло- вой энергии на электростанциях, в котельных оказывает весьма существенное вредное воздействие на окружающую среду, которое зак- лючается в выбросе в атмосферу вредных веществ, тепловом загрязне- нии окружающей среды, повышении радиоактивного фона, отчужде- нии земли под энергообъекты. Доставка энергии потребителям связана с отчуждением значительных территорий, нарушением природных лан- дшафтов, среды обитания животных и птиц, электромагнитными излу- чениями и акустическими шумами от линий электропередачи ультра- и сверхвысокого напряжения. Кроме того, неизбежен риск нарушений нормального функционирования энергетических объектов и комплек- сов, возникновения на них чрезвычайных ситуаций и аварий, послед- ствия которых при современных мощностях энергоустановок и интен- сивностяи энергопотоков могут носить глобальный характер. В настоящее время электростанции Беларуси работают на мазуте и природном газе, при сжигании которых в атмосферу поступают газооб- Глава 8. Экология энергосберезкения 249 разные токсичные выбросы окислов серы SO^ и азота N0^, а также мел- кие твердые частицы золы (порошкообразного негорючего остатка, об- разующегося при полном окислении горючих элементов, термического разложения и обжига минеральных примесей). Оксиды серы и азота, соединяясь с атмосферной влагой, образуют слабые растворы кислот и выпадают в виде «кислотных дождей», под воздействием которых происходит закисление почв и увеличение кис- лотности вод поверхностных водоемов, что наносит ущерб сельскому, рыбному, лесному хозяйствам. Кислотные дожди усиливают коррозию и разрушение строительных материалов и т.д. Проблему кислотных дождей нельзя решить на национальном уровне, необходимы согласо- ванные действия всех стран. Твердые частицы, содержащиеся в выбросах ТЭС, улавливаются такими устройствами, как мокрые скрубберы, электрофильтры и т.д. Эти способы достаточно дороги. Что касается окислов серы и азота, то на сегодня пока не создано эффективных и дешевых очистителей. Для снижения концентраций серы и азота в местах расположения электро- станций до предельных значений строятся высокие дымовые трубы (200-300 м) для рассеивания вредных веществ на значительной высоте, которые являются очень дорогими сооружениями. При авариях на ТЭС в реки, озера могут попадать мазут, радиоактивные выбросы, угольная пыль и т. д. ГЭС также отрицательно воздействуют на окружающую среду. Пло- тины малых ГЭС Беларуси сооружаются в равнинных местностях, при этом значительные площади земли занимают мелководные водохрани- лища. Вода в них интенсивно прогревается солнцем, создавая условия для роста сине-зеленых водорослей, которые гниют, заражая воду и ат- мосферу. Это отрицательно влияет на судоходство, рыбное хозяйство. Сооружение АЭС сегодня, к сожалению, связано с нерешенными проблемами безопасности, с вероятным риском катастроф, чреватых гло- бальными последствиями для огромных территорий, с проблемами за- хоронения радиоактивных отходов и консервации станции после окон- чания расчетного срока службы. Накопление углекислого газа СО^, метана и др. газов в атмосфере из-за сжигания огромного количества органических топлив (угля, не- фти, природного газа) в энергопроизводящих и энергопотребляющих 126 Основы знергосберез1сения установках - одна из основных причин парникового эффекта. Слой пар- никовых газов не пропускает солнечное тепло обратно в космос, и сред- няя температура приземного слоя атмосферы постепенно повышается, что приведет к перераспределению осадков, увеличению числа засух, к затоплению значительных территорий и к глобальным изменениям кли- мата, которые повлекут разрушения сельского, водного, лесного хо- зяйств, энергетических, транспортных и др. производственных систем. Будет нанесен непоправимый ущерб здоровью людей. К наиболее заг- рязняющим в этом отношении отраслям относятся топливно-энергети- ческая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная. Автомо- бильный транспорт - один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом. Автомобильными двигателями выделя- ется в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводо- родов и 30% оксидов азота. В крупных городах доля загрязнения возду- ха автотранспортом достигает 70-80% от общего уровня загрязнения, что сильно сокращает среднюю продолжительность жизни населения. Еще большую опасность для здоровья представляет так называемый фотохимический туман, возникающий в результате сложных фотохи- мических превращений смеси оксида углерода, углеводородов и окси- дов азота в вещества, значительно более токсичные, чем исходные ат- мосферные загрязнения. Этот туман с влажностью около 70% получил название смога. В этой связи вторым важнейшим экологическим эф- фектом энергосбережения является снижение антропогенных выб- росов парниковых и загрязняющих газов за счет экономии энергии, внедрения новых энергосберегающих технологий и оборудования в про- изводствах указанных отраслей экономики. Вредные для человека и природы антропогенные выбросы в атмос- феру могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстоя- ния. В конце 1977 г в городе Киото был подписан протокол об уменьше- нии эмиссии парниковых газов, диоксвда серы и др. в 2010 г по сравнению с 1990 г в среднем на 5%, и с целью выполнения этой задачи были рас- пределены задания в процентном отношении среди государств. Третьим эффектом энергосбережения является сохранение гид- росферы. Беларусь имеет густую речную сеть, десятки тысяч водоемов: озер разной величины, прудов, водохранилищ. Однако водообеспечен- ность общим стоком на одного жителя в республике составляет 6,4 км\ Глава 8. Экология энергосберезкения 249 что в 3 раза ниже, чем в целом по СНГ. Использование воды на произ- водственные и хозяйственно-бытовые цели неуклонно растет. Основ- ными источниками загрязнения водоемов и водотоков вредными веще- ствами и избытками тепла являются энергоеёмкие производства предприятий черной, цветной металлургии, химической, нефтехими- ческой, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности, бытовые сточ- ные воды. Экономия сжигаемого топлива, энергоносителей приводит к уменьшению загрязнения гидросферы. Большое значение имеет повы- шение уровня очистки воды на предприятиях, но даже очищенные сточ- ные воды ухудшают качество природных вод. Самостоятельный аспект влияния энергетики на экологическое равновесие естественных водных систем - охрана водоемов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами при их транспортировке и хранении. Потребление ископаемых видов топлива в мире возрастает. В XXI в. в технически развитых странах потребление энергии возрастет в 6-7 раз, каждый человек будет потреблять 15-20 т.у.т. в год. Поэтому необходимо решать проблему компенсации или устранения экологических последствий энергоиспользования. Основные направления решения этой проблемы: 1. Снижение доли энергоемких технологий во всех отраслях эко- номики, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования. Кроме указанных экологических эффектов более совершенные энерго- сберегающие технологии обеспечивают качество, конкурентоспособ- ность продукции, лучшие условия труда на производстве, комфортные условия быта населения. Обеспечивая лучший режим энергопотребле- ния во времени, уменьшая риск аварийных ситуаций, переход на новые технологии способствует экологическому равновесию. 2. Безотходное и малоотходное производство, утилизация вто- ричных энергетических ресурсов (ВЭР). Безотходное производство предполагает такую организацию, при которой цикл «первичные сырь- евые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ре- сурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равнове- сия. Безотходное производство может быть создано в рамках предприя- тия, отрасли, региона, а в конечном счете - для всего народного хозяй- ства. Безотходное производство предполагает кооперирование предприятий с большим количеством отходов (ТЭС, металлургические 126 Основы знергосберез1сения производства и т.п.) с предприятиями - потребителями этих отходов, например, предприятиями стройиндустрии. Идея безотходного и мало- отходного производства означает переход от технологии очищения и разбавления отходов к принципиально новым технологиям оборотного использования (рециркуляции) природных ресурсов, что служит стаби- лизации и улучшению качества окружающей среды. Практическая реа- лизация этой идеи позволяет добиться, чтобы прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах на 75-80% удовлетворялся в ре- зультате их экономии, т.е. максимального исключения потерь и нераци- ональных расходов. Она предусматривает вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов и попутных продуктов. Причем использо- вание ВЭР обеспечивает тройной экологический эффект: - сохраняются органические энергоресурсы Земли для следующе- го поколения, которое сможет их использовать по назначениям, где им нет пока альтернативы (химическая продукция, транспорт); - не нужно строить новые энергетические объекты, которые будут оказывать загрязняющее воздействие; - очищается биосфера за счет сокращения или отсутствия антро- погенного воздействия на нее. 3. Широкое использование возобновляемых источников энер- гии, спектр и значимость которых для каждой странЬ! и региона опре- деляется местными условиями. 4. Изменение топливного баланса - максимальное применение местных видов топлива. Для нашей республики речь может идти о древесине, прежде всего отходах деревообрабатывающей промышлен- ности, лесозаготовок, санитарных рубок леса, а также о городских от- ходах. Использование древесины в энергетических целях не влияет на газовый и тепловой баланс Земли. По прогнозу Европейской экономи- ческой комиссии, к 2000 г. доля древесины и нелесной биомассы в струк- туре энергопотребления стран, входящих в ЕЭК, повысится до 29,5 и 12% соответственно. Кроме замещения угля, нефти, газа и устранения вредного влияния продуктов их сжигания на биосферу, применение дре- весных и городских отходов в качестве топлива решает проблему их утилизации и, следовательно, ликвидации источников загрязнения ле- сов, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений. Глава 8. Экология энергосберезкения 249 5. Поиск новых, альтернативных видов топлива, новых прин- ципов получения, передачи, преобразования энергии, при которых полезный эффект достигался бы при минимальном загрязнении био- сферы. 6. Международное нормативно-правовое регулирование пользо- вания природными ресурсами, в том числе энергетическими, и мо- ниторинг энергетического загрязнения биосферы. 8. 2. НЕТРАДИЦИОННЫЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Достоинства и недостатки. Во всем мире усиленно работают над практическим применением нетрадиционных возобновляемых источ- ников энергии. Их природа определяется процессами на Солнце, в глу- бинах Земли, гравитационным взаимодействием Солнца, Земли и Луны. На рис. 8.1 представлены виды энергии, получаемые от возобновляе- мых источников, способы ее преобразования. Запасы возобновляемых энергоресурсов: энергии Солнца, ветра, рек, морских приливов, недр Земли, растительных энергетических плантаций и т. д. - громадны, по существу, неистощимы. Установки, работающие на возобновляемых источниках, оказыва- ют гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традици- онные потоки энергии, естественно циркулирующие в окружающем пространстве. Экологическое воздействие энергоустановок на возобнов- ляемых источниках в основном заключается в нарушении естественно- го ландшафта. В настоящее время возобновляемые энергоресурсы используются незначительно. Их применение крайне заманчиво, многообещающе, но требует больших расходов на развитие соответствующих техники и тех- нологий. При ориентации части энергетики на возобновляемые источ- ники важно избежать необоснованной эйфории, правильно оценить их долю, технически и экономически оправданную для применения. Если принять мировой объем использования всех возобновляемых источни- Энергия Солнца Энергия Земли Отражение в космическом пространстве 80000 Солнечное излучение Погло- щение Землей Тепловая энергия 40000 Превращенная тепловая энергия 300 30 Кинетическая энергия Излучение в космическое пространство Установки солнечной энергетики и преобра- зователи тепловой энергии океана Гидроэнергетические установки Волно- и ветроустановки Фотосинтез Геотермальная энергия 30 Тепловая энергия Биотопливо Геотермальные установки плане- Энергия 3 тарного гравитации, Приливы Приливные движения ^ — — орбитального станции движения Рис. 8.1. Возобновляемые источники энергии и их использование. Числа - мощность источника в тераваттах (10'^ Вт). Глава 8. Экология энергосберезкения 252 КОВ энергии за 100%, то существующие минимальный и максимальный сценарии на перспективу 2020 г. оценивают долю их различных видов следующим образом: биомассы - 45-42%, солнечной энергии - 20-26%, ветровой - 16%, геотермальной - 7%, энергии малых водотоков - 9-5%, океанической энергии - 3-4%. Доля участия возобновляемых ис- точников в покрытии суммарной мировой потребности в первичных ЭР оценивается, согласно этим прогнозам, в 3-12%. Задача оценить, использовать потенциал возобновляемых ресурсов, найти их место в топливно-энергетическом комплексе стоит перед эко- номикой Беларуси. Ее решение позволит снизить зависимость эконо- мики республики от импорта ЭР, будет способствовать ее стабильности и развитию. При планировании энергетики на возобновляемых источ- никах важно учесть их особенности по сравнению с традиционными невозобновляемыми. К ним относятся следующие: 1. Периодичность действия в зависимости от не управляемых человеком природных закономерностей и, как следствие, ко- лебания мощности возобновляемых источников - от крайне не- регулярных, как у ветра, до строго регулярных, как у приливов. 2. Низкие, на несколько порядков ниже, чем у невозобновляемых ис- точников (паровые котлы, ядерные реакторы), плотности потоков энергии и рассеянность их в пространстве. Поэтому энергоуста- новки на возобновляемых источниках эффективны при небольшой единичной мощности, и прежде всего для сельских районов. 3. Применение возобновляемых ресурсов эффективно лишь при комплексном подходе к ним. Например, отходы животновод- ства и растениеводства на агропромышленных предприятиях од- новременно могут служить сырьем для производства метана, жид- кого и твердого топлива, а также удобрений. 4. Экономическую целесообразность использования того или иного источника возобновляемой энергии следует определять в зависимости от природных условий, географических особен- ностей конкретного региона, с одной стороны, и в зависимос- ти от потребностей в энергии для промышленного, сельскохо- зяйственного производства, бытовых нужд, с другой. Рекомен- дуется планировать энергетику на возобновляемых источниках для районов размером примерно 250 км^. 252 Основы знергосберез1сения При выборе источников энергии следует иметь в виду их качество, оценивающееся долей энергии, которая может быть превращена в меха- ническую работу. С помощью электродвигателя более 95% электричес- кой энергии можно превратить в механическую работу. Доля тепловой энергии, получаемой в результате сжигания топлива на ГЭС и превраща- емой в механическую энергию, составляет около 30%. Возобновляемые источники энергии по их качеству условно делятся на три группы: • источники механической энергии довольно высокого качества: около 30% - ветроустановки, 60% - гидроустановки, 75% - вол- новые и приливные станции; • источники тепловой энергии с качеством не более 35% - прямое или рассеянное солнечное излучение, биотопливо; • источники энергии, использующие фотосинтез и фотоэлектри- ческие явления, имеют различное качество на разных частотах излучения; в среднем КПД фотопреобразователей составляет примерно 15%. Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии для Беларуси, могущими иметь практическое значение, явля- ются биомасса, гидро-, ветроэнергетические ресурсы, солнечная энер- гия, твердые бытовые отходы, геотермальные ресурсы. Далее, характе- ризуя возможности различных возобновляемых ЭР, успехи их применения в мире, уделим особое внимание целесообразности их раз- вития и использования в энергобалансе республики. Биологическая энергия. Под действием солнечного излучения в растениях образуются органические вещества и аккумулируется хими- ческая энергия. Этот процесс называется фотосинтезом. Животные су- ществуют за счет прямого или косвенного получения энергии и вещества от растений. Этот процесс соответствует трофическому уровню фотосин- теза. В результате фотосинтеза происходит естественное преобразование солнечной энергии. Вещества, из которых состоят растения и животные, называют биомассой. Посредством химических или биохимических про- цессов биомасса может быть превращена в определенные виды топлива: газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. Про- дукты сгорания биотоплива путем естественных экологических или сель- скохозяйственных процессов вновь превращаются в биотопливо. Систе- ма круговорота биомассы показана на рис. 8.2 [4]. Глава 8. Экология энергосберезкения 253 Солнечный свет hv Аккумулирование энергии в биомассе N y Фотосинтез Естественное разложение Бытовые и промышленные топлива СО2 Питательные соли, гумус Высвобождение энергии Рис. 8.2. Система планетарного круговорота биомассы. Энергия биомассы может использоваться в промышленности, до- машнем хозяйстве. Так, в странах, поставляющих сахар, за счет отхо- дов его производства покрывается до 40% потребностей в топливе. Био- топливо в виде дров, навоза и ботвы растений применяется в домашнем хозяйстве примерно 50% населения планеты для приготовления пищи, обогрева жилищ. Существуют различные энергетические способы переработки био- массы: - термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз); - биохимические (спиртовая ферментация, анаэробная или аэроб- ная переработка, биофотолиз); - агрохимические (экстракция топлива). Получаемые в результате переработки виды биотоплива и ее КПД приведены в таблице 8.1. В последнее время появились проекты создания искусственных энергетических плантаций для выращивания биомассы и последующе- го преобразования биологической энергии. Для получения тепловой мощности равной 100 МВт потребуется около 50м^ площади энергети- ческих плантаций. Более широкий смысл имеет понятие энергетичес- рЕих ферм, которое подразумевает производство биотоплива как основ- |вого или побочного продукта сельскохозяйственного производства. 255 Основы знергосберез1сения Таблица 8.1. Источник биомассы или топлива Производимое биотопливо Технология переработки КПД переработки, % Лесоразработки теплота сжигание 70 Отходы переработки древесины теплота газ нефть уголь сжигание пиролиз 70 85 Зерновые солома сжигание 70 Сахарный тростник, сок этанол сбраживание 80 Сахарный тростник, отходы жмых сжигание 65 Навоз метан анаэробное (без доступа воздуха) разложение 50 Городские стоки метан анаэробное разложение 50 Мусор теплота сжигание 50 лесоводства, речного и морского хозяйства, промышленной и бытовой деятельности человека. В климатических условиях Беларуси с 1 га энергетических план- таций собирается масса растений в количестве до 10 т сухого веще- ства, что эквивалентно примерно 5 т. у. т. При дополнительных агро- приемах продуктивность 1 га может быть повышена в 2-3 раза. Наиболее целесообразно использовать для получения сырья выра- ботанные торфяные месторождения, площадь которых в республике составляет около 180 тыс. га. Это может стать стабильным экологи- чески чистым и биосферно совместимым источником энергетичес- кого сырья. Биомасса - наиболее перспективный и значительный возобновляе- мый источник энергии в республике, который может обеспечивать до 15% ее потребностей в топливе. В таблице 8.2 указана структура и оценка его потенциала. Глава S. Экология энергосбережения 255 Таблица 8.2. Вид биотоплива Потенциал Древесное топливо, включая отходы лесопользования и переработки Около 3,0 млн.т.у.т./год (2,1 млн. т.н.э./год) + экологический эффект Отходы растениеводства, фитомасса До 2,0 млн.т.у.т./год (1,4 млн. т.н.э./год) + экологич. эффект + удобрения Бытовые органические отходы Около 472 тыс.т.у.т./год (330 тыс. т.н.э./год) Технически возможный потенциал (без выращивания специальных быс грорастущих деревьев и высокоурожайных растений) - 7,05 млн. т.у.т./год (4,93 млн. т.н.э./год) Экономически целесообразный потенциал в настоящий период (в основном древесное топливо) - 3,58 млн. т.у.т./год (2,5 млн. т.н.э./год) Весьма многообещающе для Беларуси использование в качестве био- массы отходов животноводческих ферм и комплексов. Получение из них биогаза может составить около 890 млн. м^ в год., что эквивалентно 160 тыс. т.у.т. Энергосодержание биогаза (60-75% метана, 30-40% углекислого газа, 1,5% сероводорода) составляет 22,3 МДж, что эквива- лентно 0,5 м' очищенного природного газа, 0,5 кг дизельного топлива, 0,76 кг условного топлива. Сдерживающим фактором развития биогазо- вых установок в республике являются продолжительные зимы, большая металлоёмкость установок, неполная обеззараженность органических удобрений. Важным условием реализации потенциала биомассы являет- ся создание соответствующей инфраструктуры - от заготовки, сбора сы- рья до доставки конечной продукции потребителю. Биоэнергоустановку рассматривают в первую очередь как установку для производства орга- нических удобрений и попутно - для получения биотоплива, позволяю- щего получить тепловую и электрическую энергию. Гидроэнергетические ресурсы. Гидроэнергетика - это область наиболее развитой на сегодня энергетики на возобновляемых ресурсах. 256 Основы знергосберез1сения использующая энергию падающей воды, волн (амплитуда волн в неко- торых районах мирового океана достигает 10 м) и приливов. Цель гид- роэнергетических установок - преобразование потенциальной энергии воды в механическую энергию вращения гидротурбины. В главе 3 были рассмотрены принципы работы гидроэлектростанций (ГЭС) и гидро- аккумулирующих электростанций (ГАЭС), указаны их характеристики и роль в энергосистеме. Преобразование гидроэнергии в электрическую стало возможным в конце XIX в. Крупные гидроэлектростанции начали строиться на ру- беже XIX и XX вв. Наносимый окружающей среде их водохранилища- ми ущерб: уничтожение флоры, фауны, плодородных земель в резуль- тате затопления, климатические изменения, потенциальная угроза землетрясений и др., заиливание гидротурбин, их коррозия, больщие капитальные затраты на сооружение - вот наиболее сложные пробле- мы, связанные с сооружением и эксплуатацией ГЭС. Гидроэнергети- ческий потенциал всех рек мира оценивается в 2857 ГВт, приливов - в 13 ГВт. Маловероятно, что когда-либо он будет полностью освоен. В ближайшие десятилетия установленная мощность ГЭС в целом будет расти при одновременном снижении их доли в суммарной выработке электроэнергии в мире. Вырабатываемую ГЭС энергию легко регули- ровать, и она преимущественно используется для покрытия пиковой части графика нагрузки энергосистем с целью улучшения работы ба- зисных электростанций (ТЭС, КЭС, АЭС). Гидроресурсы Беларуси оцениваются в 850-1 ООО МВт. Однако прак- тически реализуемый потенциал малых рек и водотоков составляет едва ли 10% этой величины, что эквивалентно экономии 0,1 млн. т.у.т. Для достижения большего пришлось бы затопить значительные площади из-за равнинного характера рек. К концу 60-х гг. в Беларуси эксплуатировалось около 180 малых ГЭС (МГЭС) общей мощностью 21 МВт. В настоящее время осталось лишь 6 действующих МГЭС. Основные направления развития гидро- энергетики республики: восстановление старых МГЭС путем капиталь- ного ремонта и частичной замены оборудования; сооружение новых МГЭС на водохранилищах неэнергетического (комплексного) назначе- ния, на промышленных водосбросах; строительство бесплотинных ГЭС на реках со значительным расходом воды. Работы по восстановлению Глава 8. Экология эиергосберезкения 257 МГЭС уже начаты. В 1992 г. пущена Добромысленская ГЭС (Витебс- кая область). Готовятся к запуску еще несколько МГЭС в Минской, Ви- тебской и Гродненской областях. ГАЭС предполагается сооружать для использования избыточной мощности при снижении потребления электроэнергии в ночное время и нерабочие дни при вводе в Белорусской энергосистеме энергоисточ- ников на ядерном топливе. Ветроэнергетические ресурсы. Энергия ветра на Земном шаре оценивается в 175-219 тыс. ТВт ч в год. Это примерно в 2,7 раза боль- ше суммарного расхода энергии на планете. Постоянные воздушные течения к экватору со стороны северного и южного полушарий образу- ют систему пассатов. Существуют периодические движения воздуха с моря на сушу и обратно в течение суток (бризы) и года (муссоны). По- лезно может быть использовано лишь 5% указанной величины энергии ветра. Используется же значительно меньше. Выявим причины этого и перспективы развития ветроэнергетики. Наиболее эффективный способ утилизации энергии ветра - произ- водство электроэнергии. В ветроэнергетической установке (ВЭУ) ки- нетическая энергия движения воздуха превращается в энергию враще- ния ротора генератора, который вырабатывает электроэнергию. Выходная мощность установки пропорциональна площади лопастей вет- рового ротора и скорости ветра в кубе. Поэтому ВЭУ большой мощно- сти оказываются крупногабаритными, ведь скорость ветра в среднем бывает небольшой. Для защиты от разрушения сильными случайными порывами ветра установки проектируются со значительным запасом прочности. Трудности в использовании ВЭУ связаны с непостоянством скорости ветра. Приходится управлять частотой вращения ветроколеса и согласовывать ее с частотой вращения электрогенератора. Кроме того, в периоды безветрия электроэнергия не производится. Для исключения перерывов в электроснабжении ВЭУ должны иметь аккумуляторы энер- гии. Крупномасштабное применение ВЭУ в каком-то одном районе может вызвать значительные климатические изменения, испортить лан- дшафт. ВЭУ создают шум и электромагнитные помехи. Научные разработки и исследования ориентированы на использо- вание ВЭУ по двум направлениям: в региональных энергосистемах и для местного (автономного) энергоснабжения. Функционируют ВЭУ 258 Основы знергосберез1сения МОЩНОСТЬЮ до 200 кВт, и созданы установки мощностью 3-4МВт. Срок службы таких генераторов около 20 лет. Стоимость вырабатываемой ими электроэнергии будет меньше, чем ТЭС на жидком топливе. Уста- навливаться такие ВЭУ могут на открытых равнинных местах. Ветро- установки мощностью от 10 до 100 кВт для автономного энергоснаб- жения жилых помещений, ферм и других потребителей могут применяться в странах с высоким жизненным уровнем. Обратим внимание на современные способы применения энергии ветра в механических целях: - гоночные яхты, паромы, большие суда для перевозки грузов с автоматизированным управлением парусами; - ветряные мельницы; - водяные насосы мощностью до 10 кВт, приводимые в движение ветроколесом и используемые в сельском хозяйстве. Территория Республики Беларусь находится в умеренной ветровой зоне. Стабильная скорость ветра составляет 4-5 м/с и соответствует ниж- нему пределу устойчивой работы отечественных ВЭУ. Это позволяет использовать лишь 1,5-2,5% ветровой энергии. К зонам, благоприят- ным для развития ветроэнергетики, со среднегодовой скоростью ветра выше 5-5,5 м/с, относится 20% территории страны. Поэтому ветроэнер- гетику можно рассматривать в качестве вспомогательного энергоресурса, решающего местные проблемы, например, отдельных фермерских хо- зяйств. По некоторым оценкам, возможная установленная мощность ВЭУ к 2010 г. в республике может составить 1500 кВт. Основным направлением использования ВЭУ в нашей республике на ближайший период будет применение их для привода насосных ус- тановок и как источников энергии для электродвигателей. Перспектив- ны ВЭУ в сочетании с МГЭС для перекачки воды. Готовится к серийно- му выпуску ветроустановка мощностью 5-8 кВт, устойчиво работающая при скорости ветра 3,5 м/с. Разрабатывается и готовится к испытаниям более мощная ВЭУ с горизонтальным встроколесом. Автономные ВЭУ обязательно должны комплектоваться резерв- ными дизельными источниками электроэнергии или аккумуляторны- ми батареями. Солнечная энергия. Лучистая энергия Солнца, поступающая на Землю, - практически неисчерпаемый источник. Огромная энергия Глава 8. Экология энергосберезкения 260 образуется на Солнце за счет синтеза легких элементов — водорода и гелия. Известно два направления использования солнечной энергии. Наиболее реальным, находящим относительно широкое распростране- ние в таких странах, как Австралия, Израиль, США, Япония, является преобразование солнечной энергии в тепловую и использование в нагревательных системах. Второе направление - системы непрямо- го и прямого преобразования в электрическую энергию. Солнечные нагревательные системы могут выполнять ряд функций: • подогрев воздуха, воды для отопления и горячего водоснабже- ния зданий; • сушку пшеницы, риса, кофе, других сельскохозяйственных куль- тур, лесоматериалов для предупреждения их поражения насеко- мыми и плесневыми грибками; • поставку теплоты для работы абсорбционных холодильников; • опреснение воды в солнечных дистилляторах; • приготовление пищи; • привод насосов. На рис. 8.3 [4] представлены принципиальные схемы трех из боль- шого числа конструкций нагревателя воды, отличающихся по эффек- Стекло Вода Земля а) / Изоляция б) Стекло J с Изоляция в) Рис. 5.5. Приемники солнечного излучения: а - открытый резервуар на поверхности Земли; тепло уходит в Землю; б ~ черный резервуар в контейнере со стеклянной крышкой с изолированным дном; в - заполненная водой металлическая плоская емкость; стандартный промыилленный приемник: нагреваемая жидкость протекает через него и накапливается в специальном резервуаре. 260 Основы знергосберез1сения тивности и стоимости. На рис. 8.4 [4] приведена одна из возможных конструкций воздушных нагревателей. Для отопления зданий зимой могут применяться так называемые пассивные и активные солнечные системы. На рис. 8.5а [4] показан пассивный солнечный нагреватель: солнечные лучи попадают на заднюю стенку и пол здания, представля- ющие собой массивные конструкции с усиленной теплоизоляцией, ок- рашенные в черный цвет. Недостаток такой системы прямого нагрева - медленный подъем температуры в зимние дни и чрезмерная жара ле- том - устраняется с помощью накопительной стенки с солнечной сто- роны (рис. 8.56) [4]. Стенка работает как встроенный воздушный на- греватель с тепловой циркуляцией. Летом такую стену может затенять козырек крыши. Активные солнечные отопительные системы исполь- зуют внешние нагреватели воздуха или воды. Их можно устанавливать уже на существующие здания. В странах с жарким климатом широко используются серийно выпускаемые солнечные системы для горячего водоснабжения, отопления, кондиционирования жилых домов, школ, больниц. Для жилого дома эти системы включают в себя солнечный коллектор, концентрирующий солнечную энергию и аккумулирующий ее в форме тепловой энергии воды, циркулирующей по трубкам кол- лектора, и бойлер, устанавливаемый на крыше; движение воды в систе- ме может осуществляться благодаря термосифонному эффекту или дей- ствию насоса. Для теплоснабжения больниц и других общественных зданий эффективным оказывается применение комбинированных сис- тем, состоящих из традиционного водяного или парового котла, рабо- тающего на органическом топливе, и солнечной нагревательной уста- новки, предусматривающей систему плоских и (или) параболических Рис. 8.4. Воздушный нагреватель: 1 - стеклянное покрытие; 2 - шероховатая черная поглощающая поверхность. Глава 8. Экология энергосберезкения 261 > Рис. 8.5. Пассивные солнечные нагреватели: а - прямой нагрев задней стен- ки здания; использованы массивные, окрашенные в черный цвет повернос- ти с усиленной теплоизоляцией для поглощения и накопления солнечной теплоты; б - здание с накопительной стенкой. коллекторов. Это обеспечивает независимость от погоды и повышает надежность и экономичность теплоснабжения. Используется солнеч- ная энергия для работы тепловых насосов и холодильных установок. В системах непрямого преобразования энергии солнечного излуче- ния в электрическую - на гелиотермических (солнечных тепловых) элек- тростанциях солнечная энергия, аналогично энергии органического топ- лива на ТЭС, превращается в тепловую энергию рабочего тела, напри- мер, пара, а затем в электрическую. Можно создать гелиотермические электростанции мощностью до нескольких десятков-сотен мегаватт. В настоящее время существует определенный опыт строительства и эксплуатации солнечных тепловых электростанций, например, в Южной Калифорнии, в Крыму. Так, солнечная электростанция с паро- силовым циклом мощностью 90 МВт с солнечным полем площадью 450,000 м^ имеет общий КПД по тепловой и электрической энергии - 38%. Лучшими технико-экономическими характеристиками обладает тепловая электростанция с интегрированным солнечно-комбинирован- ным циклом, принципиальная схема которой дана на рис.8.6. Она вклю- чает газотурбинную установку, работающую на традиционном органи- ческом топливе, и паротурбинную установку, приводимую в действие потоками пара высокого и низкого давления. Энергия этих потоков пара Солнечное поле Контур пара >ч» Солнечный парогенератор Паровая турбина Конденсатор Деаэратор Г Q « г W X Рис. 8.6. Принципиальная схема солнечной тепловой электростанции с интегрированным солнечно-комбинированным циклом. Глава 8. Экология энергосберезкения 263 получена преобразованием энергии Солнца соответственно в контурах высокого и низкого давления. Основными элементами контуров явля- ются устройства солнечного поля (коллектор из параболических зеркал и системы паропроводов, системы слежения и управления) и парогене- раторы. Эффективность станции повышается за счет утилизации в эко- номайзере тепла потоков отработанных газа и пара высокого давления. Подобная гелиотермическая электростанция с интегрированным цик- лом мощностью 90 МВт при площади солнечного поля 200,000 м^ по- зволяет увеличить общий КПД до 50%. Кроме того, при интегрирован- ном цикле достигается определенная независимость от изменений характеристик солнечной радиации из-за погоды и времени суток и года. Альтернативный вариант - солнечные электростанции башенно- го типа. На них системы плоских зеркал, расположенные на большой площади, отражают солнечные лучи на центральный теплоприемник на вершине башни (рис. 8.7) [13]. К сожалению, КПД преобразования солнечной энергии в электрическую на башенных электростанциях Солнечные лучи Гелиостат Отраженные солнечные лучи Управление с помощью ЭВМ . Приемник Башня Линия электро- передачи Паровая турбина Датчик Вода, посту- пающая в приемник' Генератор Градирня Аккуму- лирование солнечной энергии Рис. 8.7. Схема солнечной электростанции башенного типа. 264 Основы знергосберез1сения составляет не более 10%, а стоимость получаемой электроэнергии не- сопоставима с ее стоимостью на ТЭС и даже АЭС. Ввиду непостоян- ства солнечного излучения в течение суток и времени года для обеспечения круглосуточного энергоснабжения от солнечной элект- ростанции требуется аккумулирование энергии. В этой связи рацио- нальна совместная работа гелиотермической и гидроаккумулирующей электростанций. Заманчиво и многообещающе прямое превращение солнечной энер- гии в электрическую с помощью солнечных элементов (фотоэлемен- тов), в которых используется явление фотоэффекта. В настоящее время наиболее совершенны кремневые фотоэлементы. Их КПД, однако, как уже указывалось, составляет не более 15%, и они очень дороги. Практические области применения фотоэлектрического преобра- зования солнечной энергии сегодня: - уличное освещение, зарядные устройства, потребительские то- вары (фотоаппараты, калькуляторы, часы и т.д.); - , электромобили; - автономные потребители (0,01-10 кВт): насосы, ирригация, хо- лодильники, вентиляторы, аэрация водоемов, мобильные сельс- кохозяйственные установки, энергообеспечение домов (рис. 8.8), системы телекоммуникации и сигнализации; - так называемые солнечные дома, имеющие солнечные модули (1-20 кВт) на крышах, объединенные с энергосистемой; - центральные солнечные станции (50-5000 кВт), снабжающие энергией поселки и небольшие города. Что касается крупных электростанций, то предложено два вариан- та реализации принципа фотоэлектрического преобразования. Первый заключается в создании солнечных станций на искусственных спутни- ках Земли, оборудованных солнечными панелями из фотоэлементов площадью от 20 до 100 км^ в зависимости от мощности станции. Выра- батываемая на спутниках электроэнергия будет преобразовываться в электромагнитные волны в микроволновом диапазоне частот, направ- ляться на Землю, где приниматься приемной антенной (рис. 8.9) [14]. Второй вариант предполагает монтаж сборных панелей солнечных фо- тоэлектрических элементов в малонаселенных и малоиспользуемых пустынных районах Земли. Для реализации этих проектов предстоит Глава 8. Экология энергосберезкения 265 Радио, видеоаппаратура Панель солнечных фотоэлементов Рис. 8.8. Фотоэлектрическая солнечная установка для энергообеспечения дома в сельской местности. —»• \ Синхронная орбита энергетического спутника Передающая антенна КПД=~100=15% Рис. 8.9. Схема солнечной электростанции на искусственном спутнике. 266 Основы знергосберез1сения провести большой объем научных исследований и решить серьезные научно-технические проблемы. Для территории Беларуси свойственны относительно малая интен- сивность солнечной радиации и существенное изменение ее в течение суток и года. В этой связи необходимо отчуждение значительных учас- тков земли для сбора солнечного излучения, весьма большие матери- альные и трудовые затраты. По оценкам, для обеспечения потребнос- тей Беларуси в электроэнергии при современном техническом уровне требуемая площадь фотоэлектрического преобразования составляет 200- 600 км^ т.е. 0,1-0,3% площади республики. Появились предложения об использовании территории Чернобыльской зоны для строительства пло- щадок солнечных и ветровых электростанций. Для нашей республики реально использование солнечной энер- гии для сушки кормов, семян, фруктов, овощей, подъема и подогрева воды на технологические и бытовые нужды. В результате возможная экономия ТЭР оценивается всего в 5 тыс. т.у.т./год. В республике на- чат выпуск гелиоводонагревателей и уже накоплен некоторый опыт их эксплуатации. Геотермальные ресурсы. В ядре Земли максимальная температу- ра достигает 4000 °С. Земля непрерывно отдает теплоту, которая вос- полняется за счет распада радиоактивных элементов. Выход теплоты через твердые породы суши и океанского дна происходит за счет тепло- проводности и реже - с потоками расплавленной магмы при изверже- нии вулканов, с потоками воды горячих ключей и гейзеров. Термальные воды широко применяются для отопления и горячего водоснабжения в ряде стран: Исландии, Австралии, Новой Зеландии, Италии. Столица Исландии Рейкьявик почти полностью обогревается теплотой подземных вод. В Новой Зеландии, Италии, США работают геотермальные элект- ростанции (ГеоТЭС). Теплота из недр Земли на этих станциях поступа- ет с паром, извлекаемым через пробуренные скважины или естествен- ные трещины и расщелины. Со временем давление и температура в скважине падают, поверхность вокруг нее на площади в 6 км^ оседает, производительность убывает. Чтобы предотвратить этот процесс, под землю под высоким давлением должна закачиваться вода, что связано с риском возникновения землетрясений. Глава S. Экология энергосберезкения ^^^ Температурные условия недр территории Беларуси изучены недо- статочно. По предварительным данным, наиболее благоприятные усло- вия для образования термальных вод имеются в Припятской впадине TeMnepaiypa воды на устье скважин составляет 35-50 °С. Относитель- но низкая температура вод, большая глубина залегания (2000-3000 м), их высокая минерализация (330-450 г/дм'), низкий дебит скважин (100- 150 м^/сутки) не позволяют в настоящее время рассматривать термаль- ные воды в качестве заслуживающего внимания источника энергии. Твердые бытовые отходы. В жилых и общественных зданиях (школах, вузах, детсадах, магазинах, столовых и т.д.) образуются твер- дые бытовые отходы (ТБО). Содержание органического вещества в них составляет 40-75%, углеводов - 35-40%, зольность - 40-70%. Ко- личество горючих компонентов в ТБО равно 50-88%. Их теплотвор- ная способность - 800-2000 ккал/кг. Бытовые отходы содержат также трудно разлагаемые химические элементы, в их числе хлорорганичес- кие и токсичные. В большой степени ТБО обогащены кадмием, оло- вом, свинцом и медью. В мировой практике получение энергии из ТБО осуществляется сжи- ганием или газификацией. В Японии, Дании, Швейцарии сжигается око- ло 70% твердых бытовых отходов, остальная часть складируется на по- лигонах или компостируется. В США сжигается около 14% ТБО, в Германии - 30%, Италии - 25%. В Республике Беларусь общий энергети- ческий потенциал ТБО оценивается в 20-23 млн. т.у.т., из них только 8 - 10% перерабатывается и используется в производстве. Ежегодно накап- ливается 2,4 млн. тонн ТБО с потенциальной энергией 470 тыс. т.ут Учитывая бедность республики энергетическими ресурсами, необходи- мо вовлечь ТБО в ее энергопотенциал путем применения прогрессивных технологий, заимствованных из опыта других стран, либо развернуть ис- следования и создать собственные технологии переработки ТБО. Общая оценка. Как видно, общие возможности экономии ТЭР за счет применения нетрадиционных и возобновляемых источников для условий РБ ограниченны. Их потенциал оценивается в 6,1-10,4 млн. т.н.э. (8,7-14,9 млн. т.ут.) в год, т.е. около 0,5-1% общих потребностей Беларуси в ТЭР. Основными потребителями возобновляемых энергоре- сурсов могут стать объекты сельского хозяйства. Возобновляемые ис- точники энергии могут решать в основном локальные задачи экер- 268 Основы знергосберез1сения гообеспечения и служить необходимым дополнением к традицион- ной энергетике на органическом топливе и ядерной энергетике. Сле- дует подчеркнуть возможность и важность поиска новых идей, ориги- нальных решений в области нетрадиционной возобновляемой энергетики. На правительственном уровне в РБ приняты решения, со- здавшие благоприятные условия для развития нетрадиционных возоб- новляемых источников энергии, в частности, энергосистема обязана при- нимать электроэнергию, выработанную ими, и тариф на нее превышает в 2,4 раза среднюю себестоимость по республике. 8.3. В Т О Р И Ч Н Ы Е Э Н Е Р Г О Р Е С У Р С Ы Вторичные (побочные) энергоресурсы (ВЭР) - это носители энер- гии, образующиеся в ходе производства, т.е. «энергетические отхо- ды», которые могут быть повторно использованы для получения энергии вне основного технологического процесса. К ним относятся отработанные горючие органические вещества, городские и промышлен- ные отходы, горячие отработанные теплоносители, отходы сельскохозяй- ственного производства. Принято классифицировать ВЭР на три типа; 1. Горючие ВЭР - отходы, содержащие углеродные и углеводород- ные включения: доменный газ, городской мусор, органические отработанные растворители и т.д. 2. Тепловые ВЭР - любые теплоносители, имеющие температуру выше температуры окружающей среды, способные передать теп- ло для последующего использования: горячие газы и жидкости, являющиеся промежуточными или сбросными в данном техно- логическом процессе. 3. ВЭР избыточного давления: газы и жидкости под давлением, которое можно использовать перед их сбросом в окружающую среду. Кроме того, по степени концентрации энергии различают источ- ники ВЭР: 1) высокопотенциальные, прежде всего тепловые ВЭР высокотем- пературных (400-1000 °С) технологий, связанных с нагревом. Глава 8. Экология энергосберезкения 269 плавкой, обжигом, термообработкой или возгонкой; величина по- терь энергии с уходящими дымовыми газами от нагревательных термических потерь доходит до 70%; 2) среднепотенциальные - дымовые газы, конденсат, отработан- ный пар, продуктовые потоки с температурой выше 120 °С; 3) низкопотенциальные - системы оборотного водоснабжения, ох- лаждения с изменением температуры воды на 5-10 °С, сбросы пара давлением 1-1,5 атм в атмосферу, бытовые стоки, уходя- щие газы температурой 100-150 °С, вентиляционные выбросы. Энергетический потенциал ВЭР реализуется в утилизационных ус- тановках и системах, к которым относятся котлы-утилизаторы, тепло- обменники, печи, газотурбины, системы оборотного водоснабжения для снижения расхода технологической воды, тепловые насосы и т.д. В настоящее время повыщение уровня использования ВЭР вклю- чено в перечень мероприятий по энергосбережению, имеющих приори- тетное значение в республике. Согласно правительственному решению, проведена инвентаризация имеющихся ВЭР и разработаны предложе- ния по экономически целесообразному их использованию, утверждено положение о взаиморасчетах между теплоснабжающими организация- ми и поставщиками утилизируемой теплоты ВЭР в системы централи- зованного теплоснабжения. Общий энергетический потенциал ВЭР весь- ма велик и оценивается в интервале 1,9-3,1 млн. т.у.т. в год. Однако для вовлечения его в энергетический баланс республики необходимы зна- чительные капитальные вложения, связанные с внедрением энергосбе- регающего оборудования и технологий. Факторами, затрудняющими использование ВЭР, являются также непостоянство их как источника энергии определенных параметров и несовпадение режимов работы ус- тановок, производящих ВЭР, с режимами спроса на тепловую энергию. В связи с этим в схемах использования ВЭР должны найти широкое применение аккумуляторы теплоты. В топливно-энергетическом балансе производственного потребле- ния промышленных предприятий Беларуси около 18% составляет не- посредственное использование топлива (0,3 млн. т.у.т. в год) в техноло- гических процессах (печи, сушилки, термические аппараты и т.п.). КПД этих процессов колеблется в пределах от 8 до 25%, а уходящие дымо- вые газы имеют высокий энергетический потенциал, оцениваемый при- 270 Основы знергосберез1сения мерно в 150 тыс. т.у.т. При его использовании только на 50% возможно получение дополнительной тепловой энергии в количестве около 0,7 млн. Гкал в год. Поэтому на период до 2005 г на предприятиях про- мышленности приоритетным направлением использования ВЭР следу- ет принять утилизацию высокопотенциального тепла уходящих дымо- вых газов от нагревательных и термических печей. Использование тепловой энергии уходящих газов производится в два этапа: регенерацией (возвратом) газов в первоначальный процесс и преобразованием энергии газов в котлах-утилизаторах в более удоб- ный для потребления вид: энергию пара или горячей воды. Примене- ние полученной теплоэнергии аналогично поступающей из котельной или теплоцентрали. Конструктивно котел-утилизатор представляет со- бой теплообменник типа «газ-вода» с системой подготовки и подачи питательной воды, сбора перегретого пара, устройствами управления потоком уходящих газов и очистки внутренних поверхностей. Альтер- нативным вариантом сбережения энергии высокопотенциальных ухо- дящих газов является замена нагревательных и термических газовых печей отечественного производства с КПД 2,5-8% на зарубежные, обо- рудованные рекуператорами, с КПД 30%. Вторым по значимости источником ВЭР на промышленных пред- приятиях является тепло конденсата. За счет оснащения потребляюще- го пар оборудования конденсатоотводчиками и использования тепла конденсата для подогрева воды на горячее водоснабжение можно сни- зить расход тепловой энергии на величину, эквивалентную 42 тыс. т.у.т К способам использования низкопотенциальных ВЭР на пред- приятиях относятся предварительный подогрев воздуха в системах вентиляции, воды для горячего водоснабжения и автономных сис- тем отопления. Реализация указанных направлений утилизации ВЭР в промыш- ленности влечет за собой необходимость модернизации схем тепло- снабжения самих предприятий и прилегающих потребителей, вклю- чая жилые комплексы. Все более широкое применение для утилизации ВЭР в произ- водственной и непроизводственной сферах находят теплонасосные установки. Глава 8. Экология энергосберезкения 8.4. МЕСТНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА 271 Республика Беларусь относится к странам, геологическая струк- тура которых характеризуется крайне бедными природными топливны- ми ресурсами. Лишь 15-18% потребностей республики обеспечивает- ся местными запасами топлива, объем и степень освоения которых при- ведены в таблице 8.3 [10]. Таблица 8.3. Вид топлива Объем, Степень освоения в шн. т.у.т. 1. Нефть 2,9-3,0 извлекаемость из недр — 30% 2. Попутные газы 0,30-0,55 3. Горючие сланцы 1 млрд.т отсутствует технология (запасы) использования 4. Бурые угли 1,2 тоже 5. Торф 0,15-1,6 освоено производство 6. Дрова и отходы 5,5-6,0 совершенствуется технология древесины использования Запасов природного газа не обнаружено. Нефть Гомельской облас- ти, торф юга республики, древесина в общем энергобалансе не превы- шают 10% и в основном ориентированы на бытовой сектор. Открыты месторождения бурых углей и сланцев, промышленные запасы кото- рых составляют около 15 годовых потребностей республики, но низкая теплота сгорания и высокая зольность, большое содержание вредных примесей исключают возможность их использования в большой энер- гетике. Проблематично и применение газификации и гидролиза для по- вышения качества топлива из этого сырья ввиду высокой энергоемкос- ти этих технологий. Бурые угли в брикетах, особенно с торфом, могут использоэаться как коммунально-бытовое топливо, что покрыло бы не более 7% потребностей на эти цели. Кроме того, добыча бурых углей связана с экологическими проблемами в зоне их залегания - белорус- ском Полесье: необходимо удаление верхнего слоя почвы и лесов, что нанесет невосполнимый ущерб природе. Торф в основном использует- ся как удобрение для сельскохозяйственных нужд. Основным реаль- ным и экономически целесообразным источником замещения части им- портируемого топлива в Беларуси является древесная масса: отходы 272 Основы знергосберез1сения деревообрабатывающего производства, маломерная и сухостойная дре- весина, кустарники и т.п. Используя ее в качестве топлива, можно еже- годно экономить до 2,5 млн. т.у.т. Сегодня доля древесных отходов в потреблении первичных топливных ресурсов республики составляет 2,8%, в будущем ее можно удвоить. Использование всех возможных местных топливных ресурсов в Бе- ларуси, согласно экспертным оценкам, в перспективе способно заме- нить ежегодно 2,1-2,3 млн. т нефти. Древесные отходы как топливо обладают целым рядом положитель- ных качеств: - низкое содержание серы и малая зольность (1-2%); - возможность сжигания отходов с содержанием влаги до 55-60%; - меньшая эмиссия двуокиси углерода и низкая коррозионная аг- рессивность дымовых газов; - возможность конденсации влаги дымовых газов и утилизации скрытой теплоты парообразования; - низкая цена в сравнении с ископаемым топливом; - возможность наращивания объемов ресурсов; - использование древесных отходов как топлива адаптируется к существующим технологиям энергопроизводства; конечной про- дукцией их преобразования могут являться теплоносители в виде пара, горячей воды, электроэнергии, моторного топлива. Таким образом, применение отходов лесозаготовок и деревообра- батывающей промышленности в качестве энергетического топлива - эффективное средство улучшения экологической ситуации и снижения себестоимости производимой энергии. Имея ввиду распределенность энергетического ресурса древесных отходов по территории республики, организация его использования тре- бует создания единой в технологическом отношении системы с раз- витой инфраструктурой. Эта система включает следующие обязатель- ные элементы: • цепь технологий от заготовки топливного сырья до использова- ния его в энергопроизводящих агрегатах; • эффективные технические средства, в которых осуществляют- ся эти технологии; • предприятия по заготовке топлива, включая его переработку, Глава 8. Экология энергосберезкения 273 подсушку, хранение и доставка потребителям; • развитая сеть потребителей, заинтересованных экономически и экологически в замене традиционных видов топлива (угля, ма- зута, газа) на древесные отходы; • комплексы технических средств у потребителей для хране- ния резерва, подачи и эффективного использования древес- ного топлива. Цены на биотопливо на мировом рынке существенно выше, чем на ископаемые виды топлива, что связано с довольно затратным и энерго- ёмким процессом его подготовки до торговой кондиции. Отметим на- личие определенных стандартов на качество энергетической продук- ции. Рыночные цены на древесную щепу превышают цену на уголь при существующих технологиях в 3-3,5 раза. Создание в Беларуси упомя- нутой системы использования древесных отходов с развитыми инфра- структурами, оснащенной современными техническими средствами, позволит обеспечить, с одной стороны, высокое качество древесного топлива, с другой - потребность в производстве большого тиража тех- нических средств белорусского производства (погрузчики, конвейеры, пневмотранспортные установки, бункеры, рубильные машины, агрега- ты для сушки, автоматизированные котлы и т.д.), что повысит рента- бельность производства древесного топлива и понизит его себестои- мость. И то, и другое будет способствовать конкурентоспособности древесного топлива на внутреннем и мировом рынках. Потенциальными потребителями топлива из древесных отходов яв- ляются: • деревообрабатывающие предприятия, аккумулирующие и про- изводящие эти отходы и имеющие весьма энергоемкое произ- водство; • фермы, теплицы, санитарно-оздоровительные комплексы, шко- лы, коттеджи и т.п., размещенные вблизи мест образования дре- весных отходов; • частные потребители. В Беларуси осуществляется программа строительства малых, мини-ТЭЦ и новых котельных на древесных отходах, реконструк- ции действующих котельных с переводом их на древесное топливо. Объем отходов деревопереработки, лесозаготовок, санитарных рубок 274 Основы знергосберез1сения леса составляет энергетический потенциал, на базе которого можно про- изводить ежегодно 2-3 млрд. кВт ч электроэнергии и несколько сотен тысяч гигакалорий тепловой энергии. Экономически оправданным яв- ляется строительство ТЭЦ с мощностью в пределах 10 МВт на базе крупных деревообрабатывающих предприятий с количеством отходов 30-60 тыс. м^ в год, а также на базе лесхозов, средний энергетический потенциал которых составляет 4,5 тыс. т.у.т., что обеспечивает электри- ческую мощность в 3 МВт. В качестве перспективы рассматривается создание в Беларуси спе- циальных энергетических плантаций на основе быстрорастущих и высо- коурожайных растений и древесных кустарниковых пород. Более эффек- тивной по сравнению с традиционным сжиганием в отопительных котлах является утилизация древесных отходов посредством сжигания газооб- разного топлива, получаемого в результате газогенерации отходов. Как показал зарубежный опыт энергосбережения, для реализации потенциала местных видов топлива необходимы соответствующая нор- мативно-правовая база и экономические механизмы создания за- интересованности производителей и потребителей энергетических ресурсов в использовании местного топлива, в том числе: - предоставление кредитов, займов, налоговых льгот предприяти- ям и организациям, использующим древесное сырье для получе- ния тепловой и электрической энергии, на покупку перерабаты- вающего биомассу оборудования; - щтрафные санкции за вывоз древесных отходов на свалку и в отвалы; - льготный налог с длительным сроком действия на прибыль, по- лученную за счет использования биомассы, древесных отходов вместо нефти, угля и газа. РЕЗЮМЕ 1. Энергосберегающие мероприятия и технологии (ЭСМТ) сопро- вождаются положительными экологическими эффектами: воз- можностью не сооружать новые энергообъекты, снижением ан- тропогенных выбросов в атмосферу, сохранением гидросферы, ус- Глава 8. Экология энергосберезкения 275 транением риска аварий и др. При принятии решения по внедре- нию ЭСМТвыполняют количественную оценку этих эффектов. 2. Основные пути компенсации и устранения экологических послед- ствий энергоиспользования: снижение доли энергоемких техно- логий, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования, безотходных и малоотходных производств, утилизация вторич- ных энергетических ресурсов (ВЭР), применение возобновляемых источников энергии и местных видов топлива, поиск новых видов топлива, принципов получения, передачи, преобразования энергии, нормативно-правовое регулирование природопользования, мони- торинг энергозагрязнения. 3. Особенности возобновляемых ЭР: непостоянство действия и за- висимость от природы, низкие плотности потоков энергии, их рассеянность в пространстве. Доля возобновляемых источни- ков в покрытии суммарной мировой потребности ТЭР оцени- вается в 3-12%, для Беларуси - в 0,5-1%. Применение возобнов- ляемых ЭР эффективно при небольшой единичной мощности, ком- плексном использовании, для сельских районов. Практическое значение для Беларуси имеют биомасса, гидро-, ветроэнерге- тические ресурсы, солнечная энергия, твердые бытовые отхо- ды. Биомасса может обеспечить до 15% потребностей рес- публики в топливе. 4. Два направления использования солнечной энергии: преобразова- ние в тепловую энергию для нагревательных систем, непрямое и прямое преобразование в электрическую энергию. 5. Энергетический потенциал вторичных энергоресурсов (ВЭР), «энергетических отходов»: отработанных горючих органичес- ких веществ, городских и промышленных отходов, горячих от- работанных теплоносителей, отходов сельскохозяйственно- го производства - реализуется в утилизационных установках и системах. Повышение уровня использования ВЭР - в числе приоритетов энергосбережения в РБ. 6. 15-18% потребностей Беларуси обеспечивается местными за- пасами топлива, из них 2,8% - древесными отходами; осуще- 276 Основы знергосберез1сения ствляется программа строительства малых, мини-ТЭЦ, ко- тельных на древесных отходах, перевода на них действующих котельных, создания инфраструктуры сбора, переработки и доставки древесного топлива. Доля его потребления возрастет в два раза. 7. Важно и необходимо искать новые идеи и технические реше- ния в области применения возобновляемых, вторичных и мест- ных ЭР. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ 1. Какое влияние оказывают энергетические объекты и установки на окружающую среду? 2. Назовите и объясните экологические эффекты энергосбережения. 3. Какие Вы знаете пути компенсации и устранения негативного вли- яния энергоиспользования на окружающую среду? 4. Назовите виды нетрадиционных возобновляемых источников энер- гии. Какие из них имеют практическое значение для Беларуси? 5. Что такое биогаз, какие есть способы его получения и применения? 6. Какие Вы знаете способы использования солнечной энергии? 7. Перечислите особенности возобновляемых источников энергии по сравнению с традиционными и укажите сферу их применения. 8. Что такое вторичные энергоресурсы, какие их виды Вы знаете? 9. Какие Вам известны способы и устройства утилизации ВЭР? 10. Почему расширение применения местных видов топлива является приоритетным направлением энергосбережения в Республике Бе- ларусь? 11. Опишите возможности и задачи применения древесных отходов как местного вида топлива в условиях Беларуси. Глава 8. Экология энергосберезкения 277 12. Какую долю составляют возобновляемые ЭР в мировом потребле- нии ТЭР и Беларуси? Каков энергетический потенциал отдельных видов возобновляемых ЭР и местных видов топлива в нашей рес- публике? 13. Какое значение имеет применение возобновляемых, вторичных и местных ТЭР с точки зрения экологии? Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Козлов В.В. Энергетика и природа. - М.: Мысль, 1982. - 94 с. 2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: Аген- тство «ФАИР», 1998. - 320 с. 3. Поспелова Т.Г. Оценка влияния электропередачи на окружающую среду - Мн.: БелНИИНТИ, 1990. - 121 с. 4. Твайдел Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 392 с. 5. Кузьмич В.В., Лаврентьев Н.А., Шибалова A.M. О роли нетрадици- онных возобновляемых энергоисточников в развитии энергетики. Вып. 1. Ветроэнергетика. - Мн.: БелНИИНТИ, 1991. - 64 с. 6. Бринкворт Б. Дж. Солнечная энергия для человечества. - М.: Мир, 1976.-288.С. 7. Михайлов В.В. Рационально использовать энергетические ресур- сы. - М.: Знание, 1980. - 62 с. 8. Основные методические положения по планированию использова- ния вторичных энергетических ресурсов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 9. Вторичные теплоэнергетические ресурсы и охрана окружающей среды. / В.В. Харитонов и др. - Мн.: Вышэйшая школа, 1988. 10. Русан В.И., Фуад Хадж Али. Потенциал и перспективы использова- ния нетрадиционных возобновляемых источников энергии. // Агро- панорама. № 1. - Мн.: БАТУ, 1998. 11. Кини Р. Размещение энергетических объектов: Выбор решений. / Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с. 279 Основы знергосберез1сения 12. Поспелова Т.Г., Хассан Ю. Влияние энергосбережения на развитие энергетических систем // Элеворические станции. 1998. №2. 13. Дэвинс Д. Энергия / Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 360 с. 14. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность: Электро- энергетика: Учеб. для вузов /Под ред. В.А. Веникова. - М . : Высшая школа, 1988.-239 с. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Дорогой читатель, Вы совершили труд, прочитав эту книгу. Автор надеется, что у Вас возникло представление о проблемах энергосбере- жения, появился интерес к ним, и в дальнейшем Вы будете содейство- вать их решению. В данной книге в доступной форме представлены основные сведе- ния по теоретическим основам эффективного использования энергии и современным взглядам на возможности и методы энергосбережения. Энергия - источник и условие всей жизнедеятельности человека, по- этому энергосбережение - чрезвычайно широкая и глубокая тема. Не- возможно в одной книге осветить все вопросы, связанные с проблема- тикой энергосбережения, тем более что в каждом виде деятельности человека они имеют свою специфику и конкретные решения. Не пре- тендуя на полный охват всех вопросов, связанных с энергосбережени- ем, автор, пожалуй, впервые в отечественной научно-технической и учебной литературе попыталась в систематическом виде, с современ- ных позиций изложить основные проблемы энергосбережения и мето- ды их решения. При этом преследовались следующие цели: 1. Написать учебник, доступный пониманию и необходимый широ- кой аудитории учащихся, по которому можно учиться и самостоятельно, не обязательно читая все страницы подряд. Для этого в учебнике перед началом каждой главы сформулированы ее основные идеи и цели, а в конце глав дано резюме, контрольные вопросы для самопроверки и лите- ратура. Завершают книгу словарь основных понятий и определений, ис- пользованньк в книге, и рекомендуемые темы рефератов для углублен- ного самостоятельного изучения заинтересовавших читателя вопросов. 2. Создать у читателя целостное представление об энергосбереже- нии как единой, большой и сложной межотраслевой производственно- экономической системе процессов рационального расходования энер- гетических ресурсов всех видов и форм. Показать необходимость системного подхода к решению проблем энергосбережения и исполь- зования методов системного анализа. 280 Основы знергосберез1сения 3. Раскрыть суть государственной политики энергосбережения, по- казать ее связь с состоянием и развитием мирового сообщества и убе- дить читателя в возможности и необходимости его личного участия в решении проблем энергосбережения. Содействовать формированию культуры использования энергии и творческого мышления в отноше- нии изыскания источников, резервов энергосбережения в его профес- сиональной деятельности и повседневной жизни. 4. Сделать акцент на понимании физико-химических принципов энергосбережения во всей цепи производства, преобразования, транс- порта, распределения и потребления энергоресурсов всех видов. На этой основе осветить практическую сторону организации рационального ис- пользования энергоресурсов, техники, методов энергосбережения в их связи с представлениями, необходимыми инженеру или менеджеру при сознательном использовании в практике проектирования, эксплуатации или управления профессиональными объектами. Направленность на проникновение во взаимосвязь физико-технических, организационно- управленческих, эколого-экономических принципов и практических методов энергосбережения отличает данную книгу. 5. Обратить особое внимание читателя на управленческие аспекты энергосбережения. Данная книга фактически первая книга в странах СНГ, которая знакомит с понятиями и методами энергетического ме- неджмента как одного из важнейших инструментов энергосбережения и одновременно показывает, что энергосбережение - одна из основных целей энергетического менеджмента. Сложность и многомерность сис- тем энергетики и энергосбережения, их социально-производственный характер выдвигает вопросы управления ими на первый план, причем управления в условиях не только установившихся, но и переходных (кри- зисных) состояний экономики государств, отдельных отраслей, пред- приятий. В соответствии с законами менеджмента и кибернетики мож- но утверждать, что система любой сложности может быть сделана управляемой, если будут применены адекватные механизмы регулиро- вания. Именно поэтому инженеры, менеджеры, экономисты должны понимать социально-политическое и экономическое значение эффек- тивного энергоиспользования, владеть нормативно-правовыми, финан- сово-экономическими, информационными и психологическими меха- низмами энергосбережения. Заключение 6. Научная и инженерная мысль не стоит на месте; теория и прак- тика энергосбережения непрерывно развиваются. Появляются новые концепции и методы преобразования энергии, новые технологии пере- дачи энергоресурсов и энергопотребления. На стадии научных экспе- риментов находится идея вакуумной энергетики. Ученые и инженеры активно работают над новыми конструкциями накопителей энергии и источников возобновляемой энергии. Создаются оригинальные энер- госберегающие конструкции и материалы с новыми свойствами и ха- рактеристиками. Современные информационные технологии, микро- электронная и микропроцессорная техника внедряются в сферу организации и управления энергосбережением. Изменения в политике и экономике заставляют обращаться к новым механизмам энергосбере- жения. Поэтому важно предупредить читателя, что, получив основные знания и представления из данной книги, он должен научиться ориен- тироваться в современном мире энергетики, научиться осваивать но- вые теории и многочисленные технологии и методы энергосбережения, используя их в организации, где работает, должен уметь говорить на общем языке с представителями и экспертами государственных и ауди- торских организаций по энергосбережению. Помня при этом, однако, что с какими бы рекомендациями, технологиями, приборами энерго- сбережения ему ни пришлось бы встретиться, основные соображения о том, как лучше решить задачу и трактовать полученный результат мо- жет и должен дать только сам инженер или менеджер. 7. Подчеркнуть, что в практическом плане успех энергосбереже- ния определяется умением специалиста в результате оценки общего со- стояния энергоиспользования найти те приоритетные процессы и объек- ты, для которых мероприятия по энергосбережению могут дать наибольшие экономический, экологический и социальный эффекты; умением соотнести затраты на энергосберегающие мероприятия с по- лучаемыми от них эффектами. Эта задача требует от специалиста твор- ческого подхода. Если настоящей книгой удалось хотя бы частично достичь пере- численных целей, то автор будет считать не напрасной свою работу. Конечно, в книге в силу ее специфики, направленной на изучение ос- нов и только основ энергосбережения, не удалось остановиться на ряде специальных вопросов, например, энергосбережения в промышленно- 282 Основы знергосберез1сения сти, В сельском хозяйстве. В современной практике энергосбережения и управления им постоянно появляются новые элементы, которые мог- ли быть только упомянуты в книге. Все это потребует от изучающего эту книгу далее, на базе имеющихся в ней положений, проводить само- стоятельное творческое изучение новых подходов, методов, техничес- ких решений по энергосбережению. Автор будет благодарна всем чита- телям, кто пришлет свои замечания и пожелания по улучшению настоящей книги. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТОВ 1. Аккумулирующие электрические станции. 2. Атомные электрические станции (АЭС). 3. Белорусская энергетика. 4. Биоэнергетика, ее перспективы в Беларуси. 5. Вакуумная энергетика. 6. Влияние энергетики на биосферу и экологические эффекты энерго- сбережения. 7. Водородная энергетика. 8. Возобновляемые источники энергии. 9. Вторичные энергетические ресурсы и их использование. 10. Газы - могучий источник энергии и химического сырья. 11. Геотермальная энергия. 12. Гидроэнергетика. 13. Задачи и инструменты инженера (менеджера) в области эффектив- ного энергоиспользования. 14. Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении». 15. Законы термодинамики и их значение для энергосбережения. 16. Использование энергии ветра. 17. Использование энергии в промышленности, основные направления и мероприятия по энергосбережению. 18. История энергоиспользования и энергосбережения. 19. Культура энергосбережения. 20. Магнитогидродинамическое преобразование энергии. 21. Малая энергетика. 22. Менеджмент в энергетике. 23. Мини-ТЭЦ и котельные. 24. Нагревательные солнечные системы. 25. Научно-технические журналы и информационные издания по энер- гетике и энергосбережению. 26. Нефть, ее значение и использование. 27. Образование в области энергосбережения. 284 Основы знергосберез1сения 28. Основные технические направления Государственной программы «Энергосбережение». 29. Особенности энергетического производства и аккумулирование энергии. 30. Отечественный и зарубежный опыт энергосбережения. 31. Политика и энергетика. 32. Проблемы водоснабжения. 33. Проблемы энергосбережения. 34. Прямые методы преобразования энергии. 35. Развитие мировой энергетики. 36. Развитие теплоэнергетических технологий и энергосбережение. 37. Развитие энергетики в условиях становления рыночной экономики. 38. Реструктуризация в энергетике, ее влияние на энергосбережение. 39. Сегодня и завтра производства и передачи электрической энергии. 40. Система управления топливно-энергетическим комплексом и энер- госбережением в Республике Беларусь. 41. Системы и устройства непрямого преобразования солнечной энер- гии. 42. Системы и устройства прямого преобразования солнечной энергии. 43. Современные информационные технологии и энергосбережение. 44. Современные способы получения электрической энергии. 45. Современные энергоресурсы. 46. Солнечная энергетика. 47. Состояние и задачи энергосбережения в Республике Беларусь. 48. Социально-экономический и психологический аспекты энергосбе- режения. 49. Специалист по энергетическому менеджменту: задачи и функции. 50. Способы преобразования различных видов энергии в электрическую. 51. Тепловые конденсационные электрические станции. 52. Тепловые насосы. 53. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). 54. Термоэлектрические и термоэмиссионные генераторы. 55. Технический и коммерческий учет энергетических ресурсов. 56. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь и задачи энергосбережения. 57. Транспорт энергоресурсов. Рекомендуемые темы для рефератов 285 58. Управление энергетическими системами и энергосбережением. 59. Учет энергосбережения в развитии энергетических систем. 60. Физико-химические основы энергосбережения. 61. Холодильные системы и установки. 62. Централизованное и децентрализованное энергоснабжение. 63. Экологическая цена энергии. 64. Экономические и финансовые механизмы энергосбережения. 65. Электрохимические источники энергии. 66. Электроэнергетическая система Республики Беларусь, пути ее развития. 67. Энергетика будущего. 68. Энергетика на древесных отходах. 69. Энергетика: пути развития и перспективы. 70. Энергетическая независимость и безопасность государства. 71. Энергетические обследования и аудиты. 72. Энергетические тарифы. 73. Энергетический кризис и его преодоление. 74. Энергетический и экологический мониторинги. 75. Энергетический менеджмент. 76. Энергетический менеджмент на предприятии. 77. Энергетическое хозяйство промышленных предприятий, пути и сред- ства энергосбережения. 78. Энергосбережение в быту. 79. Энергосбережение в промышленности. 80. Энергосбережение в сельском хозяйстве. 81. Энергосбережение на транспорте. 82. Энергохозяйство города и проблемы энергосбережения. 83. Энергосберегающие технологии и оборудование. 84. Энергосбережение в жилых домах. 85. Энергосбережение в промышленной теплоэнергетике. 86. Энергосберегающие технологии и оборудование. 87. Энергоэкономичное освещение. 286 Основы знергосберез1сения ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ АСКУЭ - автоматизированная система учета, контроля и управления энергопотреблением предприятия АЭС - атомная электрическая станция ВВП - валовый внутренний продукт ВЭР - вторичные энергетические ресурсы ВЭУ - ветроэнергетическая установка Г - электрический генератор ГАЭС - гидроаккумулирующая станция ГеоТЭС - геотермальные электростанции Госкомэнергосбережение - Государственный комитет по энергосбере- жению и энергетическому надзору Республики Беларусь ГТУ - газотурбинная установка ГЭС - гидравлическая электростанция Д - электрический двигатель ДЭО - детальное энергетическое обследование ЕС - Европейский Союз ЕЭК - Европейская Экономическая Комиссия ИАСУЭ - интегрированная автоматизированная система управления энергосбережением ИИСЭ - микропроцессорные информационно-измерительные системы учета энергии ИТП - индивидуальный тепловой пункт К - конденсатор пара К (гл.7) - контроллер КЛЛ - компактные люминесцентные лампы Концерн "Белэнерго" - Белорусский государственный энергетический концерн КПД - коэффициент полезного действия КЭС - конденсационная тепловая электростанция ЛОС - локальная отопительная система ЛЭП - линия электропередачи МВП - мировой валовый продукт Принятые сокращения и обозначения 287 МГД-метод, МГД-генератор - магнитогидродинамический метод и генератор МГД-электростанция - магнитогидродинамическая электростанция МГЭС Н ПГ ПГУ малые ГЭС насос котел-парогенератор парогазовая установка ПИП - первичные измерительные преобразователи ПИ-теплопроводы - бесканальные теплогидропредизолированные теплопроводы ППУ - предизолированные пенополиуретановой теплоизоляцией трубы ПРА - пускорегулирующие аппараты в системах освещения ПТУ - паротурбинная установка ПЭВМ - персональная ЭВМ пэо - предварительное энергетическое обследование ПЭР - первичные энергетические ресурсы ПЭС - приливная электростанция РБ - Республика Беларусь свч - сверхвысокая частота см РБ - Совет Министров Республики Беларусь СНГ - Содружество Независимых Государств т - турбина ТБО - твердые бытовые отходы т.н.э. - тонна нефтяного эквивалента т. у. т. - тонна условного топлива ТЭБ - топливно-энергетический баланс ТЭГ — термоэлектрический генератор ТЭК - топливно-энергетический комплекс ТЭП - термоэмиссионный преобразователь ТЭР — топливно-энергетические ресурсы ТЭС - тепловая электрическая станция ТЭЦ - теплоэлектроцентраль ЦТП — центральный тепловой пункт эдс - электродвижущая сила ЭВМ - электронная вычислительная машина 288 Основы знергосберез1сения ЭПРА - электронные пускорегулирующие аппараты ЭР - энергетические ресурсы ЭС - энергетическая система ЭСМТ - энергосберегающие мероприятия и технологии DSM - Demand Side Management IRP - Integrated Resource Planning LF - Load Forecasting SSP - Supply Side Planning СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ п о н я т и й и ОПРЕДЕЛЕНИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОТЕЛ - котел с автоматизацией по. дачи топлива, ведения и контроля технологического режима. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО (АРМ) главного энергетика предприятия по управлению энергопотреблением - рабо. чее место, оборудованное средствами сбора, передачи, обработки и ото. бражения информации на основе ПЭВМ для учета, контроля и управ, ления энергоресурсами предприятия. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УЧЕТА, КОНТРОЛЯ Ц УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ (АСКУЭ) ПРЕДПР0> ЯТИЙ - многоуровневые сети учета, контроля, управления энергопот^ реблением с комплексами технических средств сбора, обработки, пред- ставления и хранения информации, линиями связи, средствами телеизмерений, телеинформации и телеуправления. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ системой - управление параметрами системы, ее режимом с приспособлением к изменяющимся во времени свойствам системы и к воздействующим на нее внешним условиям. АККУМУЛЯТОР ТЕПЛОТЫ - устройство для накопления и времен- ного хранения энергии в форме явной или скрытой теплоты для сведе- ния баланса ее производства и потребления в энергосистеме или на предприятии. АКУСТИЧЕСКИЕ ШУМЫ ОТ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ - загрязняю- щий фактор атмосферного воздуха, диктующий определенные требо- вания к проектированию, конструкциям, сооружению и эксплуатации 290 Основы знергосберез1сения энергетических объектов по условиям устранения или ограничения воздействия на население и обслуживающий персонал. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ И С Т О Ч Н И К И ЭНЕРГИИ ТОПЛИВА - источники энергии топлива, заменяющие традиционные органические топлива и ядерное топливо; в их числе: производство синтетических углеводородов на базе угля, спиртовых топлив, водород, производство топлива из отходов. АНАЭРОБНАЯ ПЕРЕРАБОТКА (СБРАЖИВАНИЕ) - двухстадийный управляемый процесс получения биогаза из органических отходов пу- тем их преобразования под действием анаэробных микроорганизмов (ана- эробов) в отсутствие или при ограниченном доступе кислорода. Анаэро- бы получают необходимый им для жизнедеятельности кислород пзтем расщепления кислородосодержащих органических или минеральных соединений. 1-ая стадия - превращение высокомолекулярных органи- ческих соединений в низкомолекулярные, 2-ая - ферментация. АНТРОПОГЕННЫЕ ВЫБРОСЫ - выбросы веществ промышлен- ными предприятиями, энергетическими объектами, автотранспортом и др., загрязняющие атмосферу Земли, оказывающие неблагоприятное воздействие на окружающую среду, в том числе на здоровье человека, растительный, животный мир, и наносящие вред материальным и куль- турным ценностям. АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ - машина, преобразующая электрическую энергию переменного тока в механическую энергию вра- щения со скоростью, зависящей от частоты тока и нагрузки. Скорости вра- щающегося магнитного поля статора двигателя и ротора не совпадают. АУДИТОР ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ - независимая организация или дол- жностное лицо, осуществляющее проверку эффективности энергоис- пользования на предмет соответствия установленным нормам и стан- дартам расходования энергоресурсов, выявления энергосберегающего потенциала и производящее консалтинг по технологиям и мероприя- тиям его реализации. Словарь основных понятий и определений 291 АУДИТОРСКАЯ ФИРМА - фирма, владеющая необходимыми кад- ровым и методическим, информационным и приборным обеспечением для осуществления аудитов и имеющая лицензию на их выполнение. АЭРОБНАЯ ПЕРЕРАБОТКА - процесс преобразования веществ под действием аэробных микроорганизмов, нуждающихся для своей жизнедея- тельности в свободном кислороде воздуха. Б Е З О Т Х О Д Н О Е , М А Л О О Т Х О Д Н О Е П Р О И З В О Д С Т В О - организация производства, при которой цикл «первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия. Означает переход от технологии очищения и разбавления отходов к принципиально новым технологиям оборотного использования (рециркуляции) природных ресурсов. БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОНЦЕРН - государственный орган (субъект) хозяйственного и опе- ративного управления электроэнергетической и теплоснабжающей от- раслью экономики Республики Беларусь. БИОГАЗ ^ продукт анаэробного сбраживания органических отходов; энергосодержание биогаза (60-75% метана, 30-40% углекислого газа, 1,5% сероводорода, примеси аммония, меркаптанов, аминов) со- ставляет 22,ЗМДж, что эквивалентно 0,5м^ очищенного природного газа, 0,5 кг дизельного топлива, 0,76 кг условного топлива. Б И О Г Е Н Е Р А Т О Р - герметичный агрегат с регулируемыми параметрами внутренней среды для производства биогаза из органических отходов. БИОМАССА - вещества, из которых состоят растения, животные и продукты их жизнедеятельности; путем химических или биохимичес- 292 Основы знергосберез1сения ких процессов биомасса может быть превращена в биотопливо: газо- образный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. БИОСФЕРА - тонкая оболочка Земли, глобальная экологическая сис- тема, состав, структура и энергетика которой - итог длительного исто- рико-геологического развития всего органического мира, живого ве- щества в его взаимодействии с неживой природой; биосфера - среда обитания человечества и одновременно предмет его техногенной дея- тельности. Основная задача экологии - сохранение и улучшение био- сферы, ее устойчивое развитие (Sustainable Development). БИОТОПЛИВО - топливо, образующееся из биомассы посредством естественных экологических процессов либо как основной или побоч- ный продукт сельскохозяйственного производства, растениеводства, лесоводства, речного и морского хозяйства, промышленной и бытовой деятельности человека. БИОЭНЕРГОУСТАНОВКА - установка для производства органичес- ких удобрений из биомассы и попутно - биотоплива для выработки тепловой и электрической энергии. БОЛЬШИЕ СИСТЕМЫ - динамические системы из множества ча- стей и элементов, обладающие свойствами организованности и уп- равляемости на основе адаптации, эргатичности, двойственности природы, многокритериальности, иерархичности, взаимосвязанно- сти с внешней средой. Характеризуются больщим разнообразием со- стояний и свойств, многовариантностью функционирования и раз- вития, устойчивым динамизмом развития. Изучение их может осуществляться на основе системного подхода с применением ме- тодов системного анализа. БЮДЖЕТНАЯ ПОЛИТИКА - общие стратегические ориентиры, определяющие соотношение и распределение основных статей доходов и расходов государства, направленные на реализацию национальной политики в целом. Словарь основных понятий и определений 293 В ВАКУУМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - находящаяся в стадии научно- экспериментальных исследований новая физическая концепция получения энергии на основе использования вакуумных эффектов при экологической чистоте процесса, предполагающая создание технических незамкнутых систем с избыточным энергобалансом. В вакуумном реакторе специальной геометрии создаются условия управляемого возбуждения вакуумной субстанции в жидкостной среде, служащей также для отбора и аккумулирования энергии. ВАЛОВЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОДУКТ (ВНН) (gross national product, GNP) - общая рыночная стоимость совокупного объема гото- вых (конечных) товаров и услуг, произведенных в стране в течение года. ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (ВЭУ) - установка, преобразующая кинетическую энергию движения воздуха (ветра) в электрическую энергию. ВНУТРЕННИЙ ВАЛОВЫЙ ПРОДУКТ (ВВП) - общая рыночная стоимость всех готовых (конечных) товаров и услуг, произведенных внутри страны отечественными и иностранными предприятиями в течение года. ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ - теплообменное устройство для подогрева воздуха, подаваемого в топку, или технологического воздуха за счет утилизации тепла отработанных потоков пара, конденсата или уходящего газа позволяет уменьшить расход топлива. ВОДОПОДГОТОВКА - улучшение качества воды, поступающей из водоисточника для производственного использования на электростан- циях, промышленных предприятиях, в коммунальном хозяйстве, для питания котлов, испарителей, паропреобразователей, для технологи- ческих нужд, для целей охлаждения, отопления, горячего водоснабже- ния и т.д. Заключается в осветлении, умягчении, обессоливании, обес- 294 Основы энергосберезкения кремнивании, обезмасливании, обескислороживании, щелочении, ней- трализации, выпаривании, дегазации воды. Различают химический и термический методы водоподготовки. ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ - технические системы, установки и устройства для преобразования первичной во- зобновляемой энергии во вторичную или конечную энергию. Служат в основном для энергообеспечения локальных объектов в дополнение к традиционной энергетике на органическом и ядерном топливе. ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ - энергетические ресур- сы, восстановление которых постоянно осуществляется в природе. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ - энергоносители, полученные после промышленного преобразования первичных энергоресурсов. В Т О Р И Ч Н Ы Е ( П О Б О Ч Н Ы Е ) Э Н Е Р Г О Р Е С У Р С Ы (ВЭР) ( Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К И Е ОТХОДЫ) В ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВЕ ПРЕДПРИЯТИЙ - энергоресурсы, образующиеся как попутные при осуществлении технологических процессов, могущие быть повторно использованными для получения энергии. К ним относятся отработанные горючие органические вещества, городские и промышленные отходы, горячие отработанные теплоносители, отходы сельскохозяйственного производства. ГАЗИФИКАЦИЯ - технология получения искусственного горючего газа в процессе нагрева жидкого или твердого топлива при его частич- ном сжигании и в процессе подземной газификации угля. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ (ГРП) - сооружение с устройствами для снижения давления газа с целью распределения его между отдельными потребителями и регулирования давления с целью его поддержания при изменениях давления в магистраль Словарь основных понятий и определений 295 НОМ газопроводе или городских сетях, а также изменения потреб- ления газа. Различают ГРП ТЭС, заводские центральные, цеховые, индивидуальные. ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА (ГТУ) - двигательная установ- ка, в лопаточном аппарате которой потенциальная энергия газа (смесь продуктов сгорания топлива с воздухом или нагретый воз- дух при большом давлении и температуре) преобразуется в кине- тическую энергию, а затем частично превращается в механичес- кую работу. Применяется в качестве первичного двигателя электростанций, транспортного двигателя, в авиации, в промыш- ленности для утилизации отходящих газов высокотемпературных технологических установок (газовые утилизационные бескомпрес- сорные турбины - ГУБТ). ГЕЛИОСТАТ - прибор, отражающий солнечные лучи и концентриру- ющий их на теплоприемнике так, что направление лучей, несмотря на кажущееся суточное движение Солнца, остается постоянным; это дос- тигается плоским зеркалом, которое поворачивается соответствующим образом с помощью приводного механизма. ГЕЛИОТЕРМИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОВАЯ) - ТЭС, на которой с помощью солнечных коллекторов и паросилового цикла осуществляется преобразование энергии Солнца в электрическую энергию. ГЕЛИОУСТАНОВКА - установка, преобразующая солнечную энергию в тепловую или электрическую для производственных или бытовых нужд. ГИДРОЛИЗ - химическая и биохимическая переработка древесных отходов лесной, деревоперерабатывающей промышленности, отходов сельского хозяйства и другого непищевого растительного сырья действием воды и тепла при участии катализаторов для производства полезных продуктов, в том числе определенных видов топлива (спирты, моторное топливо и т.п.). 296 Основы энергосбережения ГИДРОЭНЕРГЕТИКА - область энергетики на возобновляемых ресурсах, использующая энергию падающей воды, волн (амплиту- да волн в некоторых районах мирового океана достигает 10 м) и приливов. ГЛАВНАЯ ЗАДАЧА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА - согласованное развитие и функционирование всех подсистем топлив- но-энергетического комплекса и системы энергосбережения. ГЛОБАЛЬНАЯ ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИКОЙ - осу- ществление энергосбережения во всех элементах жизнедеятельности человеческого общества. ГОРЕЛКИ (ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА) устройства для сжи- гания газообразного и (или) жидкого топлива, используемые в топках котлов, нагревательных зонах теплотехнологических установок маши- ностроительной, металлургической и др. отраслей промышленности; конструкции кинетических и диффузионных горелок влияют на энер- гоэффективность использования топлива.- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ НАДЗОРУ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ -государственный орган (субъект) управления, разрабатывающий концепцию и стратегию эффективного использования энергоресурсов, возглавляющий, организующий и координирующий работу по энергосбережению в республике, создан в 1993 г ГОСУДАРСТВЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ - комплекс закрепленных законом мер, направленных на создание экономических, информационных, организационных условий для реализации политики энергосбережения. ГРАДИРНЯ - испарительное охладительное сооружение башенного или вентиляторного типа, используемое в технических системах оборотного водоснабжения для охлаждения технической воды в результате частичного испарения и теплоотдачи непосредственно воздуху. Словарь основных понятий и определений 297 ГРАФИК НАГРУЗКИ - графическое отображение режима потребле- ния электрической или тепловой энергии потребителем: предприяти- ем, районом, городом, страной в течение определенного отрезка вре- мени: суток, месяца, года. Различают суточный, месячный, годовой график нагрузки. д ДВУХСТАВОЧНЫЙ ТАРИФ - разновидность цены, по которой взи- мается оплата за пользование электроэнергией, состоит из двух час- тей: основной ставки за 1 кВт мощности, участвующей в максимуме нагрузки ЭС, и дополнительной ставки за 1 кВт'Ч потребленной энер- гии. Экономически поощряет потребителей к снижению присоединен- ной мощности и максимума нагрузки за счет уплотнения и выравнива- ния их графиков. ДЕНЕЖНО-КРЕДИТНАЯ СИСТЕМА (monetary system) - система механизмов по изменению массы денег в обращении с целью достиже- ния неинфляционного производства совокупного продукта при усло- вии полной занятости. ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ - агрегат, включающий детандер-двигатель турбинного типа (турбодетандер) для превращения в механическую работу энергии сжатых газов путем их расширения, сопровождаемого понижением температуры газов, и соединенный с ним через редуктор электрогенератор, использующий мощность от расщи- рения газа для производства электрической энергии. Д Е Ц Е Н Т Р А Л И З А Ц И Я Т Е П Л О С Н А Б Ж Е Н И Я - процесс частичного отказа от централизованного теплоснабжения из наци- ональной энергосистемы и переход к автономным системам теп- лоснабжения от заводских мини-ТЭЦ, встроенных и пристроенных к зданиям местных блочных, блок-модульных, крышных котель- ных и т.п. Децентрализация способствует формированию рынка энергоносителей и конкуренции в области энергообеспечения. 298 Основы знергосберез1сения Потребитель получает возможность выбора производителя и по- ставщика энергии. ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ Э Н Е Р Г О О Б Е С П Е Ч Е Н И Я (ЭНЕРГО- СНАБЖЕНИЯ) ЭКОНОМИКИ ИЛИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ - организация снабжения крупных производств электроэнергией, теплом от собственных заводских мини-ТЭЦ и снабжения теплом отдельных предприятий, организаций, крупных бытовых потребителей от соб- ственных котельных и др. автономных источников. В результате рест- руктуризации энергетического сектора экономики, с появлением част- ных генерирующих и распределительных компаний процесс децентрализации будет развиваться. ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО (тяжелое моторное топливо) - смесь вы- сококипящих жидких углеводородов, применяемых в качестве горюче- го в двигателях внутреннего сгорания дизельного типа. ДИЗЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ - стационарные или передвижные ус- тановки с двигателем внутреннего сгорания, снабженные приборами самопуска, регулирования режима, остановки. Обеспечивают незави- симость от постоянных источников энергии, компактность, мобиль- ность, маневренность. ДИНАМИКА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ - изменение во времени (тренд) количественного потребления энергоресурсов и их качественного состава в связи с социально-политическими, экономическими изменениями и научно-техническим прогрессом. ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЕ (ЗОННЫЕ) ТАРИФЫ - цены на топливо, электрическую и тепловую энергию, величина которых варьируется в зависимости от времени, района потребления или др. признаков. Более высокие тарифы в периоды (зоны) максимумов электрической нагрузки ЭС стимулируют потребителей к снижению потребления в эти периоды суток, т.е. к выравниванию графика нагрузки. Тарифы на тепловую энергию могут дифференцироваться в зависимости от энергетической ценности с учетом давления отбираемого пара или Словарь основных понятий и определений 299 температуры сетевой воды по регионам территории. Устанавливаются сезонные цены на природный газ и сезонные тарифы на электрическую и тепловую энергию с дифференциацией по времени суток и дням недели. ДУТЬЕВОЙ ВОЗДУХ - воздух, подаваемый под давлением выше атмосферного в промышленные печи, топки котлов, в другие агрегаты для ускорения происходящих в них процессов окисления, в частности горения. Е ЕВРОПЕЙСКАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ (European Economic Commission) - комиссия ассоциации тринадцати европейских стран, образованная в начале 1958 г. с целью согласованной экономической политики; в настоящее время включает 15 стран. ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ - организация воздухообмена в помещениях за счет действия естественных факторов: разности удельных весов наружного и внутреннего воздуха, ветра. ЗАДАЧА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА В ОБЛАСТИ ПСИХОЛОГИИ для реализации энергосберегающей политики - изменение психологии отношения населения к энергии, создание нового стереотипа мышления по ее бережному использованию. ЗАДАЧА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ для реализации энергосберегающей политики - пе- ресмотр технологического базиса генерирования, распределения и использования энергии в процессах производства, внедрение энерго- эффективных материалов, конструкций, технологических процессов и оборудования. ЗАДАЧА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА В СОЦИ АЛЬ- НО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ для реялизагии энергосбере 300 Основы знергосберез1сения гающей политики - разработка и использование системы социально- экономических и финансовых механизмов, стимулирующих потреби- теля к рациональному расходованию энергоресурсов, уменьшению энергопотребления, особенно в часы максимумов нагрузки энергосис- темы. ЗАКОН ОБ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ - основной законодательный документ, устанавливающий энергосбере- жение в качестве приоритета государственной политики в решении энергетической проблемы в Республике Беларусь. Вступил в силу в июне 1998 г Регулирует отношения в процессе деятельности юриди- ческих и физических лиц в сфере энергосбережения в целях повыше- ния эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и определяет правовые основы этих отношений. ЗАКОН (НАЧАЛО) ТЕРМОДИНАМИКИ 1-ЫЙ (частный случай закона сохранения энергии) устанавливает взаимную превращаемость всех видов энергии: тепло Q, сообщенное неизолированной системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии AU и совершение ею работы А против внешних сил. ЗАКОН (НАЧАЛО) ТЕРМОДИНАМИКИ Н-ОЙ: процессы, связан- ные с теплообменом при конечной разности температур, необратимы, т.е. MorjT протекать самопроизвольно только в одном направлении - от горячих тел к холодным с установлением равновесия в системе. Вто- рая формулировка этого закона: невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение тепла, полученного от на- гревателя, в эквивалентную ему работу, и невозможен процесс, един- ственным результатом которого является передача энергии в форме теп- ла от холодного тела к горячему. ЗОЛЬНОСТЬ ТОПЛИВА - выраженное в весовых процентах опреде- ляемое техническим анализом содержаниев твердом топливе золы, т.е. негорючих примесей, остающихся после сжигания топлива или его про- каливания. Словарь основных понятий и определений 301 И ИНТЕГРИРОВАННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ (ИАСУЭ) - система, объединяющая автоматизированное управление технологическими процессами использования энергии и автоматизированное организа- ционное управление энергосбережением. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ - производство, преобразование, транспорт, распределение и применение энергии для нужд человека. К КАРТЕЛЬ (CARTEL) - формальное, в письменном виде или устное, соглашение между фирмами об установлении цен на продукт, или об объеме производства индивидуальных фирм, или о географическом разделе рынков сбыта продукции. КАЧЕСТВО ЖИЗНИ - социально-экономическая категория для сравнительной оценки степени удовлетворения материальных, физиологических, социально-духовных потребностей человека. КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ: диоксиды серы и азота, выделяющиеся в атмосферу при сжигании ископаемых топлив (уголь, мазут, сланец) и переносимые массами воздуха на значительные расстояния, превращают выпадающие дожди в слабые растворы серной и азотной кислот, что наносит значительный ущерб здоровью людей, природе, сельскому, лесному, рыбному хозяйствам, памятникам архитектуры. КОМБИНИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЭЦ - производство, при котором пар отдается потребителю тепловой энергии после совершения им определенной работы в турбине для привода генератора и получения электрической энергии; расход топлива при комбинированном производстве меньше на 20-25%, чем при раздельном производстве. 302 Основы энергосбережения КОММЕРЧЕСКИЙ УЧЕТ РАСХОДА ТЭР - учет расхода топливно- энергетических ресурсов для упорядочения коммерческих отношений между поставщиками и потребителями и объективных денежных рас- четов с предприятнми-поставщиками. КОМПРЕССОР - машина для сжатия и подачи различных газов или воздуха под избыточным давлением не ниже 2 кг/см^. Различают поршне- вые, ротационные, центробежные (турбинные) и осевые компрессоры. КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ - энергетическая установка стаци- онарного или передвижного типа, представляющая собой комплекс агрегатов (компрессор, воздушные фильтры, холодильники, воздухо- сборники и др.) для выработки сжатого воздуха или иного газа (азот, аммиак, кислород, фреон и т.д.) под избыточным давлением не ниже 2 кг/см^. Применяется как источник пневматической энергии для техни- ческих целей, для транспортировки газов. К О Н Д Е Н С А Ц И О Н Н Ы Е Т Е П Л О В Ы Е Э Л Е К Т Р О С Т А Н Ц И И (КЭС) - тепловые электростанции для выработки только электричес- кой энергии. КПД составляет 36-39%. КОНЕЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ - энсргересурсы, непосредствен- но потребляемые после их доставки конечными потребителями. КОНСАЛТИНГ (МЕНЕДЖМЕНТ-КОНСАЛТИНГ) - консультирова- ние по экономике и управлению. Согаасно классификации Европейского справочника-указателя, к сфере консалтинговых услуг относятся: общее управление, администрирование, финансовое управление, управление кадрами, маркетинг, производство, информационные технологии, специа- лизированные услуги, в том числе консалтинг по управлению электро- энергетикой, инженерный консалтинг, экологический консалтинг и др. КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭКСЕРГИИ - плотность энергетического пото- ка; равна отношению эксергии к объему термодинамического агента (энергоносителя). Определяет практическую пригодность и ценность энергии. Словарь основных понятий и определений 303 КОНЦЕПЦИЯ УЧЕТА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ РАЗВИТИИ ТЭК, УПРАВЛЕНИИ ИМ: 1) энергоресурсосбережение - источник энергии в приходной части топливно-энергетического баланса; 2) энер- госбережение - большая, иерархическая, человеко-машинная система, связанная со всеми отраслями экономики, включая подсистемы ТЭК, и с окружаюш^ей средой. КОНЦЕПЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ГОРОДА: рациональное расходование энергоресурсов - один из основных критериев при про- ектировании, строительстве, реконструкции и организации жизни го- рода и городского хозяйства; энергосбережение осуществляется во всех звеньях цепи энергообеспечения города, от источников энергии до ее потребителей, по всем видам энергоресурсов и энергоносителей при установлении приоритетных направлений. КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ - котел, предназначенный только для по- догрева воды (без кипения), подаваемой в системы отопления, горяче- го водоснабжения и т.п. КОТЕЛ ПАРОВОЙ (ПАРОГЕНЕРАТОР) - система устройств для преобразования энергетического потенциала топлива в тепловую энер- гию пара; состоит из топки, где организуется процесс экономичного сжигания топлива и получение пароводяной смеси, барабана для отде- ления пара от воды, пароперегревателя, в котором пар доводится до необходимых параметров, и «хвоста» - экономайзера и воздухоподог- ревателя, в которых для повышения энергоэффективности котла исполь- зуется тепло продуктов сгорания для подогрева питательной воды и воздуха, подаваемого топку. КОТЕЛЬНАЯ - отдельное помещение или здание для размещения ко- тельной установки - комплекса основного и вспомогательного оборудова- ния для получения пара или горячей воды: котельных агрегатов, устройств транспорта, хранения, подготовки и подачи топлива, подготовки и подачи питательной воды, удаления шлаков, улавливания и удаления золы, проду- вочных и дренажных линий, приборов контроля и систем автоматики. Раз- личают отопргтельные и отопительно-производственные котельные. 304 Основы энергосберезкения КОТЛЫ-УТИЛИЗАТОРЫ - котлы, использующие физическую теп- лоту, иногда химическую энергию отходящих газов высокотемператур- ных теплотехнологических установок черной, цветной металлургии, химической промышленности, индустрии строительных материалов для производства пара. Конструктивно представляют собой теплообменник типа газ-вода с системой подготовки и подачи питательной воды, сбора перегретого пара, устройствами управления потоком уходящих газов и очистки внутренних поверхностей. По условиям теплообмена различа- ют котлы конвективные, радиационно-конвективные, радиационные. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ЭНЕРГОУС- ТАНОВКИ (ЭНЕРГООБЪЕКТА) - отношение величины полезной энергии, получаемой на выходе, к величине подведенной энергии. КРИВАЯ ПРЕДЛОЖЕНИЯ (supply curve) - кривая, показывающая соотношение между рыночными ценами и количеством товара, кото- рый производители предлагают. КРИВАЯ СПРОСА (demand curve) - кривая, показывающая соотноше- ние между рьшочной ценой товара и денежным выражением спроса на него. КРИТЕРИЙ - показатель, с помощью которого можно установить, соответствует ли полученное решение (состояние системы, план ее развития и т.п.) заранее поставленной цели, а также дать сравнитель- ную оценку качества различных решений в смысле большей или мень- шей их близости к оптимальному. Различают экономические, техни- ческие, экологические, социальные критерии. Л ЛИБЕРАЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИКИ - уменьшение доли государствен- ного сектора и ослабление регулирующей роли государства в энергетике, усиление рыночного регулирования. Один из элементов либерализации заключается в том, что потребитель получает право сам выбирать себе производителя и поставщика энергии. Это способствует образованию Словарь основных понятий и определений 306 рынка ЭР, газнкуренции среди производителей и поставщиков энергии, энергосбережению (снижению потерь при преобразовании и транспорте энергии), решению проблемы недостатка инвестиций в энергетику (пред- приятия-потребители сами будут участвовать в создании акционерных малых и мини-ТЭЦ), повышению уровня энергетичес1юго сервиса. ЛИЗИНГ (leasing) - сдача имущества во временное владение и пользо- вание за определенную плату. ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ЛЭП) - сооружение для передачи электрической энергии на расстояние, доставки непосредственному потребителю, связи электростанций или электроэнергетических сис- тем на параллельную работу. ЛЭП бывают переменного или постоян- ного тока, воздушными или кабельными, различного номинального электрического напряжения и конструктивного исполнения. ЛИЦЕНЗИЯ - документ, разрешающий определенный вид деятель- ности; выдается специальной организацией, уполномоченной государ- ственными органами на его выдачу на основе проверки соответствия определенным требованиям. ЛОКАЛЬНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (ЛОС) - автоном- ные системы отопления многоквартирных жилых зданий, крупных об- щественных учреждений (больниц, учебных заведений и т.п.). Обычно выполняются как комбинированные: включают в себя устройства газо- вого отопления, устройства по сжиганию твердого топлива, устройства, аккумулирующие солнечную энергию, эксплуатируемые не одновре- менно, а в определенные временные отрезки. ЛОС экономят до 30- 50% энергоресурсов по сравнению с централизованными системами теплоснабжения. ЛОС привлекательны с экологической точки зрения. м МАКРОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ - обобщенные (сум- марные) экономические показатели. 306 Основы энергосбережения МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА - малые и мини-ТЭЦ, источники на возоб- новляемых ресурсах: малые ГЭС, ВЭУ, биогенераторы, гелиоустанов- ки, а также источники электрической и (или) тепловой энергии, ис- пользующие котельные, теплонасосные, паро- и газотурбинные, дизель- и газогенераторные установки единичной мощностью до 6 МВт. МАНЕВРЕННОСТЬ ЭНЕРГОБЛОКОВ, ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ - характеристика, определяемая временем и трудозатратами, необходи- мыми для пуска, изменения рабочей мощности, останова. МАТРИЦЫ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ И ТЕХ- НОЛОГИЙ (ЭСМТ) - таблицы типовых для данной группы предпри- ятий мероприятий и технологий по энергосбережению с количествен- ной оценкой их технико-экономических, экологических и социальных характеристик. Матрицы ЭСМТ - инструмент специалиста, осуществ- ляющего энергетический менеджмент. Ориентированы на универсали- зацию и автоматизацию его функций в составе интегрированной авто- матизированной системы управления энергосбережением (ИАСУЭ). МГД-ГЕНЕРАТОР - устройство для преобразования энергии низко- температурной плазмы в электрическую. МЕЖСИСТЕМНЫЕ СВЯЗИ - электропередачи, осуществляющие связи между электростанциями и энергетическими системами и объе- диняющие их на параллельную работу, что повыщает надежность и эффективность работы энергосистем и служит энергосбережению. МЕНЕДЖЕРЫ - люди, занимающиеся управленческим трудом, ру- ководители организационных подразделений, выполняющие управлен- ческие функции. МЕНЕДЖМЕНТ ОБЩИЙ (УПРАВЛЕНИЕ, УПРАВЛЕНЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ) - процесс планирования, организации, мотивации и контроля, необходимый для того, чтобы сформулировать и достичь целей управляемой организации. Словарь основных понятий и определений 307 МЕНЕДЖМЕНТ СОВРЕМЕННЫЙ - сформировавшийся в 80-90-е гг. и развивающийся комплекс теоретических знаний, современных практических методов и механизмов управления социально- и произ- водственно-экономическими системами, учитывающий особенности современного этапа исторического развития. МЕНЕДЖМЕНТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ - методологическая наука с практическим инструментарием для осуществления процесса управ- ления использованием энергии, т.е. планирования, организации (вне- дрения), мотивации, контроля оптимального использования всех ви- дов и форм энергии при целесообразном удовлетворении потребнос- тей человека (организации) и щадящем влиянии на окружающую сре- ду. Является частью общего менеджмента и инструментом энергосбе- режения, дающим теорию, методики, практические методы и средства для обеспечения энергоэффективности. МЕСТНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА - виды топлива, имеющие местное (локальное) значение по количеству и энергетической ценности. «МИКРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ» ЗДАНИЕ - современное «супери- золированное» здание, позволяющее настолько уменьшить потери теп- ла за счет теплоизоляции всех конструкций, что поступления «пассив- ной» тепловой энергии от людей, бытовых электроприборов и лучистого потока через окна оказывается достаточно для создания комфортных условий жизни без дополнительной энергии от источников отопления. Такой энергетически «пассивный» дом представляет собой замкнутую систему, не нуждающуюся или минимально нуждающуюся в поступ- лениях тепла извне. МИРОВОЙ ВАЛОВЫЙ ПРОДУКТ (МВП) - основной показатель, характеризующий уровень развития мировой экономики. Объем МВП определяется общей рыночной стоимостью всех готовых товаров и ус- луг, произведенных в мире в течение года. МИССИЯ МЕНЕДЖМЕНТА - основная цель менеджмента. Другие цели выступают в качестве подцелей. SOS Основы энергосберемсения МНОГОУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА ОБРАЗОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - в рамках действующей системы образо- вания непрерывная передача, накопление знаний и практических на- выков по энергосбережению, от дошкольного возраста до высшего об- разования, цель которых - воспитание культуры рачительного обраще- ния с энергоресурсами, способности находить энергосберегающие ре- шения в профессиональной деятельности и в быту. МОНИТОРИНГ ЭНЕРГОЗАГРЯЗНЕНИЯ - непрерывное система- тическое наблюдение, регистрация, статистическая обработка и ана- лиз параметров, характеризующих отрицательные воздействия объек- тов энергетики на окружающую среду с учетом переноса загрязните- лей воздушными массами и др. природными потоками. МОТИВАЦИЯ - процесс стимулирования самого себя и других на деятельность, направленную на достижение индивидуальных и общих целей организации. н НАЦИОНАЛЬНАЯ КРИВАЯ НАГРУЗКИ - график нагрузки (из- менение суммарной потребляемой энергии во времени) национальной энергосистемы или совокупности энергосистем страны (при наличии частных энергокампаний). НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ - энергетические ресурсы, которые ранее были накоплены в природе и в новых геологи- ческих условиях практически не образуются. НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - энергетика, ориентирован- ная на использование возобновляемых источников энергии. НОРМА РАСХОДА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУР- СОВ - мера потребления ресурсов на единицу продукции (работы, ус- луги) определенного качества в планируемых условиях производства. Словарь основных понятий и определений 309 Фактический удельный расход - количество энергии, фактически по- требленное объектом на производство единицы продукции или работы в реальных условиях производства. НОРМИРОВАНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ - инструмент госу- дарственной политики энергосбережения, заключающийся в установ- лении норм расхода топлива и энергии для технологических процес- сов, установок, оборудования, продукции, электробытовых приборов, а также в стандартизации энергопотребляющих продукции, работ и услуг О ОБОРОТНАЯ РЕЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБ- ЖЕНИЯ - замкнутая технология водоиспользования, предусматрива- ющая очистку производственных или бытовых сточных вод и их воз- вращение в технологический цикл при восполнении потерь из внешних источников. ОДНОСТАВОЧНЫЙ ТАРИФ - размер платы за энергию, определя- емый как произведение цены за единицу энергии на общее потреблен- ное ее количество за данный промежуток времени; создает экономи- ческую незаинтересованность потребителей в выравнивании графика за счет снижения пиков нагрузки. ОПТИМИЗАЦИЯ - 1) процесс нахождения экстремума функции, т.е. выбор наилучшего варианта из множества возможных; 2) процесс при- ведения системы в наилучшее (оптимальное) состояние. ОРГАНИЗАЦИЯ - любое объединение людей для единой экономико- хозяйственной деятельности: международные объединения, государ- ства, предприятия, фирмы, учреждения и т.д. ОСВЕЩЕНИЕ ЭНЕРГОЭКОНОМИЧНОЕ (ЭНЕРГОЭФФЕК- ТИВНОЕ) - устройство систем освещения, обеспечивающих техни 310 Основы знергосберез1сения чески и экономически возможный низший уровень энергопотребления при высокой светотехнической эффективности и улучшенном дизайне. Предусматривает оптимальную организацию освещения, применение энергосберегающих источников света и светильников комфортного освещения, электронной пускорегулирующей аппаратуры (ЭПРА): га- зоразрядных ламп, устройств управления направлением, величиной светового потока, включением-отключением. п ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ: слой парниковых газов (углекислый газ COj, метан и др.), накапливающихся в атмосфере из-за сжигания орга- нических топлив (угля, нефти, природного газа) в энергопроизводящих и энергопотребляющих установках, не пропускает солнечное тепло обратно в космос, в результате средняя температура приземного слоя атмосферы постепенно повышается, что приведет к перераспределе- нию осадков, увеличению числа засух, к затоплению значительных тер- риторий, к глобальным изменениям климата, которые повлекут разру- шения естественных и искусственных систем Земли. ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ - бинарные установки по преобра- зованию энергии пара и газа в электрическую, совмещают газотурбин- ные и паротзфбинные агрегаты, используются на ГЭС для повышения экономической эффективности и маневренности станции в целом. ПАРОГАЗОВЫЙ ЦИКЛ - термодинамический бинарный цикл, в ко- тором превращение тепловой энергии, получаемой от сжигания топли- ва, в механическую работу осуществляется с помощью двух рабочих тел: водяного пара и газа. ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА (ПТУ) - тепловой двигатель, ис- пользующий работу расширения водяного пара, протекающего через криволинейные каналы лопаток турбины, создавая постоянный момент на валу; наряду с механической энергией отбором пара из промежуточ- ных ступеней турбины получают тепло на отопление и для технологи Словарь основных понятий и определений 311 ческих нужд. Основной двигатель для привода генераторов зволяющий осуществлять комбинированную выработку механической и тепловой энергии; используется для привода насосов, компрессоров и т.п. ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ - аппарат в котельном агрегате для подсуш- ки и перегрева пара; конструктивно представляет собой систему труб- чатых змеевиков. ПЕРВИЧНАЯ ЭНЕРГИЯ - энергия, непосредственно извлекаемая в природе. ПЕРВИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ - носители первичной энергии. ПЕРВИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ (ПЭР) В ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВЕ ПРЕДПРИЯТИЯ - энергоресурсы, поступающие на предприятие в готовом для потребления виде или специально вырабатываемые непос- редственно на предприятии для осуществления технологических или вспомогательных, сервисных целей. ПЕРВИЧНЫЙ ПРИБОРНЫЙ УЧЕТ - процесс учета расхода энер- горесурсов с помощью контрольно-измерительных приборов непосред- ственно в местах их установки. ПЕРЕКРЕСТНОЕ СУБСИДИРОВАНИЕ - порочная практика опла- ты за энергоносители, не стимулирующая потребителей к эффективно- му энергоиспользованию: промышленные предприятия при оплате за энергию вынуждены покрывать льготы, предоставленные населению и сельскому хозяйству. ПИРОЛИЗ - пирогенетическое (термическое) разложение топлива, технология высокотемпературной переработки органического топлива путем нагревания без доступа воздуха до 400-1200°С. ПИТАТЕЛЬНАЯ ВОДА - вода, подаваемая в паровой котел для воз- мещения убыли воды, ушедшей в виде пара; представляет собой смесь конденсата и добавочной воды, восполняющей потери конденсата внут 312 Основы знергосберез1сения ри станции и у потребителей; должна отвечать определенным требова- ниям по давлению, жесткости, химическому составу. ПИ-ТЕПЛОПРОВОД - бесканальный теплогидропредизолированный теплопровод - подземная механическая конструкция, состоящая из стальной трубы, полиуретановой теплоизоляции и наружной полиэти- леновой трубы-оболочки, жестко связанных друг с другом и образую- щих с окружающим теплопровод грунтом единую систему. Имеет теп- ловые потери на уровне 2-3% на протяжении всего расчетного срока службы (20-30 лет). ПЛАНИРОВАНИЕ СНАБЖЕНИЯ (ПРОИЗВОДСТВА) ЭНЕРГО- РЕСУРСОВ (SUPPLY SIDE PLANNING - SSP) процесс планиро- вания развития топливно-энергетической базы национальной экономи- ки, инфраструктур производства, преобразования, транспорта и распределения собственных и импортируемых энергоресурсов. ПОВЕДЕНЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - часть технического потенциала, определяемая мерой осознания акту- альности энергосбережения всеми лицами, принимающими и реализу- ющими решения об ЭСМТ - от деятелей межгосударственных органи- заций до отдельных домовладельцев, а также согласованностью их действий. ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКИЕ - макроэкономичес- кие показатели, характеризующие энергоэффективность экономики отдельных регионов, государств, областей, городов, предприятий и т.п., позволяющие оценить тенденции и темпы в ее изменения. ПОЛИТИКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ (ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕ- НИЯ) - закрепленная на государственном уровне система законодатель- ных, правовых, экономических, финансовых механизмов и действий, научно-исследовательских, информациойно-образовательных и техни- ческих программ по внедрению энергосберегающих технологий и обо- рудования, обеспечивающая переход к энергоэффективной националь- ной экономике. Словарь основных понятий и определений 313 ПОЛЬЗОВАТЕЛИ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУР- СОВ - субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, за- регистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юри- дических лиц или предпринимателей без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством Рес- публики Беларусь имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие топливно-энергетические ресурсы. ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ (ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮ- ЩИЙ ПОТЕНЦИАЛ) - возможное снижение энергопотребления при выпуске одного и того же объема продукции и при обеспечении неиз- менных условий жизни населения за счет массового использования технически уже освоенных образцов энергосберегающих техники и технологий. Различают четыре вида энергосберегающих потенциалов: технический, экономический, экологический и поведенческий. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЭНЕРГООБСЛЕДОВАНИЕ (ПЭО)-началь- ная фаза обследования предприятия, носящая малозатратный, относи- тельно самостоятельный характер, выполняемая с целью предвари- тельной оценки общего состояния энергоиспользования, рекомендаций по его оптимизации и определения объектов и направлений детально- го энергообследования. ПРИБОРЫ ГРУППОВОГО И ИНДИВИДУАЛЬНОГО УЧЕТА И РЕГУЛИРОВАНИЯ - контрольно-измерительные приборы учета и регулирования расхода (выработки и потребления) топливно-энерге- тических и водных ресурсов соответственно группой потребителей, имеющих общий учет, и отдельными потребителями. Целесообразность установки приборов определяется экономическими и технологически- ми условиями. ПРОГРАММЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - программы мероприятий, определяющие приоритеты в реализации государственной политики в области энергосбережения, пути использования энергосберегающего потенциала в республике, отрасли, регионе, городе, на предприятии. Содержат комплекс организационных, технических, экономических и 314 Основы знергосберез1сения ИНЫХ мероприятий, взаимоувязанных по ресурсам, исполнителям, сро- кам реализащш. Различают республиканские, отраслевые, региональные, городские долгосрочные (5 лет) и краткосрочные (1 год) программы. ПРОИЗВОДИТЕЛИ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ - субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегист- рированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц, для которых любой из видов топливно-энергетических ресурсов, ис- пользуемых в республике, является товарной продукцией. ПРОТИВОДАВЛЕНЧЕСКИЕ ТУРБИНЫ - турбины, в которых от- работавший пар направляется к потребителям, использующим тепло для отопительных или производственных целей. Предвключенные тур- бины - турбины с противодавлением, отработавший пар которых ис- пользуется в других паровых турбинах. Для обслуживания потребите- лей тепла, требующих пар при двух разных давлениях применяются турбины с промежуточным отбором и противодавлением. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ - совокуп- ность линий электропередачи, электрических подстанций и распреде- лительных пунктов для распределения электроэнергии от головных подстанций энергосистемы и доставки ее конечным потребителям. РЕГЕНЕРАТОР - теплообменный аппарат поверхностного типа, в ко- тором передача тепла осуществляется путем поочередного соприкосно- вения теплоносителей с одними и теми же поверхностями аппарата. Во время соприкосновения с горячим теплоносителем стенки регенератора нагреваются, во время соприкосновения с холодным - остывают. РЕГЕНЕРАЦИЯ - использование тепловой энергии технологических отходов или материала (дымовые газы, шлаки, кусковой целевой про- дукт) в теплотехнической установке, где эти отходы или материал об- разуются, т.е. внутреннее теплоиспользование. Словарь основных понятий и определений 315 РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД - снабженный системой автоматического управления регулирования скорости или момента электропривод производственных механизмов на базе современной силовой электроники, микроэлектроники с применением в инфор- мационном канале микропроцессоров и микро-ЭВМ, позволяющий в реальном режиме времени осуществлять управление технологи- ческими установками с целью оптимизации технологического про- цесса и снижения электропотребления. Плавное бесступенчатое ре- гулирование скорости трехфазного асинхронного электродвигателя производится частотными преобразователями, что дает возможность отказаться от ряда регулирующих элементов, производить плавный пуск и останов двигателя. РЕГУЛИРУЮЩАЯ РОЛЬ ГОСУДАРСТВА В ТАРИФООБРАЗО- ВАНИИ - управление процессами централизации и децентрализации энергоснабжения путем выбора и допуска на рынок энергии альтерна- тивных энергоисточников с целью создания конкурентной среды меж- ду производителями энергии для повышения качества энергообеспече- ния и стимулирования производителей и потребителей энергии на энергосбережение. РЕДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА - установка для редуцирования пара, газа, жидкости, одновременно выполняющая функции предохра- нительного или запорного клапана и др.; служит как для понижения давления пара (газа, жидкости), отбираемого из ёмкости с более высо- ким давлением, до давления, при котором ведется его расход, так и для поддержания рабочего давления на постоянном уровне. РЕКУПЕРАТОР - теплообменный аппарат поверхностного типа для использования тепла отходящих газов, в котором передача тепла от го- рячего теплоносителя холодному осуществляется через разделяющие их стенки аппарата. Разновидности рекуператоров определяются схе- мой относительного движения теплоносителей, конструкцией тепло- обменных поверхностей, наличием или отсутствием изменения агре- гатного состояния теплоносителей. 316 Основы знергосберез1сения РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ - показатель эффективности единовременных текущих затрат Рентабельность производства - процентное отношение годовой прибыли к среднегодовой стоимости основных фондов и сумме оборотных средств. Рентабельность продукции - отношение прибыли от реализации товарной продукции к себестоимости продукции. РЕСТРУКТУРИЗАЦИЯ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ - разгосударствление экономики, появление частных и смешанной фор- мы собственности предприятий и образование в связи с этим новых структур управления отраслями национальной экономики, обеспечи- вающих свободу интересов предпринимателей при соблюдении обще- национальных интересов. РЕСТРУКТУРИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИКОЙ - про- цесс преобразования структур управления (изменение состава субъек- тов управления, их функций и взаимоотношений) энергетическим сек- тором экономики в связи с реструктуризацией экономики в целом для образования национального рынка энергоресурсов, выхода на миро- вой рынок при обеспечении здоровой конкуренции энергопроизводя- щих и энергоснабжающих предприятий. Конкретные формы и темпы реструктуризации определяются особенностями каждой страны. РЕСУРС РАБОТЫ средний - характеристика долговечности техни- ческого объекта (системы), средняя наработка объекта от начала эксп- луатации или ее возобновления после предупредительного ремонта до наступления предельного состояния. РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ГАЗОВ - повторное возвращение газов в техноло- гический процесс для различных целей: регулирование температуры, концентрации компонентов в смесях и т.п. РЫНОК (market) - институт или механизм, который сводит вместе покупателей (предъявителей спроса) и продавцов (поставщиков) конк- ретного товара или услуги, или процесс взаимодействия продавцов и потребителей товара, посредством которого определяется его цена и распределение. Словарь основных понятий и определений 317 РЫНОЧНАЯ ЭКОНОМИКА (market economy) - экономика, в кото- рой только решения самих потребителей, поставщиков ресурсов и час- тных фирм определяют структуру распределения ресурсов. САНАЦИЯ - работы по реконструкции, модернизации, капитальному ремонту и термической реабилитации ранее выстроенных зданий жи- лого и нежилого фонда. Санация в части термореабилитации означает повышение теплозащиты зданий путем теплоизоляции стен минераль- ной ватой и пенопластом, утепление крыш, полов, замену оконных бло- ков, остекление балконов, модернизацию систем вентиляции, реконст- рукцию и автоматизацию теплоузлов, установку индивидуальных регуляторов тепла в квартирах и комнатах, экономичных осветитель- ных приборов, счетчиков тепла и воды. СЕБЕСТОИМОСТЬ - выраженные в денежной форме издержки пред- приятий на производство и реализацию продукции. С Ж И Г А Н И Е В К И П Я Щ Е М ( « П С Е В Д О С Ж И Ж Е Н Н О М » ) СЛОЕ - прогрессивная технология сжигания твердого топлива, на- ходящегося в мелкозернистом-состоянии, в полугазовой топке. Ки- пящий слой образуется при продувании неподвижного слоя зернис- того материала газовым потоком со скоростью, при которой части- цы приобретают беспорядочное движение внутри слоя. Метод ки- пящего слоя используется для интенсификации процессов теплооб- мена в печах термической, химико-термической обработки метал- лов, в закалочных ваннах в машиностроительной и металлургичес- кой промышленности. СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕР- ГИИ - системы и устройства для временного накопления и хране- ния энергии, обычно в период минимума нагрузки энергосистемы, для последующей выдачи ее потребителю или в энергосистему. 318 Основы знергосберез1сения СИСТЕМЫ НЕПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ - гелиотермические системы, в которых солнечная энергия превращается в тепловую энергию рабоче- го тела (пара), а затем в электрическую. СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ - системы естественного освещения по- мещений светом неба, проникающим через световые проемы в наруж- ных ограждающих конструкциях зданий, искусственного освещения, наружного и в помещениях, с помощью осветительных установок с искусственными источниками света, совмещенного освещения (недо- статочное по нормам естественное освещение дополняется искусствен- ным). Системы искусственного и совмещенного освещения включают электрическую сеть освещения, источники света, светильники, пуско- регулирующую аппаратуру, устройства автоматического управления включением, отключением светильников, автоматического регулиро- вания освещенности и т.п. С И С Т Е М Ы П Р Я М О Г О ПРЕОБРАЗОВАНИЯ С О Л Н Е Ч Н О Й ЭНЕРГИИ - системы для прямого превращения солнечной энергии в электрическую на базе полупроводниковых фотоэлементов. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ - совокупность взаимосвязанных схемой и режимами технических устройств для снабжения потребите- лей теплом посредством горячей воды, пара, воздуха: источники тепла (ТЭЦ, котельные установки, устройства утилизации тепловых отходов), тепловые сети, передающие теплоноситель от источника к потребите- лям, узлы сопряжения тепловых сетей с теплопотребляющими уста- новками (тепловые пункты), устройства регулирования и учета. СИСТЕМЫ ТОПЛИВОСНАБЖЕНИЯ - большие производственно- экономические системы сооружений и устройств, обеспечивающие добычу топлива, его переработку, хранение, транспорт, распределение и доставку потребителям. Выделяют газо-, нефте-, углеснабжающие системы, снабжающую часть ядерно-энергетической системы, систе- мы снабжения местными видами топлив. Словарь основных понятий и определений 319 СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТ11Я (ФИР- МЫ) - системы снабжения энергоресурсами всех видов и организа- ции их использования для основных, вспомогательных производствен- ных и хозяйственно-бытовых нужд, посреднической деятельности пред- приятия (фирмы): топливо-, электро-, теплоснабжения, обеспечения сжатым воздухом, водоснабжения, конечного энергопотребления. СИСТЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - сложная большая производ- ственно-экономическая межотраслевая система процессов рационального энергоиспользования в единстве технологий, организации и поведения. СКРУББЕР - аппарат для промывки жидкостями газов с целью их очистки и для извлечения одного или нескольких компонентов; приме- няются также для увлажнения и охлаждения газов. СКРЫТАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ - количество тепла, которое необходимо сообщить веществу для перевода его из жидкого состояния в парообразное при температуре кипения. СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ПРЕДПРИЯ- ТИЯ) - потребность электростанции (предприятия) в тепловой и элек- трической энергии для обеспечения ее (его) производства. Иногда под собственными нуждами понимают долю продукции данного предпри- ятия, расходуемую внутри предприятия для обеспечения дальнейшего выпуска этой продукции. СОГЛАСОВАННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕР- ГОРЕСУРСАМИ (INTEGRATED RESOURCE PLANNING - IRP) - совокупность согласованных процессов планирования снабжения энер- горесурсами (Supply Side Planning) и управления спросом на них (Demand Side Management) с целью стабильного энергоэффективного функционирования национальной экономики. СОЛНЕЧНЫЕ ДОМА - дома, имеющие солнечные модули (авто- номные преобразователи солнечной энергии в электроэнергию) мощ- ностью 1-20 кВт на крышах, объединенные с энергосистемой. 320 Основы знергосберез1сения СОЛНЕЧНЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (ГЕЛИОСИСТЕ- МЫ) - системы технических устройств для преобразования солнеч- ной энергии в тепловую энергию рабочего тела (вода, пар, воздух и др.); делятся на низкотемпературные (до 100 °С), среднетемператур- ные (до 150 °С) и высокотемпературные (выше 150 °С). СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР - устройство для улавливания солнеч- ной радиации, как правило, включает концентратор, приемник солнеч- ной энергии с теплоносителем, приводной механизм, опорные приспо- собления; конструкции коллектора зависят от назначения гелиосисте- мы. Коллектор активной системы солнечного теплоснабжения - метал- лическая или пластиковая теплопоглощающая пластина со специаль- ным покрытием, с теплообменниками и теплоизоляцией. Используют- ся рассредоточенные коллекторы, коллекторы с автоматическим сле- жением за Солнцем. СПЕЦИАЛИСТ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ МЕНЕДЖМЕНТУ - человек, выполняющий управленческие функции для достижения це- лей энергетического менеджмента как подцелей миссии менеджмента в данной организации. Должен обладать социальными, психологичес- кими, экономическими и техническими знаниями для триединых дей- ствий в области технологии, организации и поведения. СРОК ОКУПАЕМОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПРОЕКТА - время, за которое сумма затрат в разработку и реализацию проекта оку- пится за счет полученного экономического эффекта энергосбережения. СТРУКТУРА МИРОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЭР - качественная и количественная оценка суммарного потребления человечеством различ- ных видов топливно-энергетических ресурсов. СТРУКТУРНОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ - энергосбережение за счет изменения отраслевой структуры национальной экономики, рест- руктуризации ее и управления ею, за счет оптимизации структуры ТЭК и его подсистем, структуры энергохозяйств предприятий, структур ис- пользуемых ими энергоносителей, сырья, технологий, производствен Словарь основных понятий и определений ного оборудования, номенклатуры выпускаемой продукции (оказывае- мых услуг). СУБЪЕКТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА - органы и лица, осуществляющие управление энергоиспользованием в организации. ТАРИФЫ - система ставок, по которым взимается плата за услуги производственного и потребительского назначения; как и цены, пред- ставляют собой денежное выражение стоимости продукции и должны возмещать сумму всех затрат предприятия на производство и продажу, обеспечивая прибыль. ТАРИФЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ - тарифы на электрическую и теп- ловую энергию, воду, газ; являются разновидностью монопольной цены, отличаются от цен на вещественную продукцию относительно боль- шей устойчивостью и более сложным дифференцированием ставок, в большей степени подвержены государственному регулированию. ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ (ТБО) - отбросы и мусор, сопут- ствующие повседневной бьгговой деятельности человека, включают вещества органического и минерального происхождения: пищевые от- ходы, бумагу, картон, текстиль, древесину, пластмассу, стекло, резину, металл и т.д. В результате комплексной переработки могут быть утили- зированы, в том числе для энергетических целей. ТЕНДЕР (ТОРГ) - письменное предложение, заявка; конкурсная форма размещения заказа на закупку на рынке оборудования или привлечения подрядчиьоов для сооружения комплексных объектов и выполнения дру- гих работ, включая инжиниринг. Условия конкурса объявляются заранее. ТЕПЛОВАЯ СЕТЬ - система трубопроводов с потребительскими вво- дами (тепловыми пунктами) и строительными конструкциями для 322 Основы энергосбережения транспорта тепловой энергии в виде горячей воды или пара от источ- ников (ТЭЦ, котельных) к потребителям. ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ - воздействие на окружающую сре- ду сбросов низкопотенциального тепла, связанных с работой элек- тростанций, промышленных предприятий, транспорта, бытовым теплоиспользованием; пути воздействия: отвод тепла уходящими газами, выбросами пара и капельной влаги, продуктами сгорания в форме шлаков и недожога, сточными производственными и бы- товыми водами. ТЕПЛОВОЙ НАСОС - термодинамическая машина, являющаяся об- ращенным тепловым двигателем, преобразующая низкопотенциальную (низкотемпературную) теплоту вторичных энергоресурсов (ВЭР) или природных источников (водотоков, атмосферного воздуха) в теплоту потребительских параметров, позволяя при этом экономить 30-50% первичного топлива по сравнению с традиционным теплоснабжением от котельной или ТЭЦ. ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ - узлы сопряжения тепловой сети с потреби- телями; подразделяются на индивидуальные - ИТП для подсоедине- ния систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения одного здания и центральные - ЦТП для подсоединения названных систем двух и более зданий. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ - защита жилых, промышленных и других зда- ний, тепловых установок, трубопроводов, камер холодильников и т.п. от теплообмена с окружающей средой. ТЕПЛООБМЕННИК - устройство для передачи теплоты от одной среды к другой. ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЬ (ТЭЦ) - тепловая электростанция, на которой осуществляется совместное производство электрической и теп- ловой энергии в виде пара и горячей воды. КПД достигает 60-65%. Словарь основных понятий и определений 323 ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - связанная единством режимов и состояний совокупность оборудования и установок по про- изводству, преобразованию и доставке конечным потребителям тепло- вой энергии. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ - процесс преобразования теп- ловой энергии в механическую. Согласно II закону термодинамики, КПД цикла ограничен разностью температур горячего и холодного источни- ков тепловой машины. ТЕРМОСИФОННЫЙ ЭФФЕКТ - явление циркуляции воды благо- даря тому, что нагретая вода, имеющая меньший удельный вес, подни- мается вверх, а холодная - опускается вниз. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (ТЭГ) - устройство пря- мого преобразования тепловой энергии в электрическую, действие ко- торого основано на эффекте Зеебека. ТЕРМОЭМИССИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ТЭП) - устрой- ство прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, ис- пользующее явление термоэлектронной эмиссии. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - потен- циал, определяемый максимальными техническими возможностями энергосбережения, которые могут быть реализованы за фиксирован- ный период времени; зависит от темпов и достижений научно-техни- ческого прогресса. ТЕХНИЧЕСКИЙ УЧЕТ РАСХОДА ТЭР - учет для контроля и опти- мизации энергопотоков внутри предприятий-потребителей, внутри энергосистем по их подразделениям, объектам, установкам. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС В ТЭК - цепь технологических преобразований от добычи первичных энергетических ресурсов до конеч- ного энергопотребления производствами всех видов продукции и услуг 324 Основы знергосберез1сения ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСХОД (ПОТЕРИ) ЭНЕРГИИ - расходо- вание энергетических ресурсов, сопутствующее их полезному исполь- зованию, в процессах добычи, преобразования, транспорта, распреде- ления и конечного потребления энергии. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ - энергосбереже- ние посредством оптимизации технологических процессов, конструк- ций и режимов производственного оборудования. ТЕХНОЛОГИЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ - цепь технологических преобразований первичных энергетических ресурсов от их извлече- ния из природных источников до конечного использования энергии человеком. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС (ТЭБ) - статическая характеристика ТЭК, определяемая количественным соответствием перетоков энергии и ЭР между стадиями их преобразований в ТЭК в целом по народному хозяйству в территориальном и производственно- отраслевом разрезах (широкое толкование) или соответствием между суммарной произведенной энергией и суммарной конечной полезно потребленной энергией и ее потерями (узкое толкование). ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС (ТЭК) (ЭНЕРГЕ- ТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА) - сложная совокупность больших, непре- рывно развивающихся производственных систем (угле-, нефте-, газо- снабжающих, ядерно-энергетической и электроэнергетической, тепло- снабжающей) для получения, преобразования, распределения и исполь- зования природных энергетических ресурсов и энергии всех видов. ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ - электрохимический элемент, отличаю- щийся тем, что активные вещества к нему подаются извне, а электроды в электрохимических превращениях не участвуют. В топливном эле- менте происходит реакция горения водорода, но она разделена на два процесса; в одном из которых участвует водород, а в другом - кисло- род. КПД достигает 65-70%. Словарь основных понятий и определений 325 ТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - энергетика, топливно-энерге- тическая база которой включает в основном традиционные виды орга- нического топлива: уголь, газ, нефть. ТРУБНЫЕ ПУЧКИ КОТЛА - теплообменники в парогенераторной части котла, выполненные в виде пучка труб, предназначенные для на- грева питательной воды, парообразования и нагрева пара за счет теп- лоты дымовых газов, образующихся при горении топлива. ТУРБОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА - жестко соединенные на одном валу турбина и приводимый ею во вращение электрический ге- нератор переменного или постоянного тока. У УДЕЛЬНАЯ ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ТОПЛИВА - количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса. УПРАВЛЕНИЕ СПРОСОМ НА ЭНЕРГОРЕСУРСЫ (ЭНЕРГОПОТ- РЕБЛЕНИЕМ) (DEMAND SIDE MANAGEMENT, DSM) - использо- вание законодательных, финансово-экономических механизмов (фискаль- ной, кредитно-денежной политики), технических программ в целях регулирования совокупного спроса на энергоресурсы (энергопотребле- ния) для обеспечения энергоэффективности национальной экономики. УПРАВЛЯЕМОСТЬ СИСТЕМЫ - свойство системы, определяющее целенаправленность ее движения (изменение состояния) на основе не- которого алгоритма управления. Управляемость на основе эргатичности означает непосредственное включение человека в контур управления. УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО - топливо, при сгорании 1 кг которого вы- деляется 29,3-10® Дж, или 7000 ккал энергии. Понятие введено для со- поставительного измерения по качеству количества различных видов энергоресурсов. Единица измерения в СНГ - 1 тонна условного топли- ва (т.у.т.) За рубежом применяется идентичное по сути и функциональ 326 Основы энергосбережения ному назначению единица измерения - тонна нефтяного эквивалента, т.н.э. (tonne of oil equivalent, t.o.e.); 1 т.н.э. = 41,86-10 Дж. УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА УХОДЯЩИХ ГАЗОВ - получение полез- ной энергии из тепловой энергии уходящих, отработанных газов в ус- тановках внешнего теплоиспользования, что повышает энергоэффек- тивность производства в целом. УТИЛИЗАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ - установки и системы для использования энергетического потенциала БЭР: котлы- утилизаторы, теплообменники, печи, газотурбины, системы оборотно- го водоснабжения для снижения расхода технологической воды, теп- ловые насосы и т.д. Ф ФИНАНСОВЫЙ ЛИЗИНГ - комплекс имуш;ественных и экономи- ческих отношений, возникающих в связи с приобретением в собствен- ность имущества и последующей сдачей его во временное владение и пользование за плату на срок, приближающийся по продолжительнос- ти к сроку его эксплуатации и амортизации всей или большей части стоимости имущества; в течение срока договора лизингодатель за счет лизинговых платежей, как правило, возвращает себе всю стоимость имущества и получает прибыль от лизинговой сделки. ФИРМА - организация, использующая ресурсы для производства то- вара или услуги с целью получения прибыли, владеющая или управля- ющая одним или несколькими предприятиями. ФОНДЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - фонды (система резервов денег и материальных ресурсов, продукции), созданные для интенсификации осуществления государственных политики и программ энергосбереже- ния. В Беларуси созданы внебюджетный фонд «Энергосбережение», централизованный инновационный фонд концерна «Белэнерго», отрас- левые, городские фонды. Словарь основных понятий и определений 327 ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ - источники электрического тока на ос- нове прямого преобразования энергии солнечного излучения в элект- роэнергию (солнечные батареи), использующие явление фотоэффекта запирающего слоя. КПД составляет около 15%. ФОТОСИНТЕЗ - процесс углеродного питания зеленых растений, осуществляемый при помощи световой энергии, поглощаемой пигмен- том хлорофиллом; заключается в естественном преобразовании энер- гии солнечного света в потенциальную химическую энергию органи- ческих веществ. Животные существуют за счет прямого или косвенно- го получения энергии и вещества от растений; этот процесс соответ- ствует трофическому уровню фотосинтеза. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ - пре- вращение энергии излучения электромагнитных волн оптического спек- тра в энергию электронов. ФОТОЭЛЕМЕНТ - единичное устройство фотоэлектрического пре- образования энергии, в котором электронный поток или электрический ток управляются светом. ФОТОЭФФЕКТ - процесс полного или частичного освобождения за- ряженных частиц в веществе в результате поглощения квантов опти- ческого диапазона (фотонов). Различают внешний, внутренний фото- эффекты, фотоэффект запирающего слоя. ФРЕОНЫ (ХЛАДОНЫ) - галоидопроизводные предельных углево- дородов; используются в качестве хладагента в компрессионных и тур- бокомпрессионных системах производства холода. X хвост (ХВОСТЫ, ОТХОДЫ) - 1) пустая порода, отсортированная от исходного материала в ходе обогащения; 2) отбросы угольной разра- ботки, как правило, отсортированные путем промывки. 328 Основы знергосберез1сения ц ЦЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА (подцели миссии общего менеджмента) - удовлетворение потребностей организации в энергии (обеспечение графиков нагрузки) при минимуме отрицатель- ного влияния на окружающую среду, а также достижение энергоэффек- тивности, энергосбережение. Одна из целей менеджмента в масштабах страны и критерий его результативности - выравнивание националь- ной кривой нагрузки. ЦЕНОВОЕ И ТАРИФНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ - один из инстру- ментов финансового регулирования рыночной экономики государством посредством контроля цен, тарифов и входа (выхода) на рынок. Госу- дарство вправе устанавливать на продукцию предприятий-монополис- тов, на базовые для данной страны производственные ресурсы пре- дельные цены, на социально значимые товары массового спроса - пре- дельные уровни розничных цен (или надбавок к ним), а также рента- бельность производящих их предприятий. Регулирование ценообразо- вания и доступа на рынки с более чем одним продавцом имеет цель гарантировать минимальный уровень услуг и предотвратить установ- ление монополистической власти. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ - снабжение потре- бителей, удаленных друг от друга, тепловой энергией от одного общего источника - ТЭЦ энергосистемы или центральной котельной района. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОНОМИ- КИ - снабжение потребителей электрической и тепловой энергией от электростанций национальной энергосистемы. «ЭКОДОМ» - жилище, в котором практически не используются нево- зобновляемые источники энергии, обладает низким, почти нулевым энергопотреблением, не наносит вреда природе и здоровью человека; Словарь основных понятий и определений 329 ДЛЯ канализации предусматривает локальные биологические системы утилизации хозяйственно-бытовых стоков замкнутого цикла или ком- постные туалеты. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ Э Н Е Р Г О С Б Е Р Е Ж Е Н И Я - потенциал, определяемый максимально возможным снижением за счет энергосберегающих мероприятий на объекте экологического ущерба, наносимого выбросами вредных веществ (СО^, N0^, SO^ и др.)^ излучениями и т.п. от этого объекта, а также занимаемой им территории. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ОБОРУДОВАНИЕ - производственное или коммунально-бытовое оборудование, наносящее минимальный ущерб окружающей среде по сравнению с аналогами на настоящем этапе научно-технического прогресса. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ-эффек- ты снижения отрицательного воздействия производственно-экономичес- кой и бытовой деятельности человека на окружающую среду, ее под- держания и устойчивого развития (sustainable development), сопутству- ющие реализации политики и программ энергосбережения. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ - устойчивое развитие биосфе- ры (sustainable development), возможное при таком функционировании человеческого общества, когда его результирующее воздействие на ок- ружающую природную среду (экологическая нагрузка) остается в пре- делах хозяйственной ёмкости биосферы, чем сохраняется естественный биотический механизм регуляции окружающей среды, не разрушается природная основа воспроизведения жизни. Э К О Н О М А Й З Е Р - устройство, повышающее экономичность котельной установки за счет использования тепла отходящих дымовых газов; представляет собой теплообменник для подогрева питательной воды или, реже, воздуха, поступающего в топку. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ФИНАНСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЭНЕРГО- СБЕРЕЖЕНИЯ - методы и средства экономической и финансовой по 330 Основы знергосберез1сения литики, создающие экономическую заинтересованность производите- лей и потребителей топливно-энергетических ресурсов в их эффектив- ном использовании, вовлечении в топливно-энергетические балансы предприятий нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, а также инвестировании средств в энергосберегающие мероприятия. Полигоном для отработки финансово-экономических механизмов энер- госбережения, инструментом их распространения служат энергоэффек- тивные зоны и проекты. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ - рентабельная часть технического потенциала, освоение которой зави- сит от наличия инвестиций и определяется окупаемостью капиталов- ложений в энергосбережение. ЭКСЕРГИЯ - характеристика энергетической эффективности (рабо- тоспособности) различных видов энергии, определяет максимальную способность материи к совершению работы в таком процессе, конеч- ное состояние которого определяется условиями термодинамического равновесия с окружающей средой. Используется для оценки качества энергии, ее работоспособности. Энергосбережение означает сбереже- ние эксергии, т.е. работоспособности энергии. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОДСТАНЦИЯ - электрическая установка для изменения параметров (электрического напряжения, рода и частоты тока) передаваемой электроэнергии, применяемая в системах электроснабжения. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ - часть электроэнергетической системы, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии, содержащая преобразовательные подстанции, линии электропередачи (ЛЭП) и распределительные устройства. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ - предприятие по производству электрической и, в ряде случаев, тепловой энергии; использует совокупность, объединенных единым режимом технических аг- регатов, устройств и системы управления ими для осуществления Словарь основных понятий и определений 331 технологических процессов преобразования первичной энергии во вторичную. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРО- ПЕРЕДАЧ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ СВН, УВН - электромагнитные излучения промышленной частоты (50 Гц), генерируемые токоведущими частями линий передачи, преобразо- вательных подстанций, распределительных устройств сверх-, ультра- высокого напряжения (330, 500, 750, 1150 кВ переменного и 400-1500 кВ постоянного тока) электроэнергетических систем. Являются источ- ником радиопомех, биологического воздействия на живые организмы, акустических шумов. ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА - сооружение, состоящее из преобразователь- ных повысительной и понизительной подстанций, линии (системы элек- трических проводов), в ряде случаев - промежуточных подстанций или пунктов для отбора мощности и (или) оптимизации режима. Может слу- жить для выдачи мощности от электростанции, транзита электроэнер- гии, связи между электростанциями или энергосистемами, распределе- ния и доставки электроэнергии потребителям. ЭЛЕКТРОПРИВОД - система, осуществляющая управляемое преоб- разование электрической энергии в механическую, а также обратное преобразование с целью приведения в действие какой-либо технологи- ческой установки для совершения ею полезной работы. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР - устройство прямого пре- образования химической энергии в электрическую с помощью водо- родно-кислсродных топливных элементов. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ЭЭС) - совокупность взаимосвязанных единством схем и режимов оборудования и устано- вок по производству, преобразованию и доставке конечным потребите- лям электрической энергии. Включает электрические станции, подстан- ции, линии электропередачи, электрические сети, центры потребления электрической энергии. 332 Основы знергосберез1сения ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ - свойство больших сложных систем, означа- ющее появление у них качественно новых свойств, не присущих со- ставляющим их внутренним системам, и появление у последних также новых свойств, которыми они не обладали при изолированном функци- онировании. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА ГОРОДА - обеспечива- ющая жизнедеятельность населения города и функционирование всех его служб организационно-техническая система способов и средств энергообеспечения, включающая в качестве основных элементов ис- точники, устройства преобразования, сети транспорта и распределения топливно-энергетических ресурсов, а также сами энергопотребляющие системы: освещение, отопление, вентиляцию, газоснабжение, водоснаб- жение и т.д. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ НАУКА (ЭНЕРГЕТИКА) - отрасль теорети- ческих и прикладных знаний об энергоиспользовании: производстве, преобразовании, передаче, распределении и потреблении энергии в раз- личных ее формах. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА - проблема достаточного и надеж- ного энергообеспечения человечества и рационального энергопотреб- ления при щадящем влиянии на окружающую среду. Ее решение - не- прерывный динамический процесс, требующий согласованных действий всех государств, организаций и отдельных людей, включает техничес- кие и социально-экономические аспекты. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ - государственная программа развития энергетического сектора нацио- нальной экономики Республики Беларусь на период до 2010 г Утверж- дена в октябре 1992 г. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ЭНЕРГЕТИКА) - совокупность больших естественных (природных) и искусственных (созданных человеюэм) систем, предназначенных для получения, преобразования, распределения и использования экономикюй энергетических ресурсов всех видов. Словарь основных понятий и определений 333 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОДУКЦИИ (ТОВАРОВ, УСЛУГ) - часть себестоимости продук- ции, являющаяся денежным выражением затрат энергетических ресур- сов всех видов и форм на производство продукции (товаров, оказание услуг), включая как овеществленную энергию, так и технологический расход энергии, т.е. потери. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ - основной инструмент энергетического менеджмента на всех его уровнях: национальном, от- раслевом, региональном, городском, предприятия. Их цель - выявить источники энергосбережения, оценить потенциал энергосбережения и разработать программу энергосберегающих мероприятий и технологий (ЭСМТ) с установлением приоритетов их внедрения. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПЛАНТАЦИИ - искусственные плантации для выращивания биомассы с целью последующего преобразования био- логической энергии. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ - материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования че- ловеком. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ФЕРМЫ - предприятия для производства био- топлива как основного или побочного продукта сельскохозяйственного производства, лесоводства, речного и морского хозяйства, промышлен- ной и бытовой деятельности человека. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АУДИТ - вид энергетического обследования пред- приятия, проводимого внещними, независимыми организациями (прави- тельственными или наделенными праюм консультационными агентства- ми, имеющими высококвалифицированных экспертов и современные пор- тативные сертифицированные контрольно-измерительные приборы) при информационно-тех1шческом содействии персонала самого предприятия. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КРИЗИС - отсутствие достаточного количества топливно-энергетических ресурсов для покрытия потребностей стра 334 Основы знергосберез1сения ны; как правило, является следствием экономического и политическо- го кризисов в данной стране и вызван нерациональной структурой топ- ливно-энергетической базы экономики. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СЕКТОР ЭКОНОМИКИ (ЭНЕРГЕТИКА) - сектор национальной экономики, охватывающий ее энергообеспечение, т.е. производство, экспорт-импорт, преобразование, транспорт и распре- деление энергетических ресурсов. ЭНЕРГИЯ - способность тела или системы тел совершать работу. На практике в основном используют механическую, электрическую, элек- тромагнитную, тепловую, химическую, атомную (внутриядерную) энер- гию. Закон сохранения энергии: энергия не может быть уничтожена или получена из ничего, она может лишь переходить из одного вида в другой. ЭНЕРГОАУДИТ НАЦИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ - обследова- ние состояния и тенденций энергоиспользования национальной эконо- микой с целью: 1) оценки потенциала энергосбережения, его структу- ры по отдельным отраслям для учета при планировании развития эко- номики; 2) разработки энергосберегающей политики и оценки резуль- татов энергетического менеджмента для ее коррекции. ЭНЕРГОЕМКОСТЬ, ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ ЭКОНОМИКИ - одни из основных макроэкономических показателей состояния националь- ной экономики; равны соответственно отношению суммарного потреб- ления энергии и подведенной электрической энергии к объему валово- го внутреннего продукта. Различают энергоемкость по первичной и под- веденной энергии. ЭНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТ МАКРОУРОВНЯ - энергетический ме- неджмент на международном уровне, в стране, области, городе, в от- расли экономики. На каждом уровне цели энергоменеджмента различ- ны, используются свои концепция и технологии (методики, средства, способы) энергосбережения. Словарь основных понятий и определений 335 ЭНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТ МИКРОУРОВНЯ - энергетический ме- неджмент внутри предприятия, учреждения, фирмы, в семье. ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ НА ДУШУ НАСЕЛЕНИЯ - один из ос- новных макроэкономических показателей состояния национальной эко- номики; равен объему энергии, потребляемой одним жителем данного государства. Различают энергопотребление на душу населения по пер- вичной, подведенной энергии, а также по подведенной электрической энергии. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ - технологии и оборудование, признанные научно-техническим мировым сообществом на данный период времени наиболее энергоэффективными. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ топливной базы, транс- порта, электрической станции, электрических сетей и т. п. - расчетные эквиваленты энергосберегающих мероприятий и технологий, благода- ря которым удается избежать строительства реальных одноименных объектов с определенными энергетическими, экологическими и соци- ально-экономическими эквивалентными параметрами. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРОЕКТ - проект, в котором разрабаты- ваются передовые энергосберегающие решения (энергоэффекгивные системы, технологии, устройства). ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД - электропривод со встроенной функцией энергосбережения путем поддержания электро- двигателя в режиме оптимального КПД автоматическим отслеживани- ем изменения нагрузки с использованием частотных преобразователей или устройств плавного пуска и торможения. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ - процесс, в ходе которого сокращается по- требность в энергоресурсах и энергоносителях в расчете на единицу конечного полезного эффекта от их применения. Энергосбережение обеспечивается межотраслевым подходом, организационной, научной, 336 Основы знергосберез1сения Практической, информационной деятельностью государственных орга- нов, юридических и физических лиц, направленной на снижение рас- хода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добы- чи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использо- вания и утилизации. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ - характеристика социально-экономи- ческой, технической системы, технологического процесса, производ- ственного оборудования, бытовых приборов и т.д., предполагающая мак- симальное использование ими эксергии (способности совершать рабо- ту) энергетических ресурсов. Энергоэффективность-результат процес- са энергосбережения. Э Н Е Р Г О Э Ф Ф Е К Т И В Н Ы Е Т Е Х Н О Л О Г И И - технологии организации и осуществления эффективного использования энергии, т.е. методики и средства энергосбережения в областях организации, технологии (технические решения конструкций и производственных процессов) и поведения. ЭНТРОПИЯ - термодинамическая функция, характеризующая состо- яния и возможные изменения состояний материальных систем, мера их неупорядоченности. Закон возрастания энтропии (принцип необра- тимости) состоит в том, что если в изолированной системе есть разни- ца температур и система предоставлена сама себе, то с течением време- ни температура все более выравнивается и работоспособность замкну- той системы падает до нуля. ЭРГАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - система, управляемая при решающем участии человека. ЭФФЕКТИВНОЕ ЭНЕРГОИСПОЛЬЗОВАНИЕ НА ПРЕДПРИЯ- ТИИ - уровень и структура потребления энергоресурсов, исключаю- щие их нерациональный расход и ненормативные потери. ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Автоматизация управления производ- ственными процессами - 196, 197 Аккумулирование энергии - 89-96, 122, 123, 178 системы механические - 89-92 - электрические - 92-94 - химические - 94, 95 аккумуняторы тепловой энергии - 95, 96 Баланс топливно-энергетический (ТЭБ) - 123, 124 Белорусский государственный энергетический концерн - 134 Возобновляемые источники энергии - 249-268 биологическая энергия - 252-255 биомасса-252-255 ресурсы гидроэнергетические - 255- 257 - ветроэнергетические - 257, 258 - геотермальные - 266 солнечная энергия - 258-266 Генератор -термоэлектрический (ТЭГ) - 102-104 - электрохимический - 104-106 Графики нагрузки - 86-89,124,125, 179 Децентрализация энергообеспечения экономики - 81, 125,183, 220, 222 Закон «Об энергосбережении» - 17, 142- 146 - термодинамики 1-ый - 68 - термодинамики П-ой - 69, 72 Иерархия - 116 - менеджмента энергетического - 19 58-60 Интегрированная автоматизированная система управления энергосбереже- нием (ИАСУЭ) - 130, 136 Источники генерирующие - 122, 124, 125, 176 Кривые спроса, предложения - 149 Кризис энергетический - 16, 20, 34-38 Критерии результативности энерго- менеджмента - 59 Комитет Государственный по энерго- сбережению и энергетическому надзору - 17 Компрессорные станции, оборудование 177, 187, 188 Комфорт энергетический - 233 Концепция учета энергосбережения при планировании развития и управлении ТЭК - 126-128 Концепция энергосбережения в городах - 213,214 Котельная - 176, 177, 185, 186, 273 заводская - 176, 186 Котлы-утилизаторы -177 Магнитогидродинамический (МГД) метод, генератор - 97-101 Матрицы энергосберегающих мероприя- тий и технологий (ЭСМТ) - 129, 130, 198, 199, 203 промпрсдприятий - 201 Машина тепловая - 72, 73 КПД - 73-75 Менеджер-15 Менеджмент - 15-19 миссия - 15, 16 338 Основы знергосберез1сения Менеджмент энергетический - 16-18, 26 — макроуровня - 19 — микроуровня - 19 Менеджмента энергетического задачи - 54, 89, 133 — принцип основной - 59 - - структура - 57-60 --функции-61, 62 Механизмы экономические и финансовые энергосбережения - 144, 148-152 использования местного топли- ва - 274 ценовое и тарифное регулирование - 152-161 Многокритериальность - 116 Национальная кривая нагрузки - 59, 87, 89 Нормирование энергопотребления - 150, 162-168 классификация норм расхода - 163-165 - нормативных показателей - 167 Окружающая среда - 16,19 влияние энергоиспользования - 24, 25, 244-247 мониторинг - 249 Организация - 15 Организованность системы - 115 Освещения системы - 227-231 - - энергоэффекгивные - 227, 228 лампы компактные люминесцентные (КЛЛ) - 230, 236 Отходы твердые бытовые (ТЮ) - 231,232 Планирование снабжения энергоре- сурсами (Supply Side Management) - 57, 58 Плантации энергетические - 253, 254 Показатели энергоэкономические - 52-54 нормирование энергопотребления - 165-167 Пользователи топливно-энергетических ресурсов - 143 Потенциал энергосбережения -51,128- 131, 197 - - технический - 129 - - экономический - 130 - - экологический - 130 - - поведенческий - 131 - в жилищно-бытовом секторе - 233- 237 Потребители энергии - 120, 122, 123, 177-179 Преобразование тепловой энергии в механическую - 72-75 Преобразование энергии на ТЭС - 76 - - на ГЭС - 82 - в ГТУ - 83 Преобразование прямое энергии - 96- 106 световой - 104, 264, 265 Преобразователь термоэмиссионный (ТЭП)-103, 104 Программа государственная «Энергосбережение» - 17 Программа Энергетическая РБ - 57 Продукт мировой валовый (МВП) - 48 - валовый внутренний (ВВП) - 53 Проект энергосберегающий - 62 Производители топливно- энергетических ресурсов - 143 Производство безотходное, малоотходное - 247,248 Реструктуризация экономики -150 - управления сектором энергетичес- ким- 135 Ресурсы энергетические (топливно- энергетические) - 31 классификация - 31, 32 --первичные-31 - - вторичные -38 --конечные - 38 - возобновляемые - 32, 249-268 Ресурсы энергетические предприятия - 174-177 первичные - 174-177 Предметный указатель 339 вторичные (ВЭР) - 174, П5, 191, 192, 268-270 Рынок, рыночные механизмы - 149-150 Санация жилых зданий - 215-218 термореабилитация - 216, 217 «термошуба» - 217 Система большая - 115-118 -электроэнергетическая - 119, 124, 125 - электроэнергетическая РБ - 56 -теплоэнергетическая - 119, 124 - энергетическая национальная -81, 125, 134, 135 - эргатическая - 116 - энергетического менеджмента - 19, 57-60 - энергосбережения - 126-128 Системный подход - 115, 117, 118 - - к учету энергосбережения - 128 Системы энергообеспечения предприятия (фирмы) - 174-180 технологические нужды - 177 технологическое энергопотребление - 177, 178 эффективное энергоиспользование - 180, 181 Согласованное планирование и управ- ление энергоресурсами (Integrated Resource Planning) - 57, 58 Солнечные нагревательные системы - 259-261 Специалист по энергетическому менеджменту - 17 Структура мирового потребления энергетических ресурсов - 38-41 Схема теплоэлектростанции (ТЭС) - 75, 76 Тарифы - 152, 153 - энергетические - 152-161 - одноставочньге - 154, 155 - двухставочные -155,156 - дифференцированные, зонные - 89, 156-158, 160 Тарифов принципы и функции - 158, 159 - регулирование государственное - 159, 160 - проблемы и перспективы - 153, 154, 161 Тепловой насос - 189-191, 261 Тепловые пункты - 176, 221, 223 - - индивидуальные (ИТП) - 176, 221 - - центральные (ЦТП) - 176, 221 Тепловые сети - 218 Теплопроводы предизолированные (ПИ- теплопроводы) - 218 Теплоснабжение - 81, 219-224 - централизованное - 81, 220, 221 - децентрализованное - 220, 222 локальные отопительные системы (ЛОС) - 222, 223 Технология энергоснабжения - 46, 47 -энергоэффективная - 19, 181, 182 -учета энергосбережения - 131, 132 Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)-54-57, 118-120 структура ТЭК - 119, 120, 122 технологический процесс в ТЭК - 120-123 планирование развития ТЭК - 125-132 управление ТЭК - 133-136 Топливо биотопливо - 252, 254, 25-5, 273 - органическое - 31, 35-37, 39 - древесное - 56, 255, 271-274 водород - 34, 91, 92, 104-106 - местное - 248, 271-274 нефть, газ - 33, 37, 39, 40, 55, 56, 107, 108 Турбина паровая -78, 80 Управление- 15, 16, 117, 118 - использованием энергии - 16, 180, 181 - использованием энергии на пред- приятии - 180, 181 - производственными процессами - 196, 197 340 Основы знергосберез1сения - ТЭК и его подсистемами - 120, 125, 133-136 - спросом на энергию, т. е. энерго- потреблением (Demand Side Management) - 57, 58, 89 -энергосбережением - 133-135, 143- 145 Управленческая деятельность - 1 5 - функция - 15 Управляемость системы -116 Условное топливо - 33 удельная энергоемкость - 33 Установка биогазовая - 255 - ветроэнергетическая (ВЭУ) - 257, 258 - газотурбинная (ГТУ) - 82-84, 182- 186 - парогазовая - 84, 85, 182-185 - теплонасосная 183, 189-192 Утилизация вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) - 247, 248 -мусора-231, 232 Учет, контроль и управление энерго- потреблением - 165, 167, 206-212 автоматизированная система контроля и управления энергопотреблением (АСКУЭ) - 207-210 Учет расхода ТЭР - 168 коммерческий, технический - 209,210,212 первичный приборный - 211-213, 236, 237 регулирование расхода ТЭР - 209-212 Финансирование энергосбережения - 61 Фонд внебюджетный «Энергосбережение» - 151 Холодильная техника - 72, 188, 189, 237, 261 Цели энергетического менеджмента - 16, 18, 19, 57, 58, 87 Цикл парогазовый - 84, 85 Эквиваленты энергосберегающие - 131, 132 «Экодом» - 219 Экология энергосбережения - 244-274 кислотные дожди - 245 парниковый эффект - 245, 246 Экологические эффекты энергосбереже- ния - 244-247 Экономика - 116, 119, 120, 126, 148, 149 энергоемкость, электроемкость - 52, 53 сектор энергетический РБ - 54-57 Эксергия - 68 концентрация эксергии - 70 Электропривод энергосберегающий - 192-195 - регулируемый-194, 195 Электростанции - 75-85, 88 виды - 75 - тепловые (ТЭС) - 75-85 - конденсационные (КЭС) - 75, 76-79 теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - 75, 79- 81, 176 малые, мини-ТЭЦ-81, 182-185, 273 - солнечные (гелиотермические) - 261-264 - атомная (АЭС) -81,101 - гидравлическая (ГЭС) - 82, 256 малые ГЭС - 256 - гидроаккумулируювдие (ГАЭС) - 90, 91,257 -МГД-100, 101 - солнечные (прямое преобразова- ние) - 264, 265 Элемент топливный -104-106 Энергетика - 15 -национальная-38, 41, 125, 134, 135 -малая - 183 Энергетики история - 20-22 - проблемы - 16,142 - задачи управления - 24-26, 133-135 - перспективы развития 46 - топливная база - 41 Энергетический аудит и обследование - 61, 197-206 Предметный указатель 341 задачи - 199-201 методика для предприятия - 202-206 - - национальной экономики - 61 потери энергии -198-200 Энергия - 67 виды - 67 - Солнца - 32, 258-266 -электрическая-21, 70-72, 108, 109, 118 - тепловая - 68, 69 Энергии использование - 15, 49-51, 123 - качество - 67-70 - транспорт и распределение - 81, 106-109 -потребление-47-51, 54, 122, 123, 177-180, 233 Энергосбережение - 17-19, 25, 26, 68, 119, 126-132, 142 , / -в бьпу-233-237 - в градостроительстве - 215-219 - на транспорте - 224-227 - струиурное - 150, 180 Энергосбережение история - 20-22 источник энергии - 40, 41, 51, 127, 128, 132 концепция, технологии - 17-19, 25, 26 управление - 26, 134-136, 180, 181 государственная политика - 17, 19, 25, 26, 49-51,57, 142, 150-152 государственные программы - 17,49- 51, 146-148, 181 фонды - 151 Энергосбережения основы правовые - "61, 142-148 - - физико-технические - 66-110 - - экономические - 148-168 Энтропия - 69 Ядерное топливо - 36, 39, 40, 121 342 Основы знергосберез1сения ОГЛАВЛЕНИЕ о проблемах энергосбережения и предлагаемой книге 5 От автора 8 Глава 1. ЧТО ТАКОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ? ИСТОРИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 14 Цели 14 1.1. Энергетический менеджмент как часть общего менеджмента 15 1.2. История энергоиспользования и энергосбережения 20 1.3. Глобальная задача управления энергетикой 22 Резюме 27 Контрольные вопросы и задания 28 Литература 28 Глава 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ИХ ПОТРЕБЛЕНИЯ 30 Цели 30 2.1. Основные понятия и определения 31 2.2. Энергетический кризис: суть и причины 34 2.3. Структура мирового потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) 38 Резюме 42 Контрольные вопросы и задания 42 Литература 43 Глава 3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ МИРА И РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 45 Цели 45 Предварительное замечание 46 3.1. Основные стадии технологии энергоснабжения 46 Оглавление ^^^ 3.2. Динамика потребления энергии 47 3.3. Основные энергоэкономические показатели 52 3.4. Краткая характеристика энергетического сектора экономики Республики Беларусь 54 3.5. Структура и функции энергетического менеджмента 57 Резюме 62 Контрольные вопросы и задания 63 Литература 64 Глава 4. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 66 Цели •••66 4.1. Виды энергии. Качество энергии 67 4.2. Преобразование энергии тепловой в механическую 72 4.3. Виды электростанций. Тепловые электростанции 75 4.4. Газотурбинные и парогазовые установки 82 4.5. Графики нагрузки и аккумулирование энергии 86 4.6. Методы и перспективы прямого преобразования энергии ... 96 4.7. Транспорт и распределение энергии 106 Резюме 109 Контрольные вопросы и задания ПО Литература 112 Глава 5. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС (ТЭК) И УПРАВЛЕНИЕ ИМ 114 Цели 115 5.1. Большие системы и их свойства 115 5.2. Понятие о топливно-энергетическом комплексе (ТЭК) и его структуре 118 5.3. Технологический процесс в ТЭК. Топливно-энергетический баланс (ТЭБ) 120 5.4. Электроэнергетическая и теплоэнергетическая системы ... 124 5.5. Учет энергосбережения при планировании развития и управлении ТЭК 126 344 Основы знергосберез1сения 5.6. Структура управления ТЭК и системой энергосбережения Республики Беларусь 133 Резюме 136 Контрольные вопросы и задания 138 Литература 139 Глава 6. ПРАВОВЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 141 Цели 141 6.1. Основные правовые и нормативные документы в области энергосбережения 142 6.2. Экономические и финансовые механизмы энергосбережения 148 6.3. Ценовое и тарифное регулирование 152 6.4. О нормировании энергопотребления 162 Резюме 169 Контрольные вопросы и задания 170 Литература 171 Глава 7. ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ 173 Цели 174 7.1. Способы и средства энергосбережения на предприятиях и фирмах 174 7.2. Основные технические направления эффективного использования энергии 182 7.3. Энергетические аудиты и обследования 197 7.4. Учет, контроль и управление энергопотреблением 206 7.5. Эффективное использование энергии в населенных пунктах 213 7.6. Энергосбережение в быту 233 Резюме 237 Контрольные вопросы и задания 240 Литература 241 Оглавление Глава 8. ЭКОЛОГИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 243 Цели 243 8.1. Экологические эффекты энергосбережения 244 8.2. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии 249 8.3. Вторичные энергоресурсы 268 8.4. Местные виды топлива 271 Резюме 274 Контрольные вопросы и задания 276 Литература 277 Заключение 279 Рекомендуемые темы для рефератов 283 Принятые сокращения и обозначения 286 Словарь основных понятий и определений 289 Предметный указатель 337 Автор благодарна всем сотрудникам издательства «ТЕХНОПРИНТ», его директору А.П. АНОШКО и редактору Н.Ф. КРИЦКОЙ за их добросовестный, кропотливый труд. 346 Основы энергосбережения THE FUNDAMENTALS OF ENERGY SAVING Tatyana POSPELOVA The modem concept, basic notions and principles of efficient energy using are given. Tools and methods of energy saving are considered in the framework of market economics. World experience in the domain of energy efficiency, condition and prospects of energy saving in the Repubhc of Belarus are analyzed. The book is intended for students of technical and economic specialties of higher educational establishments and recommended as the textbook by the State Committee for Energy Saving and Energy Supervision of the Republic of Belarus. It would be useful for a broad circle of aspirants, professors, engineers and managers. Brief reference: In the Republic of Belarus the Law "On Energy Saving" and the system of State, regional, industrial programs for energy saving are laxmched and carried out. There is the powerful State policy in Belarus to increase efficiency of fuel and energy resources use, to solve organizational, juridical, technical and economical problems on priority directions of energy saving. Activities coordination, idea, organization, methodical regulation are executed by the State Committee for Energy Saving and Energy Supervision of the Republic of Belarus. Its Chairman L. DUBOVIK has initiated complex interdepartmental approach to energy saving activities in Belarus and he is at the head of the activities today. The educational course on energy saving given in the book is created by the author T. POSPELOVA during few years. It is the result of a generalization of the progressive national and international experience and original materials of some own investigations of the author and her aspirants in the field of energy saving and management. Основы энергосбережения The author is thankful to the central staff of the State Committee for Energy Saving and Energy Supervision of the Republic of Belarus and first of all to the Vice-Chairman of the State Committee A. SAVANOVICH for effective assistance and some consultations and also to Professor of the Ecole des Mines de Paris, Mr. J. ADNOT and Professor of the University «PARIS-7» M. I. ARDITI for useful information and fruitful discussions. The author thanks Vice-Chairman of the State Committee V. FEDOSEEV, the Director of the State Research Investigation Enterprise BelTEI, Dr. E MOLOCHKO, the Director of the BelVIEC, Dr. V. KOUZMICH for scientific editing of the book and the useful advices and also the Director of the Republic Educational Center of the BSPA, Professor E. SAPELKIN for the consuhations on the questions of general management. It is the first edition of the book. The author is realizing multiplicity and complication of problems in the field of energy saving, theirs permanent development and changeability. She would be like to receive all constructive remarks and wishes to improve future editions of the book. 349 Основы знергосберез1сения CONTENTS About Problems of Energy Saving and the Offered Book 5 From the Author 8 CHAPTER 1. WHAT DOES ENERGY MANAGEMENT MEAN? HISTORICAL OVERVIEW OF ENERGY SAVING 14 Objectives 14 1.1. Energy Management as a Part of a General Management 15 1.2. History of Energy Using and Energy Saving 20 1.3. Global Task of Energy Industry Management 22 Summary 27 Questions and Tasks for Self-Study Check 28 Bibliography 28 CHAPTER 2. PRELIMINARY CHARACTERISTICS OF ENERGY RESOURCES AND THEIR CONSUMPTION 30 Objectives 30 2.1. Fundamental Definitions and Notions 31 2.2. Energy Crisis: Essence and Reasons 34 2.3. Structure of World Consumption of Fuel-Energy Resources (FER). 38 Summary 42 Questions and Tasks for Self-Study Check 42 Bibliography 43 CHAPTERS, DEVELOPMENT PROSPECTS OF ENERGY INDUSTRY IN THE WORLD AND IN THE REPUBLIC OF BELARUS 45 Objectives 45 Preliminary Remark 46 3.1. The Main Stages of Energy Supply Technology 46 3.2. Dynamics of Energy Consumption 47 3.3. The Basic Energy Economical Indexes 52 Основы энергосбережения 3.4. Short Characteristics of the Energy Brunch of the Economics of the Republic of Belarus 54 3.5. Structure and Functions of the Energy Management 57 Summary 62 QueMons and Tasks for Self-Study Check 63 Bibliography 64 CHAPTER 4. PHYSICAL AND TECHNICAL PRINCIPLES OF ENERGY SAVING 66 Objectives 66 4.1. Forms of Energy. Quality of Energy 67 4.2. Thermal Energy Conversion to Mechanical Energy 72 4.3. Kinds of Power Plants. Thermal Power Plants 75 4.4. Gas-turbine and Steam-gas-turbine Sets 82 4.5. Load Curves and Energy Accumulation 86 4.6. Methods and Prospects of Energy Direct Transformation 96 4.7. Transportation and Distribution of Energy 106 Summary 109 Questions and Tasks for Self-Study Check 110 Bibliography 112 CHAPTER 5. FUEL-ENERGY COMPLEX (FEC) AND ITS MANAGEMENT... 114 Objectives 115 5.1. Large Systems and Their Properties 115 5.2. Notion on a Fuel-Energy Complex (FEC) and Its Structure 118 5.3. Technological Process in a FEC. Fuel-Energy Balance (FEB) 120 5.4. Electrical Energy and Thermal Energy Systems 124 5.5. Taking into Consideration Energy Saving in FEC Development Planning and FEC Management ,....126 5.6. The Structure of Management of the FEC and the Energy Saving System in the Republic of Belarus 133 Summary 136 Questions and Tasks for Self-Study Check 138 Bibliography 139 350 Основы знергосберез1сения CHAPTER 6. JURIDICAL AND ECONOMICAL PRINCIPLES OF ENERGY SAVING 141 Objectives 141 6.1. The Main Juridical and Normative Documents in the Field of Energy Saving 142 6.2. Economical and Financial Tools of Energy Saving 148 6.3. Price and Tariff Regulation 152 6.4. On Energy Consumption Rate Setting 162 Summary 169 Questions and Tasks for Self-Study Check 170 Bibliography 171 CHAPTER 7. APPLIED PROBLEMS OF ENERGY EFFICIENT USE 173 Objectives "174 7.1. Methods and Means to Save Energy at Enterprises and Firms 174 7.2. The Principal Technical Directions of Energy Efficient Use 188 7.3. Energy Audits and Inspections 197 7.4. Supervision, Monitoring and Management of Energy Consumption.... 206 7.5. Efficient Use of Energy in Cities and Populated Areas 213 7.6. Energy Saving at Home 233 Summary 237 Questions and Tasks for Self-Study Check 240 Bibliography 241 CHAPTER 8. ENERGY SAVING ECOLOGY 243 Objectives 243 8.1. Ecological Effects of Energy Saving 244 8.2. Non-Traditional Renewable Energy Sources 249 8.3. Secondary Energy Resources 268 8.4. Local Kinds of Fuel 271 Summary 274 Questions and Tasks for Self-Study Check 276 Bibliography 277 Основы энергосбережения Conclusion 279 Topics Recommended for Essays 283 Abbreviations and Symbols Used in the Book 286 Glossary 289 Subject Index 337 The author thanks all collaboratores of the publishing-office "TECHNOPIONT"., it's Director A. ANOSHKO and editor N. KRITSKAYA for their scrupulous work. Научное издание ПОСПЕЛОВА Татьяна Григорьевна ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Ответственный за выпуск: А. П. Аношко Редактор: Н. Ф. Крицкая Корректор: Луневич Т. И. Технический редактор: Г. Я. Слесарчук Налоговая льгота - Общегосударственный классификатор Республики Беларусь ОКРБ 007-98, ч. 1; 22.11.20.500 Сдано в набор 10.07.2000. Подписано в печагь 06.09.2000. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 20,5. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Тираж 2000. Заказ 257. УП "Технопринт ". Лицензии ЛВ № 380, ЛП № 203. 220027, Минск, пр-т Ф.Сшрины, 65, корп. 14, тел. 231-86-93,239-91-57. СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ: ПОСПЕЛОВА ТАТЬЯНА ГРИГОРЬЕВНА, доктор технических наук, профессор. Закончила энергетический факультет Белорусского государственного политехнического института в 1972 г. с отличием, защитила кандидатскую диссертацию в 1975 г. и докторскую диссертацию в 1991 г. на тему: "Научно-технические основы оценки и обеспечения эффективности электропередач с учетом экологических условий". 28 лет занимается педагогической деятельностью в Белорусской государственной политехнической академии, ведет научные исследования в области оптимизации электроэнергетических систем и электропередач, являйся специалистом в области охраны труда, энергетического менеджмента и экологических проблем энергетики. В 1996 г. прошла стажировку в Высшей технической школе (Ecole des Mines de Paris) во Франции и в 1999 г. учебный курс в Израильском институте технологий (TECHNION) по управлению энергоиспользованием и энергосбережению, участвует в организации образования по проблемам энергетического менеджмента и энергосбережения. INFORMATION ON THE AUTHOR: POSPELOVA TATYANA is a doctor of the technical sciences, a professor. She graduated the Power Faculty of the Beiarusian State Polytechnic Institute in 1972, presented her candidate thesis in 1975 and her doctoral thesis on the topic "Scientific and Technical Fundamentals of Evaluation and Securing of Power Transmission Systems Efficiency with Taking into Consideration Environment Influence" in 1991. During 28 years she has been engaging in pedagogical activities and researches in the Beiarusian State Polytechnic Academy (BSPA). Her researches and methodical works are in the spheres of optimization of energy systems and power transmissions, energy management, labour safety and ecological problems of energy industry. She finished courses on energy use management and energy saving in the Ecole des Mines de Paris in France (1996) and in the TECHNION in the State of Israel (1999). She takes an active part in organization of education in the domain of energy management and energy saving.