Энергосбережение в России. 2

1. Общая часть.

1.   Общие направления энергосбережения в России.

       Россия – одна из немногих стран, которые являются энергетически независимыми. Будучи энергонезависимой, Россия не очень заботливо относится к своим энергоресурсам. Современная российская экономика энергорасточительна, что ощутимо снижает ее конкурентоспособность. При сжигании 1 кг нефтяного эквивалента в нашей стране производится товаров и услуг на сумму 1,9 доллара, тогда как среднемировой показатель составляет 4,7 доллара.

       Ежегодное производство топливно-энергетических ресурсов в России составляет около 1400 миллионов тонн условного топлива, из которых около 900 млн т.у.т. (64%) приходится на внутреннее потребление. 

       Рисунок 1 - Структура энергопотребления России 

       Структура потребления электроэнергии изображена на рисунке 1. Большая часть вырабатываемой энергии потребляется в структурах топливно-энергетического комплекса. На втором месте стоят промышленность и строительство. На долю ЖКХ приходится порядка 20%, на сельское хозяйство и транспорт – чуть более 10% потребляемой энергии. При этом 35 – 47% всего объема получаемой энергии тратится впустую. Согласно данным, приведенным в энергетической стратегии России до 2020 г., потенциал энергосбережения в нашей стране оценивается в 360 – 430 млн т.у.т. В нефтяном эквиваленте это составляет 230 – 250 млн т, что сравнимо с объемом всей экспортируемой из России нефти и нефтепродуктов. Около трети этого потенциала сосредоточена в ТЭК, еще треть – в сфере промышленности и строительства, около четверти – в ЖКХ. На долю остальных отраслей экономики приходится около 10% этого потенциала.

       Основа  развития любого государства – его энергетическая безопасность. Соответственно, повышение энергоэффективности, реализация мероприятий в области  энергосбережения – одна из гарантий такой безопасности и, как следствие, важнейший ресурс ускорения экономического роста. К сожалению, в России отсутствует четкая федеральная политика, направленная на повышение энергоэффективности и внедрение энергосберегающих технологий. Очевидно, что без активной государственной поддержки стране, будет сложно выполнять международные обязательства в рамках Киотского протокола, сдерживать рост энергопотребления, осуществлять реформы в бюджетной сфере и системе ЖКХ, повышать конкурентоспособность российской экономики.

       С каждым годом цены на электроэнергию будут расти, и приближаться к мировым. В таких условиях мы вынуждено будем обращаться к вопросу экономии электроэнергии.

       Существуют  сотни мер, направленных на энергосбережение. В их основе лежат изменения в поведении электрического оборудования и повышение технической эффективности. Энергосбережение невозможно без участия миллионов людей, имеющих разные интересы.

       Энергосбережение - это уменьшение потребления топлива, тепловой и электрической  энергии за счет их наиболее полного и рационального использования во всех сферах деятельности человека. Энергосбережение имеет важное значение для развития мировой экономики и в особенности для развития экономики нашей страны. Это обусловлено следующими основными причинами:

       - обогрев, снабжение горячей водой и теплым вентиляционным воздухом каждого жителя России требуют больших затрат топлива. больше энергии требует обогрев общественных зданий и промышленных предприятий

       - старение и уменьшение эффективности энергетического оборудования: электростанций, котельных, тепловых сетей, теплоиспользующих установок. Недостаток средств на строительство новых энергетических объектов.

       Россия  является одной из самых энергорасточительных в мире. В настоящее время в России 40% потребляемой энергии можно получить за счет простой экономии. Ежегодно тратится впустую почти половина всей производимой энергии. Поэтому каждый год разрабатываются все более новые и эффективные способы снижения энергопотребления, а также поиск альтернативных источников энергии. Способов снижения потребления энергии очень много, но многие из них малоэффективны. Каждая Федеральная область пытается внедрить программу по энергосбережению. Каждая программа составляется в связи с основными направлениями энергосбережения в отраслях.

       Приоритетными отраслями, в которых  реализуются основные направления энергосбережения, являются:

• организации, финансируемые из областного и местных бюджетов;
• жилищно-коммунальное хозяйство области;
• энергоемкие отрасли промышленности, в том числе электроэнергетика и газовое хозяйство;
• наука и образование.

       1.1.1 Основные направления экономного и рационального использования ресурсов

       1.1.1.1 Организационные мероприятия по энергосбережению:

• разработка планов организационно-технических мероприятий по экономии энергоресурсов.
• создание постоянно действующих групп, комиссий до рациональному использованию ТЭР.
• организация соревнований за экономию ТЭР.
• проведение смотров-конкурсов по экономии ТЭР.
• установление прогрессивных удельных норм и лимитов расходования ТЭР, своевременное корректирование удельных норм.
• организация технического учета расходования ТЭР.
• активизация работы рационализаторов и изобретателей.
• разработка и введение системы премирования за экономию ТЭР.

1.1.1.2 Мероприятия по энергосбережению в технологиях:

• совершенствование технологических процессов, направленное к уменьшению энергоемкости и материалоемкости продукции и сокращению сроков ее изготовления; разработка и внедрение новых энергосберегающих технологий.
• повышение производительности труда, применение высоко - производительного оборудования, внедрение новой техники, прогрессивных материалов.
• улучшение качества продукции, сокращение брака, сдача продукции (деталей) с первого предъявления.
• увеличение коэффициента использования оборудования, сокращения его работы вхолостую или с неполной загрузкой.
• автоматизация управления технологическими процессами.

1.1.1.3 Мероприятия по энергосбережению для экономии топлива:

• автоматизация процессов горения в топках котлов и печах.
• уменьшение потерь тепла в окружающую среду от котлов, печей, трубопроводов за счет улучшения теплоизоляции.
• уменьшение присосов воздуха в топках и газоходах котлов.
• сокращение «холостой» работы газовых и мазутных печей; обеспечение их полной загрузки.
• сокращение числа пусков котлов и печей.
• снижение температуры мазута в емкостях при его хранении.
• перевод работы молотов с энергоносителя - острый пар на энергоноситель - сжатый воздух.

       1.1.1.4 Мероприятия по энергосбережению в процессах теплоснабжения и вентиляции:

• автоматизация подачи тепла в зависимости от температуры наружного воздуха и температуры в помещении.
• регулировка отпуска тепла на промышленных предприятиях по дням недели и времени суток.
• сбор и возврат конденсата.
• использование вторичных энергоресурсов в различного рода утилизационных установках.
• автоматизация работы отопительных агрегатов и вентиляционных установок.
• рециркуляция воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
• устройство блокировок между тепловыми завесами и воротами.
• использование низкопотенциального тепла воздуха.
• ликвидация утечек пара, конденсата, горячей воды через неплотности теплосетей и аппаратуры.
• своевременное выполнение работ по ремонту теплофикационных каналов.
• наладка систем отопления и вентиляции.

1.1.1.5 Мероприятия по энергосбережению в водоснабжении и канализации:

• перевод охлаждения оборудования с проточной воды на оборотное водоснабжение, повторно-последовательное использование воды.
• ликвидация утечек воды через неплотности трубопроводов и запорной арматуры, а также через переливные линии и системы охлаждения.
• разработка и внедрение рациональных режимов работы насосов.
• автоматизация работы насосных станций водоснабжения и канализации.

       1.1.1.6 Мероприятия по энергосбережению при производстве сжатого воздуха:

• выработка сжатого воздуха требуемого давления, отсутствие в схемах воздухоснабжения ступеней дросселирования.
• соблюдение режимов продувок воздухопроводов для поддержания требуемого качества сжатого воздуха.
• содержание пневмооборудования и пневмоинструмента в исправном состоянии.
• ликвидация утечек сжатого воздуха через неплотности трубопроводов и запорной арматуры.
• автоматизация работы компрессоров.

1.1.1.7 Мероприятия по энергосбережению в электроснабжении:

• совершенствование схемы электроснабжения, уменьшения потерь электроэнергии за счет разгрузки перегруженных линий, разгрузки оборудования и линий от передачи реактивной энергии.
• разработка и внедрение рационального режима работы силовых трансформаторов; внедрение схем автоматического управления силовыми трансформаторами в зависимости от их загрузки.
• сокращение получения реактивной мощности от энергосистемы за счет применения компенсирующих устройств и рациональных режимов работы синхронных двигателей.
• автоматизация управления наружным освещением; перевод наружного освещения на двухрежимную схему.
• применение наиболее экономичных светильников, внедрение галогенных люминесцентных и других прогрессивных типов ламп освещения.
• замена электромашинных преобразователей статическими.
• содержание электротермического оборудования в исправном состоянии: наличие приборов автоматической регулировки, исправность закрывающего механизма, наружное покрытие оборудования алюминиевой краской.
• механизация работ по загрузке и разгрузке термического оборудования.
• загрузка тиглей плавильных печей мелкой шихтой.
• совершенствование системы учета расходования электроэнергии; внедрение информационно- измерительных систем типа ИИСУ или СУ.
• своевременное и качественное выполнение ремонтных и наладочных работ.
• использование линий передачи и распределительных сетей с повышенным уровнем напряжения.
• уменьшения потерь электроэнергии за счет разгрузки перегруженных линий, разгрузки оборудования и линий от передачи реактивной энергии
• разработка и внедрение рационального режима работы силовых трансформаторов; внедрение схем автоматического управления силовыми трансформаторами в зависимости от их загрузки.
• сокращение получения реактивной мощности от энергосистемы за счет применения компенсирующих устройств и рациональных режимов работы синхронных двигателей
• перевод наружного освещения на двухрежимную схему.

       1.1.1.8 Мероприятия по энергосбережению при содержание зданий:

• исправное состояние кровли, дверей, дверей ворот, окон, световых фонарей; их утепление.
• окраска стен помещений в светлые тона, своевременная чистка окон, фонарей, осветительной арматуры.
• мероприятия по энергосбережению при управлении производством:
• разработка и внедрение автоматизированной системы контроля и управления энергохозяйством как составной части автоматизированной системы управления производством.

       1.2 Учебно-информационные мероприятия в сфере энергосбережения 

       Эффективность реализации энергосберегающих  мероприятий определяется образовательным  уровнем специалистов в области энергосбережения. Поэтому в целях  повышения научного и образовательного потенциала в сфере энергосбережения организуются специальные курсы по подготовке специалистов в области:

• энергетического менеджмента;
• энергосберегающих технологий;
• автоматизированных систем учета и регулирования потребления энергетических ресурсов.

       Курсы переподготовки и повышения квалификации специалистов ЖКХ в сфере новых энергосберегающих технологий организуются в университетах, центрах энергосбережения муниципальных образований и промышленных предприятий.

       Пропаганда  энергосбережения предусматривает  выпуск специализированных журналов, информационных бюллетеней, проведение выставок и конференций по новой энергосберегающей технике и технологиям. 

       1.3 Малая энергетика и ее взаимосвязь с энергосбережением 

       Ветроэнергетические установки достигли сегодня уровня коммерческой зрелости и в удаленных местах с благоприятными скоростями ветра могут найти применение. По ветровому потенциалу автономные округа относятся к перспективным районам использования энергетических ресурсов.

       В настоящее время  имеет смысл для  удаленных районов использовать энергетические ресурсы воды. МикроГЭС небольшой мощности (10 - 30 кВт) можно использовать для энергоснабжения бытовых приборов. МикроГЭС состоит из пропеллерных диагональных гидротурбин, гидрогенераторов, регуляторов расхода потока и регуляторов частоты и напряжения тока. Следует провести исследования для сооружения МиниГЭС мощностью 50 - 300 кВт, предназначенных для автономного энергоснабжения более крупных потребителей - поселков, ферм, и удаленных от линий электропередачи и расположенных на берегах рек. Очень широко используется энергия солнца. Солнечные батареи незаменимый источник энергии в жарких местах мира, где солнце находится над горизонтом практически 80% в день. Солнечные батареи состоят из фотогенераторов, способных преобразовать энергию солнца в электрическую. В солнечных батареях используются аккумуляторы для удержания энергии, поэтому электроэнергия может подаваться к потребителям даже в ночное время суток. Самый новый вид альтернативных источников энергии – биоэнергетика. Биоэнергетика представляет собой производство  экологически чистой электроэнергии из морских водорослей, экологически чистого дизельного топлива на основе масла подсолнечника, рапса, кукурузы. Биокомплекс можно построить практически в любом регионе страны, где есть доступ к водоему; 

       Весь  мир постепенно переходит  на не топливные источники энергии. Создание альтернативных источников энергии уже давно развивается во всем мире. В России, все виды альтернативной энергетики составляют всего 0,6%.  

       1.4 Сверхпроводящие системы передачи электроэнергии 

       Одно  из наиболее интересных направлений в  области энергосбережения - это применение эффекта сверхпроводимости. Способность металлов обладать практически нулевым сопротивлением при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, получила название сверхпроводимости. Создание криогенных ЛЭП, работающих в условиях низких температур, представляет сложную научную и инженерную проблему. Однако существующие высоковольтные линии практически исчерпали заложенные в них возможности. По пути к потребителю в линиях электропередач теряется до 15—25 % энергии.

       Использование сверхпроводимости  равноценно введению дополнительных мощностей  электростанций. Нынешние высоковольтные ЛЭП напряжением 500 кВт позволяют транспортировать мощности около 1 млн кВт. Однако существующий уровень электрификации требует передачи мощностей, превышающих указанный в 5—7 раз, но если для этого дополнительно увеличить напряжение, то воздух перестанет быть надежным изолятором и надо будет изготовлять опоры ЛЭП отдельно для каждой фазы. Вот почему проблема создания сверхпроводящих линий электропередач непосредственно связана с решением вопросов оптимального использования природных ресурсов. По предварительным технико-экономическим оценкам, сверхпроводящие ЛЭП могут уже в обозримом будущем найти применение в крупных городах.

       Переход от воздушных к  кабельным сверхпроводящим  системам позволяет не только сэкономить полезные площади, но и ликвидировать физиологическую опасность электромагнитного воздействия от воздушных ЛЭП на организм находящихся в этой зоне людей.

       Вопросы энергосбережения могли  бы в значительной мере решаться при  широком применении сверхпроводников в  процессах производства, преобразования, транспортировки, аккумулирования и подведения энергии. В электроэнергетике сверхпроводники могут найти применение в электрических двигателях и генераторах, трансформаторах и преобразователях, индуктивных накопителях энергии, линиях электропередач, реакторах, токоограничителях. 

       1.5 Энергосбережение в организациях, финансируемых из областного и местных бюджетов. 

       В условиях ограниченности бюджетных средств  первостепенное значение имеют учет и контроль за расходованием  энергоресурсов, а  также возможность  влиять на количество их потребления. Поэтому  энергосбережение на объектах бюджетной  сферы предусматривает:

• учет и регулирование потребления энергоресурсов;
• модернизацию систем отопления;
• проведение энергетических обследований и паспортизацию организаций.

       Введение  приборного учета  потребления энергетических ресурсов является необходимым  и обязательным условием начала энергосберегающих работ. Учет позволяет дать информацию о реальном потреблении энергетических ресурсов, достичь экономии средств, обусловленной исключением излишне предъявляемой платы за не потребленные энергоресурсы, целенаправленно осуществлять энергосберегающие мероприятия и оценивать их эффективность. 

       Наличие учета позволяет  регулировать потребление  энергетических ресурсов в зависимости  от времени суток  и температуры  наружного воздуха. Регулирование осуществляется широким набором средств, включающим простейшие регуляторы прямого действия и системы на основе многофункциональных электронных контроллеров. В зданиях, где люди находятся ограниченное время, особое значение приобретает внедрение блочных автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов высокой степени заводской готовности, состоящих из блоков теплоснабжения, горячего водоснабжения, вентиляции, приборов учета и регулирования расхода тепловой энергии и холодной воды, способных работать в автономном режиме без постоянного обслуживающего персонала.

       При установке на объектах систем автоматического  регулирования теплопотребления возникает необходимость  в модернизации системы  отопления здания, что объясняется  широким применением  однотрубных вертикальных систем отопления, которые сложны в балансировке и практически не пригодны для автоматического регулирования. 

       Модернизация  систем отопления  предусматривает:

• ревизию систем отопления, выявление и замену изношенных участков, промывку систем;
• изменение схемы системы отопления для реализации возможности регулирования параметров расхода и температуры теплоносителя.

       Оценка  реального потребления  энергоресурсов, резервов его снижения, а  также целесообразности проведения энергосберегающих  мероприятий проводится по результатам энергетических обследований организаций.

       Основными задачами энергетических обследований организаций  являются:

• определение энергопотребления объектов;
• оценка резервов снижения энергоемкости;
• оценка эффективности проведенных энергосберегающих работ;
• расчет рекомендуемых лимитов потребления ТЭР;
• выявление экономии бюджетных средств.

       По  результатам энергоаудитов  составляются энергетические паспорта организаций  и разрабатываются  энергосберегающие  мероприятия. В таблице 1 представлены основные энергосберегающие мероприятия в бюджетной сфере.

       Организация бюджетной сферы  потребляют около 15% вырабатываемой в  стране электроэнергии и около 30% тепловой энергии. Таким образом, бюджетная сфера  является крупным  потребителем энергоносителей.

       В группу бюджетных  организаций входят учреждения здравоохранения; детские дошкольные учреждения; общеобразовательные школы; учебные заведения (высшие средние специальные); учреждения культуры и искусства; физкультурные и спортивные учреждения; учреждения Минобороны; административные учреждения и ряд других.

       Для определения резервов экономии энергоносителей  специалистами были проведены выборочные обследования энергопотребления  ряда бюджетных организаций.

       В медицинских учреждениях наиболее энергоемкую группу составляют электротермические установки для дезинфикации и стерилизации (автоклавы, сушильные шкафы, стерилизаторы, дистилляторы ) от 10% до 40% электропотребления, холодильное оборудование - 5-10%, освещение - 30-60 %, вентиляция и кондиционирование - 10-20%. По тепловой энергии можно выделить три группы потребителей тепла: отопление, горячее водоснабжение, вентиляция. На отопление приходится 55-70%, а на вентиляцию 30-45% в зависимости от типа здания.

       В дошкольных учреждениях наиболее мощными потребителями электроэнергии являются электротермические установки пищеблоков. Освещение потребляет от 10% до 15% от общего электропотребления.

       Учреждения  образования имеют в основном 5 групп потребителей электроэнергии: освещение (50-70%), потребители с электродвигателями (10-30%), различные нагревательные установки (кипятильники, электрические плиты и т.д.) потребляющие от 10% до 20% электроэнергии, ЭВМ до 10%, различные лабораторные стенды. По тепловой энергии можно выделить три группы потребителей тепла: отопление 53-70%, горячее водоснабжение 16-30%, вентиляция 10-25%. По холодной воде в учебных учреждениях выделяются две группы потребителей: общежития 55-70%, учебные корпуса 45-30%.

       Административные  учреждения имеют 4 группы потребителей электроэнергии: освещение (40-60%), потребители с электродвигателями (10-30%), различные нагревательные установки (электрические плиты, кипятильники, электрокамины и т.д.) потребляющие от 20% до 40% электроэнергии, ЭВМ от 10-20%. По тепловой энергии выделяются две группы потребителей тепла: отопление 70-85%, вентиляция 15-30%.

       Основными показателем, по которому можно сравнивать эффективность использования  энергоносителей  для организаций  бюджетной сферы  является удельное энергопотребление  на 1 м² в год (кВтч/м²год).

       Основными причинами завышенных расходов энергоносителей  в бюджетных организациях являются:

• слабый контроль руководства за расходом энергоносителей;
• отсутствие энергетических паспортов;
• отсутствие во многих организациях счетчиков расходов тепловой энергии и холодной воды;
• отсутствие автоматического регулирования систем освещения и неправильный выбор типов осветительных приборов и источников света;
• отсутствие автоматизации регулирования систем отопления горячего водоснабжения и вентиляции;
• большие теплопотери через ограждающие конструкции и окна.

Таблица 1 – рекомендуемы энергосберегающие мероприятия в бюджетных  организациях