Возможности экономного расходования энергии. 3

 

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ

Институт туризма 

и международных  экономических  отношений

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

 

Возможности экономного расходования энергии

 

 

 

 

 

 

Студент:___________________/Н.В.Шлыкова/

                                              ^{подпись}

специальность: 080200.62 «Менеджмент»

курс 1, группа 1

шифр: 113574

Руководитель:

_______________________________/В.М.Дронов/

                      ^{уч.степень, звание, подпись}

 

 

 

 

Дата:___________________

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011 г.

 

Содержание

Стр.

 

Введение 3

Основная часть 5

1. Энергоэффективные источники света 7
2. Экономия электроэнергии на предприятиях 11
3. Экономия электроэнергии при отоплении 15

Заключение 18

Список используемой литературы 20

 

 

 

 

 

Введение

Во все  времена человек всячески пытался экономить и оптимизировать энергоресурсы. И только в современном мире высоких технологий и колоссального энергопотребления эта проблема наиболее актуальна.

Энергосбережение, экономия электроэнергии в частности, ни что иное как рационализация и оптимизация использования различных топливно-энергетических ресурсов и внедрение в систему энергообеспечения возобновляемых источников энергии.    

В большинстве  случаев следствием использования  энергоресурсов является получения  тепла и света. Практически любая  силовая установка, например, паровая  или газовая турбина, работает в  следствие сжигания топлива. Любой  энергоресурс – это прежде всего  топливо – огромная потенциальная  энергия, высвобождающаяся при его  сгорании. Выработка любой энергии  только первая ступень к ее последующей  реализации. В дальнейшем, как правило, эту самую энергию необходимо еще доставить к потребителю. Конкретным примером является система централизованного парового отопления. В котельной при сгорании топлива выделяется тепловая энергия, сообщаемая энергоносителю – воде. Горячая вода в свою очередь по трубам течет в каждый дом, в каждую квартиру, где через теплообменник (батарею, калорифер) отдает тепло (энергию) в помещение. Такой способ транспортировки энергии не всегда возможен. И здесь на помощь приходит наш повсеместный союзник – электричество. Теплоноситель остывает очень быстро, теплопотери огромные, а коммуникационная система теплопередачи очень сложная и дорогая. Потери же энегоемкости электрического заряда в тысячи раз меньше, притом, что сама система электропередачи крайне проста. Это самые обычные провода. На огромных самосвалах грузоподъемностью до трехсот тонн ставят дизельгенераторы, которые вырабатывают электроэнергию передаваемую на отдельные приводные электромоторы каждого ведущего колеса. Даже в такой небольшой замкнутой системе целесообразней передача энергии электричеством, чем передача механической работы (крутящего момента) напрямую на колеса. КПД трансмиссии будет меньше, чем КПД генератора и моторов вместе взятых, не говоря уже простоте такой конструкции [2].

Экономия  электроэнергии в таких механизмах возможна только путем усовершенствования электрогенераторов и моторов. К  сожалению, а скорее к счастью, данные устройства находятся практически  в апогее своего существования. За последние 10 лет их конструкции не претерпели каких-либо существенных модернизаций. В данном реферате мы рассмотрим основные и наиболее эффективные способы экономии электроэнергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть

Электроэнергия  повсеместно дорожает, а ее потребление  в мире непрерывно увеличивается . Более 80 % электроэнергии потребляется в мире именно на переменном токе. Поэтому  актуальной проблемой мировой энергетики является снижение электропотребления и повышение коэффициента полезного  действия кпд всех электроприемников  переменного тока. Практически все  эти электроприемники обладают индуктивностями. Трансформаторы и асинхронные электрические  машины переменного тока – это  самые массовые индуктивные электроприемники. Их применяют повсеместно от бытовой  электротехники, компьютеров, городской  электросети до тягового ж/д электроприводы и электроприводы прокатных станов. Все они потребляют излишнюю электроэнергию. Асинхронные электрические машины наиболее распространены в мире благодаря  простоте конструкции и хорошим  регулировочным свойствам [4].

 

Свет  – это то, что нам жизненно необходимо. Но жечь факелы, свечи и  керосиновые лампы – это каменный век. 21-й век – это век электричества, но само по себе оно не светит. Нужен  некоторый механизм, устройство, способное  трансформировать электрически ток  в видимый свет. Видимый свет –  это спектр от инфракрасного до ультрафиолетового, все что «до» и «после», человеческий глаз не видит. Самое простое устройство, применимое в быту для освещения  – лампочка накаливания. Только вот  одно но… она больше греет чем  светит. Предположим, что тепла мы имеем в достаточном количестве, а от электролампочки хотим лишь света. Логично предположить, что  такое устройство не самое рациональное в использовании. И вот тут и начинается «гонка вооружений». КПД многих современных световых приборов очень высокий, они почти все играют в лиге за 90%, где старой доброй лампе накаливания с ее ничтожными 25% уже давно не светит. Для среднестатистического обывателя  еще с трудом дается понимание необходимости экономить киловатты. Но сейчас с этим приходится считаться и применять в освещении энергосберегающие технологии.

По некоторым  данным только в одном рядовом супермаркете потребляется около 2 млн кВт электроэнергии, это около 167 тыс. кВт в месяц. Среди них на освещение уходит 38% электроэнергии, кондиционирование помещений — 5%, холодильное оборудование — 32%, конденсаторы — 3%, прилавки — 15%, остальное — 7% [5].

В зависимости  от назначения помещения эти цифры могут меняться, но принципиальная картина останется прежней. А это значит, что около 40-50% расходов на электроэнергию приходится на освещение. И именно сейчас тот момент, когда следует пересмотреть свои счета за электроэнергию в сторону их уменьшения.

Экономить на электричестве можно 2 способами: первое — использовать меньше источников света и сократить время их горения, второе — применять более экономичные источники света и современную пускорегулирующую аппаратуру. Использование первого варианта приведет к усталости глаз у сотрудников, снижению концентрации из-за недостатка света и нанесению ущерба имиджу компании, так как клиент, попадая в полутемное помещение после яркого дневного света, чувствует дискомфорт.

Второй  вариант экономии денежных средств  экономически более оправдан. Так  при небольших первоначальных капитальных  вложениях достигается значительное сокращение затрат на электричество.

 

 

 

 

 

 

1. Энергоэффективные источники света.

Эффективность электроосвещения оценивается расходом электроэнергии на освещение 1 м2 площади помещения. Введенный с 1 января 1995 года федеральный стандарт США Ashrae/1ES 90.1-90R устанавливает расход электроэнергии на освещение 1 м2 помещения в размере 1,4-20,4 Вт при норме освещенности 500 лк. Эту величину можно взять за основу при построении концепции энергосбережения в освещении. Этим требованиям удовлетворяют стандартные люминесцентные лампы мощностью более 36 Вт и практически все лампы с модифицированным люминофором серии 8хх [7].

Даже  если у вас применяются только лишь современного типа люминесцентные лампы, то уже можно сказать, что у вас используются энергосберегающие технологии.

Так, при  использовании люминесцентных ламп удается добиться снижения потребления  электроэнергии на 80% по сравнению с лампами накаливания при аналогичном световом потоке. Помимо пониженного потребления световой энергии энергосберегающие лампы выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания.

Незначительное  тепловыделение позволяет использовать компактные люминесцентные лампы для  освещения витрин, мебельной подсветки. Кроме того, их применение более оправдано при достаточно низких потолках, что позволит снизить тепловое давление на пол и посетителей.

Жизненный цикл лампы накаливания недолговечен. Основная причина прекращения работы — перегорание нити накала. Механизм работы энергосберегающей лампы устроен иначе. Под действием высокого давления в лампе, происходит столкновение электронов с атомами ртути, в результате чего образуется невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через покрытые люминофором стенки лампы, преобразуется в видимый свет. Благодаря этому люминесцентные лампы имеют более длительный срок службы. Срок службы энергосберегающей лампы колеблется от 6000 до 12 000 часов (как правило, длительность срока службы указывается производителем на упаковке товара) и превышает срок использования лампы накаливания в 6-15 раз. Благодаря этому облегчается использование энергосберегающих ламп в труднодоступных местах.

[8]

Еще одно преимущество энергосберегающих ламп объясняется тем, что площадь  поверхности люминесцентной лампы  больше, чем площадь поверхности  спирали накаливания. Благодаря  этому свет распределяется мягче, равномернее, чем у лампы накаливания. Это легко продемонстрировать на следующем примере: если вы вставляете в светильник обыкновенную лампу накаливания, то по стенам будут видны резкие тени, а при использовании энергосберегающей лампы тени не такие резкие. Из-за более равномерного распределения света энергосберегающие лампы снижают утомляемость человеческого глаза.

Еще один аргумент в пользу люминесцентных ламп — это то, что одна 20 Вт ЛЛ по светоотдаче равна 100 Вт лампе накаливания. Это значит, что кроме экономии электроэнергии можно сэкономить и на количестве источников света. Последняя характеристика, выгодно отличающая энергосберегающие лампы от традиционных, заключается в том, что они могут иметь разную цветовую температуру, которая определяет цвет лампы. Люминесцентные лампы могут иметь следующие цветовые температуры 2700 К — мягкий белый свет, 4200 К — дневной свет, 6400 К — холодный белый свет. Такой выбор позволяет создавать необходимое по цвету освещение [8].

Другим  экономичными источниками света  являются металлогалогенные лампы. Их основное преимущество перед люминесцентными лампами — это лучшая цветопередача.

Металлогалогенные лампы рационально использовать для освещения мест, для которых очень важен естественный и сочный цвет товаров, а также в местах с ограничением по выделяемой мощности. Пожалуй, у подобных ламп единственный недостаток — это цена, которая достаточно велика.

Переходим на электронные ПРА.

Как известно, при подключении ламп через специальные  электронные устройства — пускорегулирующие аппараты или по-другому ПРА, обеспечивает более надежную работу и увеличивает срок службы лампы. Для освещения коммерческих помещений возможен только вариант подключения светильников через ПРА, т.к. осветительные приборы, включаемые напрямую в сеть 220 В, потребляют огромное количество энергии, что влечет увеличение расходов в несколько раз [6].

Поэтому технология энергосбережения предполагает использование только современных  ПРА. К таким, в первую очередь, относятся электронные пускорегулирующие устройства.

Почему стоит  предпочесть электронные ПРА  электромагнитным?

• Достигается значительная экономия электроэнергии, в среднем на 20-30%.
• Отсутствие мерцания и мигания лампы.
• Бесшумная работа.
• Более низкая рабочая температура.
• Небольшие потери мощности лампы.
• Больший световой КПД.

Для лучшего  понимания достоинств электронного ПРА рассмотрим его устройство. ЭПРА состоит из следующих блоков: входной фильтр, выпрямитель, корректор коэффициента мощности, инвертор, устройство управления.

Входной фильтр обеспечивает чистоту сети от высокочастотных помех. Корректор коэффициента мощности обеспечивает активный характер нагрузки сети. Это позволяет исключить нагрузку питающей сети от бесполезной реактивной составляющей питающих токов. Коэффициент мощности в ЭПРА достигает в худшем случае 0,98 (для сравнения в ЭМПРА — 0,4). Зажигание обеспечивается предварительным прогревом электродов в течение 2 сек., что существенно увеличивает срок службы ламп. При этом отсутствует мигание, характерное для стартерного зажигания. Устройством управления ЭПРА обеспечивается регулировка мощности питающей схемы и, как результат, достигается меньшая зависимость режимов работы лампы от колебаний питающей сети [1].

Если же у Вас стоят электромагнитные ПРА, то заменить их на электронные не составит труда. Крупнейшие мировые производители производят модели ЭПРА с расстояниями между крепежными отверстиями идентичными ЭМПРА, что позволяет легко заменить один на другой! И все!

Вы сразу  ощутите, насколько много могут  экономить электроэнергию электронные  пускорегулирующие аппараты. Кроме  всего прочего, такие зажигающие устройства позволяет продлевать срок жизни источников света, что опять же приводит к экономии, но уже на лампах.

Благодаря внедрению энергоэффективных технологий, основанных на использовании экономичных источников света и современных пускорегулирующих устройств, достигается значительная экономия средств на электроэнергию. Такой подход позволяет снизить количество выделяемого тепла, соответственно, снизить расходы на кондиционирование, сократить число источников света за счет более эффективной работы, а также создать более качественный уровень освещения.

2. Экономия электроэнергии на предприятиях

 

Один  из наиболее эффективных способов экономии электроэнергии на предприятии –  применение конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности. Установки компенсируют до 99% реактивной и экономят до 12% - активной составляющей электроэнергии, стабилизируют напряжение и продлевают срок службы электрооборудования. Конденсаторные установки – это множества последовательно/параллельно подключенных в сеть конденсаторных элементов, которые накапливают и мгновенно высвобождают определенное количества электричества. С их помощью можно существенно сберечь электрооборудование и потери реактивной мощности, сгладив нагрузочную характеристику источника электропитания. Рассмотрим эффективность такого решения в различных эксплуатационных режимах:

 

Электрический портовый кран

 

Полный  рабочий цикл портового крана  – около одной минуты. За это  время крану нужно переменное количество реактивной энергии, которая  быстро колеблется в течение всего  рабочего цикла крана. Использование системы в реальном времени: cтабилизирует напряжение, cокращает ток и объем монтажа (меньше кабелей, меньше нагрев), снижает потери системы и тем самым сберегает энергию.

 

Пуск  электродвигателей

 

При подключении  большого двигателя типа беличьего  колеса непосредственно к сети, во время запуска он потребляет очень  большой ток, что может привести к большому падению напряжения как  на низкой, так и на высокой сторонах трансформатора. Это падение мешает другим нагрузкам, снижает начальный крутящий момент и значительно увеличивает длительность запуска. Система отслеживает реактивный ток и полностью компенсирует его за 2/3 цикла (1/4 -1 цикл макс.), без использования отдельных стартеров. Система промежуточных конденсаторов сглаживает резкие скачки электропотребления, таким образом резко снижая пусковой ток [3].

 

Электропоезда

 

Линии электропоездов имеют протяженные распределительные  системы и быстрые изменения  нагрузки, что приводит к существенным перепадам и колебаниям напряжения. Система: Поддерживает напряжение в распределительной сети, стабилизирует мощность в сети, предотвращает штрафы из-за низкого коэффициента мощности, минимизирует потери в системе и расходы на обслуживание, повышает нагрузочную способность сети.

 

Электроприводы, силовые выпрямители, инверторы

 

Гармоники, создаваемые нелинейными нагрузками – разнообразными электроприводами, силовыми выпрямителями, инверторами  и пр. – вызывают нелинейные перепады напряжения и меняют синусоидальную форму напряжения. Компенсатор является идеальным решением для приложений, требующих высокого качества электроэнергии. Система с любым приложением достигает почти идеального контроля коэффициента мощности, стабилизации сети и энергосбережения.

 

 

 

 

 

Инжекционное пластмассовое литье

 

В связи  с сильно и несинхронно изменяющейся нагрузкой приложения инжекционного  пластмассового литья имеют быстро меняющееся потребление реактивной энергии. Сбои питания во время производственного  цикла могут привести к застыванию пластмассы внутри машины. Помимо сокращения общих энергетических потерь системы, установка существенно снижает риск таких событий благодаря стабилизации уровней тока и напряжения на рабочем месте на пошаговой основе [1].

 

Сварочные аппараты

 

При точечной сварке нагрузка колеблется чрезвычайно  быстро, и потребляется большая реактивная мощность. Из-за сильных изменений  тока, вызванных почти непрерывным  потреблением реактивной энергии, возникают  сильные перепады напряжения. Эти  падения снижают качество и продуктивность сварки. Преимущества компенсатора, работающего в реальном времени: повышенное качество сварки и сокращение брака/переделок, снижение расходов на обслуживание

 

Больницы, многоэтажные и коммерческие здания (лифты, кондиционеры)

 

Большинство коммерческих зданий имеют очень  непостоянную нагрузку, вызванную наличием лифтов, кондиционеров и других быстро меняющихся нагрузок. Современное медицинское  оборудование, компьютеры и другая чувствительная аппаратура может страдать от всплесков, вызванных обычными конденсаторными  системами. Установка стабилизирует нагрузку сети, устраняет всплески, продлевает срок службы чувствительного оборудования

 

Ветровые  электростанции

 

Генераторы  ветряных турбин стали заметной частью производства электроэнергии в мире. В результате стандарты для ветряных турбин стали более жесткими, и  теперь требуют стабильного напряжения, подачи в сеть реактивной энергии  и контроля напряжения. Система специально разработан для рынка ветровой энергии и имеет протокол связи, согласующий его контроллер с алгоритмами ведущих мировых производителей ветряных турбин [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Экономия электроэнергии при отоплении

 

Не так  давно  отопление с помощью электричества ограничивалось использованием обогревателей, когда центральное отопление не справлялось с обогревом помещения или для отопления  помещений: магазинов, складов, гаражей и т.п.

Сейчас  же, электричество в качестве энергоносителя используется все активнее. Особой популярностью пользуются  системы теплых полов и отопление с помощью электрических котлов. Их популярность обусловлена надежностью, простотой эксплуатации, безопасностью и удобством.

Системы теплых полов используются преимущественно  в качестве дополнительного отопления  в санузлах, ванных комнатах, холлах, кухнях. В отличие от них, электрические котлы отопления применяются, в основном, как единственная система отопления, хотя возможна установка электрического котла в комплексе с газовым либо любым другим.  

Использование электрического котла в качестве резервного источника — это отличный выход в случае, если система отопления  уже есть и менять ее нет необходимости, но нужно сделать ее более экономичной  и удобной. Например, при использовании  электрического котла вместе с газовым, для отопления загородного дома обеспечит ему полную автономность. Как известно, газовый котел нельзя оставлять надолго без присмотра, что существенно осложняет эксплуатацию такого отопления в загородном доме — его надо либо отключать, либо постоянно приезжать. В комплекте  с электрическим котлом эта проблема легко решается, отключив газовый  котел и включив электрический  на минимальную мощность, можно защитить систему от размораживания с минимальными расходами [2].

Установка электрической системы отопления  не требует дорогостоящих работ  по подводке теплотрасс к дому, покупке  дополнительного оборудования, а  монтаж системы электрического отопления  минимальны.

Конечно, есть и одно «но» — это тарифы на электроэнергию. Однако электрокотел дает возможность регулировать и программировать его таким образом, чтобы использовать необходимый минимум электричества и экономить до 25%.

Экономия  при использовании инфракрасных обогревательных элементов:

1. В отличие  от обычного конвективного отопления  (центральное, паровое или масляные  радиаторы), которое должно прогреть  весь воздух до потолка, чтобы  создать в зоне пребывания  человека комфортную температуру,  инфракрасные обогреватели прогревают  лишь тот объем, в котором  находятся люди. При этом отпадает  необходимость компенсировать теплопотери  в объеме помещения, находящемся  выше роста человека и, следовательно,  тратить на это энергию. В  помещениях с более высокими  потолками, чем это обычно бывает  в жилых домах, дачах, доля  объема воздуха не требующего  обогрева над зоной пребывания  людей увеличивается, следовательно,  возрастает и экономичность. Как показывает практика, при использовании инфракрасных обогревателей для отопления дома, дачи, офиса, гаража и других помещений с высотой потолка до 3, 5 м, экономия электроэнергии составляет 30-50%. При отоплении помещений с высотой потолков от 3, 5 до 10 м (цех, завод, склад и др.) экономия достигает 70%.

2. Поверхность  теплоотдачи от пола и предметов,  нагретых инфракрасными обогревателями, в жилых помещениях (дом, дача, квартира) в среднем в 5-10 раз  превышает поверхность теплоотдачи  традиционных систем отопления.  Поэтому объем воздуха в зоне  пребывания людей прогревается  до заданной температуры быстрее,  чем это в состоянии сделать  конвективные системы отопления.  Помещение выходит на заданный  тепловой режим быстрее, а когда  оно прогреется, для поддержания  заданной температуры система  инфракрасного отопления включается  реже, чем обычная, тем самым  потребляя меньше энергии. С  увеличением высоты подвеса инфракрасных обогревателей (например, в складских помещениях) поверхность теплоотдачи увеличивается еще больше, тем самым увеличивается экономичность.

3. В жилых  помещениях, оборудованных конвективными  системами отопления, принято  прогревать воздух на уровне  головы человека в среднем  до 20С° для того, чтобы на уровне  пола температура воздуха была  хотя бы 18С° (чтобы не мерзли  ноги). Инфракрасное отопление при  температуре у пола 20 С° обеспечивает  температуру на уровне головы 17-18С°, т.е. нет необходимости прогревать  воздух в помещении на лишние 3С°. Это еще один источник экономии [3].

 

 

 

Заключение

Проблема  экономии электроэнергии становится все  более актуальной в мире и поэтому  предлагаемые в данном реферате методы ее экономии имеют важное практическое и научное значение. Существующие многочисленные электропотребители переменного тока, содержащие индуктивности,(трансформаторы, асинхронные электрические машины) пока неэкономично расходуют потребляемую электроэнергию, поскольку бесполезно обмениваются реактивными токами и реактивной энергией индуктивностей с питающей электросетью. Этот бесполезный реактивный энергообмен сети и индуктивных электроприемников реактивными токами дважды за период, для экономии электроэнергии, вполне можно устранить разными методами. В результате отключения индуктивной нагрузки от сети переменного тока в данные “реактивные” интервалы времени бесполезный переток реактивных токов устраняется. Запасенная ранее реактивная энергия индуктивности длительное время сохраняется внутри многофазных электроприемников благодаря явлению круговой циркуляции ее по фазам индуктивной нагрузки, что и приводит к существенной экономии электроэнергии .

Данный  метод циклического отключения индуктивной  нагрузки от сети в “реактивные” интервалы  позволит получить экономию электроэнергии до 20-30% [6].

Радикальная экономия электроэнергии индуктивными электропотребителями(до 100%) может  быть достигнута при быстродействующей  коммутации тока потребления дважды за период в моменты его максимума [1].

Эффективность этого ”разрывного” метода экономии электроэнергии заключается в полезном использовании возникающей при  разрыве тока в индуктивности  явления электромагнитной самоиндукции Для его реализации индуктивные  электрические нагрузки (потребители)должны иметь замкнутые вторичные электрические и электромагнитные контура . В асинхронных электрических машинах вторичным электрическим и электромагнитным контурами служит ее статорный магнитопровод и ротор, в трансформаторах –их магнитопроводы и вторичные обмотки .

 

 

 

Список  используемой литературы

1. Каныгин, П. Альтернативная энергетика в ЕС: возможности и пределы / П. Каныгин // Экономист. – 2010.
2. Каныгин, П. С. Исследование проблем энергосбережения в странах Европейского Союза / П. С. Каныгин // Экономическая наука современной России. - 2009. 
3. Карев, А. Снижение энергозатрат на искусственное освещение / А. Карев // Экономика и Жизнь. – 2010.
4. Ю.Н. Савенко Экономия энергии – новый энергетический виток // Москва. Изд.дом “Прогресс” 1990 г .
5. И.Д. Иванов Глобальная энергетическая проблема // Москва. Изд. Дом “Мысль” 1995 г.
6. Задачи по энергосбережению | Возможности энергосбережения http://energyeffect.net
7. http://www.finanal.ru/001/alternativnaya-energetika-v-es-vozmozhnosti-i-predely?page=0,4
8. http://www.znaytovar.ru/gost/2/RekomendaciiRekomendacii_po_ek3.html