Энергосбережение и энергоаудит Учебное пособие
реклама
И. К. Хузмиев, О. И. Гассиева ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОАУДИТ Учебное пособие Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 140400 "Электроэнергетика и электротехника" Владикавказ 2014 0 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)" Кафедра организации производства и экономики промышленности И. К. Хузмиев, О. И. Гассиева ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОАУДИТ Учебное пособие Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 140400 "Электроэнергетика и электротехника" Допущено редакционно-издательским советом Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета). Протокол заседания РИСа № 14 от 18.11.2011 г. Владикавказ 2014 1 УДК 621.311.22 ББК 31.2 Х98 Рецензент доктор экономических наук, профессор Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета) Баликоев А. А. Х98 Хузмиев И. К. Энергосбережение и энергоаудит: Учебное пособие. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 140400 "Электроэнергетика и электротехника" / И. К. Хузмиев, О. И. Гассиева; Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек», 2014. – 64 с. УДК 621.311.22 ББК 31.2 ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)», 2014 2 Хузмиев И. К., Гассиева О. И., 2014 3 Посвящается памяти Хузмиева Измаила младшего 1. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И УЧЕТ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ 1.1. Анализ энергоэффективности потребителей энергии и оборудования Освещение Около 240 млрд кВт·ч в России, что составляет более четверти выработки электрической энергии в стране, расходуется осветительными приборами различного назначения. Снижение потребления электрической энергии на эти цели и уменьшение платы за нее является главной целью оптимизации осветительных систем при улучшении качества и эффективности освещения. Основными источниками света в быту и на производстве попрежнему остаются классические лампы накаливания со сроком службы от 500 до 1 000 часов и со светоотдачей в среднем 10 люмен на ватт. Применение газоразрядных ламп низкого давления (люминесцентных) со сроком службы до 12 000 часов и со светоотдачей в среднем 70 люмен на ватт и высокого давления ртутных, натриевых, металлогалоидных со светоотдачей до 110 люмен на ватт и со сроком службы от 5 000 до 20 000 асов позволяет снизить затраты электрической энергии в среднем в 6 раз. Использование токов повышенной частоты для питания ламп низкого давления (до 50 000 Гц) и высокого давления (до 5 000 Гц) увеличивает светоотдачу ламп низкого давления до 30 %, а у ламп высокого давления до 15 %, с одновременным ростом срока службы – до 1,5 раза. Англичане заменят лампочки Чтобыы затормозить глобальное потепление, Великобритания, шокированная докладом советника правительства сэра Николаса Стэрна об экономических последствиях глобального потепления, решила 4 сократить количество вредных выбросов в атмосферу весьма необычным способом: до 2009 года в стране заменят все лампочки. Вместо привычных ламп накаливания, которые еще в конце XIX века изобрел Томас Эдисон, британцев обяжут использовать новые энергосберегающие лампы, потребляющие втрое меньше энергии. Исследование британской независимой потребительской организации Energy Saving Trust, опубликованное в конце октября, показало, что англичане больше всех в Европе расходуют электроэнергию впустую. Если сегодня же не повысить энергетическую эффективность, то уже к 2010 году страна истратит без какой-либо пользы 11 млрд фунтов стерлингов (20,8 млрд долл.) и выбросит в атмосферу дополнительно 43 млн т углекислого газа. Правительство Тони Блэра захотело в этой связи что-то срочно предпринять и первым делом решило выкрутить все неэкономичные лампочки. Министр окружающей среды Иан Пирсон заявил, что, по оценкам его ведомства, "изъятие с рынка Великобритании обычных ламп накаливания и поощрение продаж наиболее эффективных альтернатив позволит к 2020 году избежать выброса примерно 1 млн т углерода". "Это решение, конечно, не сделает революции в сфере защиты окружающей среды, – заметил представитель Всемирной метеорологической организации Марк Оливер. – Но мы приветствуем любые инициативы, которые позволили бы сократить объем вредных выбросов в атмосферу". Как пояснили в Департаменте окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (Department for Environment, Food and Rural Affairs – Defra) Великобритании, инициатива вызвана желанием избавить страну от "неэффективных" товаров. В Defra отметили, что соответствующее соглашение, которое появится после окончания переговоров с торговыми организациями, вступит в силу даже раньше, чем такой же регулирующий документ появится во всем Евросоюзе. "Исследования показывают, что современные лампы служат дольше, а стоят в итоге все равно меньше, чем лампы накаливания", – сообщили в Defra. Так, по данным Energy Saving Trust, энергосберегающие осветительные продукты "живут" в 12 раз дольше традиционных ламп. Источник: BBC NEWS Свойства газоразрядных ламп при питании токами повышенной частоты существенно меняются. При низкой частоте питающего напряжения 50 Гц процессы ионизации и деионизации в газовом разряде не находятся в равновесии, и динамические вольтамперные характеристики из-за этого имеют вид расширенной петли. С ростом частоты тока газовый заряд приближается к динамическому равновесию, 5 о чем свидетельствует сужение петли вольтамперной характеристики, которая на частотах 12 кГц принимает вид прямой линии. Электрические свойства газового разряда при этом приближаются к свойствам активного сопротивления, а коэффициент мощности становится близким к единице. Тип балластного сопротивления индуктивный или емкостный, начиная с Рис. 3.1. Компактные люминесцентные частот 400600 Гц, энергосберегающие лампы. практически перестает влиять на характеристики лампы. С увеличением частоты уменьшаются масса и габариты реактивных балластных сопротивлений, при заданных их величинах уменьшается размерность индуктивности и емкости. Снижаются также величины токов и напряжений при одинаковых мощностях на лампах, а улучшение условий перезажигания приводит к уменьшению амплитудного коэффициента тока. На повышенной частоте питания предпочтительней применение емкостных балластов. Это упрощает конструкцию ПРА, уменьшает стоимость, исключает использование обмоточной меди и электротехнической стали, снижает уровень потерь и шума. Как показали исследования, с ростом частоты питающего тока светоотдача газоразрядных ламп возрастает в связи с улучшением условий горения газового разряда. Анализ зависимостей светоотдачи от частоты питания показывает, что для ламп высокого давления рост светоотдачи замедляется на частотах около 800 Гц и достигает насыщения на частоте около 1 000 Гц, у ламп низкого давления замедление происходит на частотах около 2 000 Гц, а насыщение наступает при частоте 8,0–10,0 кГц. Важным является стабильность светового потока лампы в процессе эксплуатации и срок ее службы. Исчезновение пиков перезажигания на повышенной частоте, уменьшение действующего значения тока лампы до 10 % при постоянной мощности и его амплитудного коэффициента уменьшает износ электродов, за счет чего увеличивается до 40 % срок службы прибора, увеличивается коэффициент мощности до 0,98, полное сопротивление уменьшается до 6 10 % и замедляется спад светового потока. При эксплуатации газоразрядных ламп высокого давления на повышенной частоте питающего напряжения нужно учитывать явление акустического резонанса в горелке, при котором нарушается нормальная работа, резко падает мощность и лампа, как правило, гаснет. Для стандартных ламп высокого давления граничная частота резонанса начинается с частот 1,6–1,8 кГц. Из-за неоднородности область акустического резонанса достаточно широка и достигает 300–500 Гц. В этой связи с учетом полуширины резонансной области не следует работать на частотах выше 1,5 кГц. Кроме этого интенсивное изменение свойств ламп высокого давления с ростом частоты происходит до частоты 1000 Гц. Учитывая, что эта частота имеется в ГОСТ 6697-75, для газоразрядных ламп высокого давления следует считать оптимальной частоту 1000 Гц. Эта частота является благоприятной при проектировании питающих сетей и источников питания повышенной частоты для подключения групповой ламповой нагрузки, которая в случае применения газоразрядных ламп высокого давления достигает десятков кВт и редко бывает менее одного кВт. Для ламп низкого давления, которым не угрожает акустический резонанс, при использовании индивидуальных источников питания – полупроводниковых ПРА, рациональной будет частота выше 20 кГц, что позволяет уменьшить массо–габаритные показатели и сделать оборудование полностью бесшумным для человеческого уха. При работе от групповых источников питания следует принимать частоту не выше 3– 5 кГц в связи с ростом потерь в распределительных сетях и относительной дороговизной мощных тиристорных преобразователей частоты на частотах более 20 кГц. Необходимо отметить, что простая замена ламп накаливания на газоразрядные снижает потребление электроэнергии на нужды освещения в 5,5–6 раз. Так замена одной 75 ваттной лампы накаливания на 14 ваттную энергосберегающую газоразрядную со сроком службы 10 000 часов экономит за это время не менее 160 кг условного топлива. Энергетика России обладает 80-процентным потенциалом энергосбережения от расхода электроэнергии на цели освещения за счет применения энергосберегающего светотехнического оборудования. Это позволяет сэкономить более 60 млн т условного топлива и сократить эмиссию загрязняющих и тепличных газов в атмосферу в количестве примерно 190 млн т двуокиси углерода, 0,6 млн т окислов серы, 0,35 млн т окислов азота. Помимо замены типа ламп существенную экономию дает применение специального светотехнической арматуры, регулирование 7 уровней освещенности в зависимости от времени суток и технологии, применение комбинированных схем освещения (общее совместно с локальным), правильный подбор цветов окраски помещений и оборудования. При эксплуатации систем освещения необходимо: Выключать световые приборы, которыми не пользуются. Уходя гасить свет. Подбирать уровень освещенности в зависимости от характера выполняемой работы. Применение современной пуско-регулирующей аппаратуры, в том числе и на повышенной частоте тока, при применении газоразрядных ламп низкого и высокого давления. Использовать светлую окраску стен и потолков. Выбор светотехнической арматуры должен соответствовать типу помещения, технологии, типу ламп, легкости обслуживания и чистки от пыли и грязи. Использовать естественное освещение, не загромождать оконные проемы, своевременно очищать стекла окон, для регулирования освещенности применять жалюзи, применять фотоэлементы и таймеры. Своевременно заменять вышедшие из строя и выработавшие срок службы лампы. Применять местное освещение там, где это возможно по условиям работы. В местах прохода, в помещениях, в которых не предусмотрено постоянное наличие персонала, устанавливать локальное освещение, которое отключается при отсутствии людей. Использовать автоматизированные программируемые устройства регулирования светового потока, позволяющие экономить до 40 % потребляемой электроэнергии. Оптимизировать осветительные кабельные сети, с компенсацией реактивной мощности. Электропривод Около 53,5 % электрической энергии расходуется на электрический привод различных установок и машин. В этой связи правильный выбор установленной мощности электрических двигателей является решающим при определении эффективности их использования. Как правило, мощность используемых в производстве двигателей завышается из принципа «запас карман не тянет», так как перегрузка двигателя приводит к выходу из строя. Однако, если двигатель недогружен, он работает с повышенным коэффициентом мощности и пониженным к.п.д. Это 8 снижает энергетическую эффективность его работы, приводит к относительно высокому пусковому току, что повышает установленную мощность трансформаторов и пуско-регулирующего оборудования и увеличивает стоимость оборудования. В этой связи при загрузке электрических двигателей менее 70 % их замена дает существенный экономический эффект. Необходимо также при выборе электродвигателей учитывать тип их исполнения, который должен соответствовать условиями эксплуатации: открытый, закрытый, взрывозащищенный и т. п., так как от этого зависит стоимость машины – чем выше степень защищенности, тем больше эксплуатационные и капитальные затраты. Цель электрического привода это поддержание скорости вращения электродвигателя в соответствии с требованиями рабочей машины и минимизация при этом расхода электроэнергии. Регулирование скорости работы рабочих машин в соответствии с конкретными технологическими условиями позволяет существенно снизить расход энергии. Так по данным Российско-Датского института энергоэффективности, применение регулируемого электропривода позволяет экономить электроэнергию для компрессов и вентиляторов до 50 %, насосов до 30 %, технологического оборудования до 20 %. В среднем применение частотно-регулируемого электрического привода обеспечивает более 30 % экономии электрической энергии, расходуемой на нужды привода машин и механизмов. В масштабах России массовое применение современных энергосберегающих электрических двигателей и электронных систем их управления позволит сэкономить не менее 80 млрд кВт·ч электрической энергии, то есть более 20 млн тонн условного топлива, существенно снизить загрязнение окружающей среды. Имеются различные типы регулируемых электроприводов. Наиболее эффективные с точки зрения регулирования являются привода с двигателями постоянного тока. Однако они относительно сложны и дороги, и их применение требует серьезного обоснования. Основная часть приводов (до 95 % в промышленности и сельском хозяйстве) построена с использованием асинхронных электродвигателях переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их можно регулировать с помощью изменения величины подведенного напряжения и посредством регулирования частоты питающего тока. Первый способ достаточно прост и дешев. Однако в связи с тем, что вращающий момент асинхронной машины пропорционален квадрату напряжения, его можно использовать только в случаях, когда двигатель пускается без нагрузки и когда снижение скорости вращения при снижении напряжения на якоре согласуется с необходимым вращающим моментом рабочего органа. Такие случаи встречаются достаточно редко. 9 Поэтому этот способ применяется в основном при осуществлении плавного пуска машин большой мощности для снижения пусковых токов и уменьшения установленной мощности энергетического оборудования. Значительно чаще применяются частотно-регулируемые системы, в которых осуществляется регулирование величины частоты питающего тока и уровня напряжения, подаваемого на обмотку статора. Система регулирования комплектуется регулятором напряжения, преобразователем частоты с непосредственной связью – циклоконвертора или инвертора со звеном постоянного тока, системой управления полупроводниковыми силовыми приборами со специальными датчиками, микропроцессорным оборудованием и соответствующим программным обеспечением. При этом необходимо учитывать, что уменьшение частоты вращения двигателя ухудшает условия охлаждения, а изменение частоты питающего тока изменяет физические и относительные величины индуктивных сопротивлений. Закон изменения напряжения, питающего обмотку якоря-статора двигателя, и частоты тока зависит от того, какой принцип регулирования привода принят для конкретного случая. Регулирование скорости вращения асинхронных электродвигателей в основном осуществляется при постоянном моменте, постоянной мощности или в случае, когда момент пропорционален квадрату частоты. Как известно, электромагнитный момент асинхронной машины равен: r, pm1U12 2 s M . , 2 2 r2 2 f1 r1 x1 x2, s Примем условие, при котором двигатель работает с практически постоянными параметрами, в этом случае соотношение между напряжением, моментом и частотой в самом общем виде будет: U 2 f2 M 2 , U1 f1 M1 где M1 и U1 – момент и напряжение для номинальной частоты питающего тока f1; M2 и U2 момент и напряжение для нового значения частоты 10 питающего тока f2 . Когда M = const имеем; U2 f 2 U1 f1 В случае P = const будет: M2 f 1 M1 f2 . Тогда: U2 U1 f2 f1 . Если M пропорционально f 2 : 2 U 2 f2 . U1 f1 Если пренебречь падением напряжения в обмотке статора, то можно считать, что напряжение пропорционально э.д.с.: U1 = E1 = 4,44 f1 w1 kоб 1Ф. Как видно из формулы, при регулировании частоты необходимо иметь в виду, что увеличение магнитного потока Ф от номинального ведет к увеличению насыщения магнитной цепи, увеличению потерь в стали, росту намагничивающего тока и, как следствие, ухудшению коэффициента мощности, а уменьшение Ф снижает использование машины, уменьшает опрокидывающий момент, а при постоянной мощности ведет к росту тока. Эти обстоятельства необходимо учитывать при применении частотно-регулируемых электрических приводов. Отметим, что частотно-регулируемый привод переменного тока позволяет с высокой точностью поддерживать заданную технологическими процессами частоту вращения, обеспечивает плавный пуск и разгон машин, что позволяет избежать ударных пусковых токовых и механических воздействий на привод, за счет чего значительно увеличивается срок службы оборудования и повышается надежность. Однако главным преимуществом такой системы регулирования является экономия электрической энергии, в связи с тем, что каждый момент времени затраты энергии на привод механизмов не превышает необходимых величин, определяемых конкретной величиной 11 выполняемой работы. Это особенно хорошо видно на приводах центробежных таких машин, как вентиляторы, насосы, компрессоры. На рис. 1.2. приведены характеристики расхода, напора и потребленной энергии от скорости вращения для центробежного насоса, соответственно – линейная, квадратичная и кубическая функции. Так, например, при снижении расхода на 50 % от расчетной, потребляемая мощность уменьшится и снизится в 8 раз и составит всего 12,5 % от номинальной. Рис. 1.2. Зависимости расхода, напора и энергии, потребляемой двигателем, от скорости вращения центробежного насоса. По расчетам применение таких приводов в тепло – и водоснабжении экономит до 60 % электрической энергии, 30 % воды и 10 % тепла. На основе частотно-регулируемого электропривода можно легко реализовать различные системы автоматического управления технологическими процессами, в которых применение регулируемых приводов резко улучшает их экономичность и повышает качество выполняемых технологий. Современные, выпускаемые промышленностью на базе силовых полупроводниковых приборов, привода позволяют помимо регулирования частоты вращения отрабатывать и другие функции: осуществлять реверс привода при необходимости; 12 производить автоматический запуск при кратковременной потере питающего напряжения; защищать электропривод от перегрузок и перенапряжений; осуществлять съем, передачу, отображение всех электрических и механических параметров привода; осуществлять оптимальное согласование электропривода с одной рабочей машиной, в соответствии с технологическими требованиями, а также в составе группового привода; производить автоматическую диагностику и контроль за состоянием привода. Вентиляторы Системы вентиляции на предприятиях, в учреждениях расходуют существенную часть потребляемой электроэнергии. Они могут быть элементами технологических линий, обеспечивать санитарногигиенические условия в различных помещениях. Большую роль вентиляторы играют в системах кондиционирования воздуха. Энергозатраты на вентилирование помещений зависят от того, в каком режиме – непрерывном или прерывистом – работают вентиляторы. Так, например, по данным РДИЭ, на создание постоянно действующего вентиляционного потока в 3 000 м3/ч необходимо 20 000 кВт·ч электроэнергии в год. Анализируя необходимые и действительные расходы газа и величину потребляемой электроэнергии, необходимо оценить возможности ее экономии в системах вентиляции. В среднем капитальные затраты и затраты на обслуживание вентиляторов за нормативный срок службы составляют 10 % от общей стоимости затрат на вентиляцию, остальные 90 % – это стоимость потребленной электроэнергии. Изучение вентиляционной системы необходимо начать с выяснения реальных потребностей, так как очень часто вентиляторы работают с избыточной производительностью, а режим их работы может не соответствовать производственной потребности. Большое влияние на энергоэффективность вентиляторов оказывает регулярность обслуживания, очистка каналов и рабочих органов от пыли и посторонних предметов, которые могут попадать в системы в процессе работы, контроль за утечками, целостностью и размерами газоходов. В ночное время и перерывы желательно отключать часть незагруженного оборудования, в том числе и вентиляторы, которые должны управляться автоматически в зависимости от параметров внешней среды. Мощность, потребляемая вентилятором, определяется следующей 13 формулой: P Qv p v џ ђ , где Qv – расход, p – давление, м – к.п.д. вентилятора, џ – к.п.д. двигателя, џ к.п.д. передачи. Для повышения эффективности работы систем вентиляции и энергосбережения необходимо: Снижать потери давления за счет снижения скорости воздуха в воздуховодах. Потери на трение в воздуховодах уменьшаются на 75 % при увеличении диаметра в 1,5 раза, а внутренне давление снижается в 4 раза при увеличении диаметра в 2 раза, удвоение скорости потока увеличивает давление вентилятора в 4 раза и в 8 раз потребляемую мощность. Регулировать скорость вращения в зависимости от потребности с помощью регулирования частоты вращения приводного двигателя существенно экономичней управления с помощью заслонки. Для этого можно использовать специальные преобразователи частоты и многоскоростные электродвигатели. При этом расход Q пропорционален первой степени частоты вращения n, давление p – второй, потребляемая мощность P – третьей. Потери можно снизить путем уплотнения строительных конструкций, применения тамбуров и воздушных завес, а также местной вентиляции там, где это возможно по условиям работы. Следует согласовать характеристики вентиляторов с характеристиками вентиляционной сети. Очень часто мощность применяемых в различных установках вентиляторов завышается. Применять рекуперацию тепла отходящего воздуха систем вентиляции и кондиционирования. Насосы Насосы – это устройства, которые за счет создаваемого с помощью рабочих органов давления перемещают различные жидкости и взвеси по трубопроводам. Они работают в различных технологических и коммунально-бытовых системах и потребляют значительные количества 14 электрической энергии. Неправильно организованное управление работой насосов и неверный выбор их мощности и производительности существенно влияют на расход электрической энергии На производстве в различных установках в основном используются центробежные насосы для перекачки жидкостей, поддержания давления в гидросистемах и т. п. За нормативный срок службы стоимость потребленной электроэнергии может достигать 90 % от всех затрат на содержание и приобретение насоса. При выборе насосной установки необходимо согласование ее параметров с нагрузочными характеристиками трубопровода. Однако в процессе работы приходится регулировать расход. При постоянной скорости вращения привода насоса регулирование часто осуществляется с помощью изменения характеристик дроссельного клапана или же путем отвода излишков расхода через клапан by pass. Оба эти способа достаточно энергоемки. Эффективней регулирование нагнетателя. Простой эффективный метод управления работой насоса – временные отключения в зависимости от давления, уровня жидкости и т. п. Возможно, также применение нескольких параллельно работающих насосов малой мощности и производительности вместо одного, с помощью которых можно регулировать производительность ступенчато, по мере надобности, тем самым управляя уровнем потребления энергии. Рассматривая кривые характеристик насоса и системы напор–расход H – Q, видно, что наиболее эффективно регулировать параметры насоса с помощью изменения частоты напряжения питающего приводной двигатель (рис. 1.2.). Отметим, применение преобразователей частоты возможно на существующих установках без замены электродвигателей. Если насос рассчитан на максимальную нагрузку, а основную часть времени работает недогруженным, то применение преобразователя резко снижает потребление энергии. То есть использование целесообразно в случае резких колебаний расхода, если насос недогружен основную часть рабочего времени, если установленная мощность двигателя завышена. Однако необходимо помнить, что максимальный к.п.д. у двигателей приходится на нагрузку 0,750,8 от номинальной. В системах водоснабжения возможно снижение производительности насоса, который используется кратковременно, применением водонапорных накопителей воды, подпитывающих систему при необходимости. Следует иметь в виду, что потери трения жидкости уменьшаются на 75 % при увеличении диаметра трубопровода на 50 %, удвоение скорости потока увеличивает потребление энергии в 8 раз, при этом производительность удваивается. 15 Теплотехническое оборудование Наряду с механической энергией большую роль в производственных процессах и в коммунально-бытовом секторе экономики играет тепло. Более четверти энергетических ресурсов потребляется в производственных и коммунально-бытовых системах теплоснабжения и нагрева. Тепло в основном получается в результате химической реакции окисления углеводородного топлива. Тепловая энергия используется непосредственно и как переходная ступень при превращении энергии топлива в другие виды энергии. Почти каждое превращение энергии сопровождается выделением тепла, которое частично превращается в полезную работу, а частично безвозвратно теряется в виде потерь. Тепловая энергия передается различными энергоносителями (газ, топливо, горячая вода, водяной пар) и используется в технологическом оборудовании (молоты, пресса, ковочные машины) и непосредственно в теплотехнических установках (печи, сушильные и пропарочные камеры, теплообменники, холодильники). В системах теплоснабжения в качестве основного теплоносителя, как правило, применяется вода с температурой до 150 °C, которая от котельной поступает по трубопроводам к потребителям. Наиболее распространенной системой теплоснабжения являются системы отопления, которые состоят из центральной котельной, магистральных и разводящих теплотрасс, тепловых пунктов и отопительного оборудования зданий. В настоящее время получили распространение блочные крышные котельные, а также поквартирные системы отопления. Они не требуют постоянного присутствия персонала, работают без внешних теплотрасс, что позволяет снизить потери энергии и уменьшить затраты. Поквартирное отопление – автономное децентрализованное индивидуальное обеспечение отдельной квартиры в многоквартирном доме или отдельного дома теплом, холодной и горячей водой. Наиболее дешевый вариант топлива это применение природного газа. Поквартирное отопление широко применяется в Европе. Так в Италии такой системой оборудовано 20 миллионов жилищ, в том числе 14 миллионов квартир. В России такое отопление может стать основой жилищно–коммунальной реформы. Дома с такими системами уже построены в нескольких городах. Стоимость обеспечения отоплением и горячей водой на семью из 4 человек по сравнению с централизованной системой уменьшилась на примере Смоленска в 6 раз, а с учетом дотаций – в 15. Потребители сами определяют уровень температуры в доме и поступление горячей воды, что автоматически поддерживается индивидуальной системой управления. Это снимает проблемы сезонности и все проблемы 16 теплоснабжения переводит в руки самих жильцов и экономит их средства. Расход природного газа на эти цели снижается не менее, чем на 3040 %. Удешевляется жилищное строительство так как отпадает потребность в возведении теплотрасс, тепловых пунктов, систем учета тепла. Квартиросъемщик оплачивает только за потребленный природный газ. Для органов местного самоуправления снимаются проблемы теплоснабжения, экономятся бюджетные средства, снижается объем работы коммунальных служб. Важным фактором экономии энергетических ресурсов является применение систем газо-лучистого отопления и обогрева больших производственных, торговых, спортивных помещений. Такие установки фактически обеспечивают зонный обогрев рабочих поверхностей в помещениях с большим объемом. В этих помещениях при обычном конвенционном обогреве образуются под крышей тепловые подушки теплого воздуха, в результате средняя температура оказывается выше температуры на рабочем месте, затрудняется обеспечение комфортных условий на всех местах пребывания персонала, возникает опасность заморозки системы и большие потери в теплотрассах. Использование модулей с трубчатыми газо-лучистыми нагревателями концентрируют тепло в нижней части помещений, позволяют иметь зоны с различной температурой, отсутствие пыли и излишнего движения воздуха повышают комфорт, а следовательно и производительность. Кроме этого отпадает необходимость в строительстве котельных и теплотрасс при минимальном обслуживании оборудования. Расход энергоносителей сокращается примерно в 2 раза, а в целом общая экономия средств по сравнению с конвекционными установками обогрева может достигнуть 80 %. Так на Внуковском авиаремонтном заводе № 400 установка газолучистого отопления смонтирована в ангаре размером 100 на 60 метров при средней высоте 13 метров. Всего установлено 64 модуля по 45 кВт и 2 по 28 кВт. Управление осуществляется компьютерной автоматической системой. Общий экономический эффект – 50 000 $ за отопительный сезон. Классические системы отопления, состоящие из котельных, теплотрасс и конвенционных отопительных батарей и теплообменников, нуждаются в ревизии с тем, чтобы разработать и реализовать мероприятия по экономии энергии в системах подачи и сжигания топлива, установках подачи воздуха, водоподготовки и ее циркуляции, котлах, паропроводах и теплотрассах, бойлерных и других тепловых приборах. Необходим обязательный учет тепловой энергии на всех этапах ее получения и потребления. Установки рекуперации тепловой энергии и снижения всех потерь повышают коэффициент использования 17 энергетических ресурсов всех видов. Например, переход к системе отопления с регулированием расхода воды в системе позволяет экономить 65 % электрической энергии на привод сетевых циркуляционных насосов, что подтверждается опытом работы в Польше и в Венгрии. Одним из средств энергосбережения в сфере теплоснабжения является утилизация с помощью тепловых насосов тепловой энергии низкотемпературных источников тепла, в том числе и природных, и тепла, сбрасываемого различными технологическими установками в производстве и коммунально-бытовой сфере. Тепловые насосы – это трансформирующие тепло установки с помощью подведенной из вне энергии. К таким установкам, например, относятся холодильники и кондиционеры, а также сплит-системы. Эффективность работы тепловых насосов определяется с помощью коэффициента трансформации тепла, который для реальных установок равен 34, то есть на 1 кВт·ч энергии, израсходованной в компрессором установки, можно получить 34 кВт·ч тепловой энергии. По известным причинам тепловые насосы не нашли широкого применения в РФ, несмотря на то, что в странах с развитой рыночной экономикой они используются достаточно часто. Так в США работает более 4 млн единиц тепловых насосов производительностью от нескольких десятков кВт·ч тепловой энергии до нескольких тысяч для теплоснабжения различных объектов, начиная от отдельных зданий и кончая отдельными микрорайонами. В России тепловые насосы выпускаются по индивидуальным заказам различными фирмами в Москве, Новосибирске, Нижнем Новгороде. Так тепловой насос применяется для обогрева воды закрытого плавательного бассейна в санатории «Металлург» в г. Сочи. Однако такие примеры пока носят единичный характер, и требуется большая разъяснительная работа, чтобы такие экономичные установки применялись чаще. Это приведет к появлению большего числа заказов и вынудит промышленность начать работы по повышению потребительских качеств отечественных установок по утилизации тепловой энергии. Когенерация Когенерация – это энергетическая система с одновременным производством электрической и тепловой энергии из единого источника энергии. По сравнению с централизованным теплоснабжением от ТЭЦ когенерация имеет преимущества в связи с тем, что она основана на локальных децентрализованных тепловых установках. В таких установках снижаются потери на транспорт и распределение электрической и тепловой энергии, а также происходит резкое увеличение коэффициента полезного использования первичного энергоносителя, которым чаще 18 всего бывает природный газ. Это дает дополнительные преимущества с точки зрения охраны окружающей среды из-за повышения к.п.д. и сокращения эмиссии вредных газов. Наличие собственных систем теплоснабжения и электроснабжения повышает также надежность и снижает зависимость от внешних источников, что очень важно особенно для общественных зданий, объектов образования и здравоохранения. Когенерация с применением паровых и газовых турбин является наиболее известной схемой, хотя в последнее время на стационарных установках мощностью до нескольких десятков МВт применяются газовые ДВС. Они имеют примерно в 3 раза большую массу и стоимость по сравнению с газовыми турбинами той же мощности, он значительно дешевле и надежней. В случаях, когда массогабаритные показатели не являются ограничительными, в этих случаях экономически выгодней применение ДВС. Когенерация с газовыми турбинами имеет следующие показатели: выработка до 38 % электрической энергии от мощности установки; производство тепла в виде горячих газов (420550 °С) с последующей утилизацией до 35 % тепловой энергии от установленной мощности; наивысшие экономические показатели при постоянной нагрузке; применяется только газовое или жидкое топливо. Таким образом эти установки желательно применять для потребителей, имеющих постоянную потребность на заданном уровне тепловой и электрической энергии. Когенерация с использованием паровых турбин представляет из себя классическую ТЭЦ. Головной цикл – это паровой котел с турбиной и хвостовой цикл – с использованием термических потоков процесса. Она имеет следующие свойства: до 30 % от установленной мощности производится выработка электрической энергии и столько же тепловой; отсутствует зависимость от вида органического топлива. Использование тепловой энергии исходящих газ в котлахутилизаторах для производства электрической энергии с помощью паровых турбин позволяет повысить к.п.д. установок на несколько процентов. Такие установки наиболее привлекательны при применении газовых турбин в главной установке. Поршневые двигатели (ДВС), применяемые вместо газовых турбин, в особенности при малых величинах установленных мощностей в несколько МВт, позволяют повысить отдачу электрической энергии и улучшить уровень утилизации тепла, причем этот процесс значительно более сложный, чем при применении турбин. Такие установки особенно выгодны для энергоснабжения жилых районов, где наблюдается неравномерный уровень потребления энергоносителей, они также 19 позволяют получить при когенерации наиболее высокие величины к.п.д., в отдельных случаях превышающие 80 %. Когенерация является единой энергосберегающей системой снабжения потребителей электрической и тепловой энергией. Она должна использоваться при строительстве новых систем теплоснабжения с обязательной совместной установкой электрогенераторов. Это требует пересмотра многих устоявшихся подходов и концепций энергоснабжения, в особенности в жилищно-коммунальном секторе экономики страны. В этой связи большой интерес представляет применение установок малой мощности для комбинированного производства электрической и тепловой энергии от нескольких кВт, которые можно использовать как бытовую машину на домашней кухне, подобно холодильнику, или установки индивидуального отопления в частном доме, до нескольких МВт для промышленного использования. Такие установки в последние годы стали широко использоваться во многих странах с развитой рыночной экономикой. Так в Европе до 40 % домов с индивидуальными системами отопления и нагрева воды могут с выгодой перейти на использование микро-ТЭЦ при замене старого оборудования (рис. 1.3). В условиях перманентного кризиса электро- и теплоснабжения в России на базе подобных установок можно создать системы, альтернативные централизованным источникам энергии для бытовой сферы. В особенности это актуально, для отдаленных маломощных потребителей, например, в горных районах, где прокладка и строительство линий энергоснабжения стоит дороже, чем доставка в заданный район небольших количеств жидкого топлива или газа. Естественно, все мероприятия, связанные с подобными проектами, должны проходить технико-экономическую экспертизу. 20 Рис. 1.3. Микроэнергоустановка для комбинированного производства тепла и электроэнергии. В большинстве комбинированных микросистем в качестве привода используются поршневые двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе или на газе и совмещенные с теплообменниками утилизаторами. Однако в последние годы начали применяться также двигатели Стирлинга, малые газовые турбины и паровые микротурбины, топливные элементы. Подобные системы когенерации малой мощности необходимо использовать при реализации программ реформирования жилищно-коммунального хозяйства России в целях повышения надежности снабжения населения электрической и тепловой энергий и повышения эффективности использования имеющихся топливноэнергетических ресурсов в связи с тем, что к.п.д. у лучших образцов достигает 9095 %. Учитывая большой потенциал российской оборонной промышленности, решение задачи по массовому использованию малых и микро ТЭЦ для отдельных квартир, домов, групп домов и небольших поселений не представляет больших сложностей. Такие установки могут стать основой создания независимой от РАО «ЕЭС России», приближенной непосредственно к потребителям, системы снабжения населения электрической и тепловой энергией на муниципальном уровне и могут способствовать улучшению и удешевлению коммунальнобытовых услуг. Техническая реализация (Источник: http://courier.com.ru/) 21 Таблица 1.1. Классификация мини-ТЭЦ по виду применяемого теплового двигателя Двигатель Паровая турбина Газовая турбина Парогазовая установка Диапазон Соотношение КПД КПД Используемое мощностей, тепло:электро- электр., общий, топливо МВт энергия % % Любое Газ, биогаз, дизельное топливо, керосин Газ, биогаз, дизельное топливо, керосин Поршневой Газ, биогаз, двигатель с дизельное воспламенетопливо, нием от сжатия керосин (дизель) Поршневой двигатель с Газ, биогаз, воспламенени- керосин ем от искры 1–1000 3:1–8:1 10–20 до 80 0,25–300 1.5:1–5:1 25–42 65–87 1–300 1:1–3:1 35–55 73–90 0,2–20 0.5:1–3:1 35–45 65–90 0,003–6 1:1–3 :1 35–43 70–90 Когенерационные системы разделяются по типу первичного двигателя, и типу потребляемого топлива (табл. 1.1). В зависимости от существующих требований, роль первичного двигателя может выполнять поршневой двигатель, паровая или газовая турбина. Основная часть новых мощностей когенерации в мире – это парогазовые системы когенерации, основанные на комбинации газовой и паровой турбины, эффективные при достаточно больших мощностях (свыше 30 МВт). 22 Рис. 1.4. Удельная стоимость газовых поршневых и турбинных установок. Рис 1.5. Удельный расход топлива газовой поршневой (ГПД) и газо-турбинной (ГТД) установками. Однако для малых ТЭЦ, как правило, используются газовые поршневые (ГПД) и газотурбинные двигатели (ГТД). При мощностях менее 3,5 МВт наименьшую удельную стоимость оборудования имеют поршневые машины (рис. 1.4). Удельный расход топлива на киловатт-час меньше у газопоршневой установки при любой нагрузке (рис. 1.5). Это объясняется тем, что КПД поршневых двигателей составляет 3645 %, а газовых турбин – 25–34 %. Эксплуатационные затраты на тепловую электростанцию с поршневыми двигателями ниже, чем на электростанцию с газовыми турбинами. Резкие скачки на графике для ГТД связаны с ремонтом двигателя. У ГПД таких скачков нет, так как их ремонт стоит значительно меньше. Сравнение газопоршневых и газотурбинных двигателей по другим показателям приведено в таблице 1.2. Сравнение турбинных и поршневых двигателей для применения на мини-ТЭЦ показывает, что установка газовых турбин наиболее выгодна на крупных промышленных предприятиях, которые имеют значительные электрические нагрузки (больше 8 МВт), высококвалифицированный персонал для эксплуатации установки и ввод газа высокого давления. Малые ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей перспективны в качестве основного обслуживания (гостиницы, санатории, пансионаты); в промышленности (деревообрабатывающие и химические предприятия); в сельском хозяйстве (тепличные хозяйства, птицефермы и животноводческие комплексы). Таблица 1.2. Сравнение газопоршневых и газотурбинных двигателей 23 Газопоршневой привод (ГПД) Газотурбинный привод (ГТД) Ремонтопригодность Ремонт производится на месте и требует меньше времени Ремонт производится на специальных заводах, необходимы затраты времени и средств на транспортировку, центровку и т. д. Экономичность КПД мало меняется при нагрузке от 100 до 50 % мощности КПД резко снижается на частичных нагрузках Удельный расход топлива при 100 и 50 % нагрузках 0,264–0,329 м3/кВт·ч 0,375–0,503 м3/кВт·ч Падение напряжения и время восстановления после 50 % роста нагрузки 22 % 8с 40 % 38 с Влияние переменной нагрузки Работа при нагрузках менее 50 % сильно влияет на частоту обслуживания Работа при частичных нагрузках (< 50%) не влияет на состояние турбины Требования к газу Не требует компресссора, рабочее давление газа на входе – 0,1–0,35 бар Рабочее давление газа на входе от 5 бар, требуется газ высокого давления или дожимной компрессор Обслуживание Останов после каждых 1 000 ч работы, замена масла; кап. ремонт через 72 000 ч. на месте Остановка после каждых 2 000 ч; кап. ремонт через 60 000 ч, выполняется на специальном заводе Показатель 1.2. Автоматическая система управления поставкой и потреблением энергоресурсов Низкий уровень автоматизации контрольных и управленческих процедур; отсутствие эффективной оперативной обратной связи между всеми уровнями управления в единой системе производства, поставок и потребления энергетических ресурсов; отсутствие координации в 24 действиях отдельных субъектов рынка; отсутствие оперативного учета затрат и корректировки розничных цен на транспорт, распределение, учет и сбыт в условиях возмущений, определяемых изменяющейся ситуацией в экономике России, – все это причины снижения эффективности работы газо- и электроснабжающих организаций. Рост стоимости энергетических ресурсов и их дефицитность меняет отношение в обществе к учету и эффективности управления отраслью. Появилась необходимость не только полностью оплачивать за потребленные ресурсы, снизить их потребление за счет энергосбережения, но улучшить управление энергетическими и финансовыми потоками. Необходимо помнить, что: "Нельзя управлять тем, что нельзя измерить", "Измерения приносят мало пользы без анализа", "Чтобыы получить результаты, нужны действия". Ныне действующие информационные системы не учитывают их интеграции, необходимости долгосрочной поддержки и стандартов качества современных систем. Система управления производством, распределением и контролем энергетических ресурсов должна решать все возникающие при этом задачи и способствовать снижению затрат на производство и потребление электрической энергии и природного газа, гарантируя соответствующие стандарты, безопасность и охрану окружающей среды. Система может включать следующие блоки: система производства энергетических ресурсов, диспетчерское управление, прогнозирование и составление балансов и режимов, анализ состояния транспортных и распределительных сетей, управление потреблением, его учет и контроль за платежами. Анализ накопленного опыта по созданию и использованию различных систем управления распределительными сетями показывает, что современные средства контроля энергетических потоков, новые информационные технологии и технические средства позволяют создать автоматизированные системы управления энергоснабжающих организаций, включающих в себя следующие подсистемы: 1. Автоматизированный контроль и коммерческий учет поставок и потребления энергетических ресурсов (АСКУЭ). 2. Диспетчерская система распределения энергетических ресурсов. 3. Коммуникации на основе оптико-волоконных линий связи и космических технологий. Применение современных счетчиков энергии и дифференцированных тарифов за счет повышения точности учета и психологического фактора позволяет экономить не менее 30 % ресурсов. Кроме этого установка электронных счетчиков нормализует взаимоотношения между поставщиком и потребителем и переводит их в автоматический 25 безличностный режим. Это создает условия для цивилизованных отношений, в том числе и по широко обсуждаемой сегодня проблеме адресных отключений и способствует доведению уровня платежей за потребленные энергетические ресурсы до 100 %. 1.3. Учет потребления энергоносителей Как указывалось выше, одним из путей экономии энергоносителей является возможность влияния на потребление с помощью приборов их учета. Энергоносители, как любой товар, производятся, транспортируются, распределяются, потребляются. Без точного учета даже небольшая ошибка приводит к огромным экономическим потерям, так как объемы потребления энергии в производстве и в быту с учетом потерь достигают в России величины около 900 млн тонн условного топлива различных видов энергетических ресурсов. Достоверный и оперативный учет становится важной составной частью экономики в связи с ее реформированием. Эти требования реализуются с помощью комплексных систем автоматического коммерческого учета энергоносителей на основе современных информационных технологий (АСКУЭ), как части системы управления производством и распределением энергетических ресурсов, которая должна включать в себя полный набор прикладных задач управления, регулирования, контроля, диспетчеризации, учета всех параметров ТЭК. АСКУЭ с применением электронных счетчиков учета должна обеспечивать: возможность интеграции различных типов технических средств учета и контроля и передачи информации в другие системы; возможность хранения соответствующих объемов информации при сборе данных с большого числа приборов учета различных типов, сохранения ее целостности, обеспечения достоверности и надежности, защиту от помех и несанкционированного доступа; возможность контроля за качеством ресурсов на соответствие с установленными ГОСТами; использование и совместимость с современными системами передачи и хранения информации различных типов; использование современных пользовательских интерфейсов. Цель такой системы – получение точной информации о производстве, передаче, распределении и потреблении энергетических ресурсов. С помощью АСКУЭ можно: производить финансовые расчеты между поставщиками и потребителями; управлять режимами 26 энергопотребления; контролировать уровень потерь и техническое состояние систем передачи, распределения и потребления; определять и прогнозировать все составляющие баланса энергоносителей конкретной зоны, региона или объекта. АСКУЭ включает в себя: приборы контроля и учета состояния системы передачи, распределения и потребления энергоносителей, преобразующие данные о состоянии контролируемых систем и измеряемых количествах энергоносителей в соответствующие сигналы; устройства сбора и передачи информации; каналы связи и передачи получаемой информации; средства обработки получаемой информации. Идеальной АСКУЭ была бы общенациональная система в рамках единого топливно-энергетического комплекса страны под эгидой министерства энергетики России. Она должна состоять из подсистем: электроэнергетика, природный газ, твердое топливо, тепловая энергия, жидкое топливо, водоснабжение. Создание такой системы является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому ее разработку и внедрение необходимо начать с регионального уровня по отраслевому принципу, чтобы в будущем свести их в единый иерархический комплекс. Однако необходимо начать с регионального уровня учета и контроля потребленных энергоносителей конечными потребителями. При этом необходимо создать условия, чтобы потребитель имел возможность влиять на количество потребляемых энергоресурсов и контролировать его с помощью соответствующей регулирующей и измерительной аппаратуры. Электрическая энергия Электроэнергетика должна иметь концепцию создания АСКУЭ на единой методической и организационно-технологической основе и включать несколько иерархических уровней (рис. 1.7): Верхний уровень, включающий федеральные структуры. Средний уровень на основе региональных отделений вместе с субъектами оптового рынка электроэнергии и мощности. Региональный уровень, включающий в себя региональные сетевые и сбытовые организации, перепродавцов и потребителей и их группы. На каждом уровне решаются свои специфические технологические и коммерческие задачи. В соответствии с концепцией возможно поэтапное введение в действие отдельных блоков АСКУЭ, начиная с локальных потребителей и их поставщиков. Такая система включает в себя: современные электронные счетчики электрической энергии и мощности; устройства сбора и передачи информации; линии связи локальной сети; серверы опроса; устройства хранения баз данных; рабочие места 27 операторов системы, подключенные к локальной сети (рис. 1.8.) и необходимое программное обеспечение. Основное ее назначение – это учет расхода электроэнергии за заданный промежуток времени. Рис. 1.7. Структура и функционирование РАСКУЭ. Сокращения: РАСКУЭ – региональная АСКУЭ; ЛВС – локальна вычислительная сеть; ЛАСКУЭ – локальная АСКУЭ; БД – база данных. 28 Рис. 1.8. Структура локальной АСКУЭ. Региональная система должна быть совместима для различных типов контрольно – измерительных приборов, применяемых потребителями, иметь возможность хранить большие объемы информации, сохранять ее целостность, осуществлять контроль качества электрической энергии, быть устойчивой к несанкционированному доступу. То есть АСКУЭ решает следующие задачи: сбор информации в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах со всех применяемых типов счетчиков и ее сохранение; формирование локальной базы данных и ее сохранение в течении нескольких лет; возможность получения отчетов как с отдельных потребителей, так и по группам и отдельным подстанциям по расходу электрической энергии и максимуму мощности в часы прохождения максимумов нагрузки за заданные промежутки времени с учетом тарифных меню; возможность корректировки счетчиков в зависимости от системы тарифов, выбранных потребителями из тарифного меню, с учетом тарифных зон и календарных дат; поддержка различных типов коммуникационных каналов и линий связи; обеспечение надежной защиты от случайных и преднамеренных искажений и несанкционированного доступа; возможность построения мнемосхемы АСКУЭ; многопользовательский режим в локальной компьютерной сети; поддержка процедур обмена информацией между всеми элементами и иерархическими уровнями системы; возможность индивидуального учета и контроля потребления с помощью предварительной оплаты на смарт-картах. Основой системы являются микропроцессорные счетчики электрической энергии и мощности, которые производят измерения с классом точности не ниже 0,2, запоминают их и передают полученные данные в цифровом виде по любому существующему каналу связи или же при непосредственном опросе через разъем или оптический порт. Счетчики объединены в объекты при помощи мультиплексоров– расширителей. Каждый объект соединяется с ЭВМ нижнего уровня с помощью каналов связи. Опрос счетчиков производится ежечасно, ежедневно, раз или несколько раз в месяц, в зависимости от требований, 29 согласованных поставщиками энергии с потребителями. Собранная информация хранится в базе данных и может быть использована для различных нужд, в том числе и для выписки счетов на оплату потребленной электрической энергии. Рассмотренная идеология построения автоматической системы коммерческого учета электрической энергии может быть использована для любого вида и типа энергоносителя. Природный газ Необходимо отметить, что в отличие от потребителей электрической энергии, у которых практически у всех есть счетчики, потребители природного газа, в особенности среди населения, используют счетчики недостаточно широко. В основном для них используется нормативных способ оценки потребленных количеств газа. В этой связи предстоит проделать большую работу по оснащению всех потребителей приборами учета. Такая система контроля и учета расхода природного газа может быть построена на основе идеологии, изложенной выше. Однако большой интерес, кроме этого подхода, для природного газа представляет учет и контроль потребления с предварительной оплатой на смарт-карты. Необходимо отметить, что применение подобных систем возможно для любых видов энергетических ресурсов. Система напоминает систему предварительной оплаты телефонных разговоров с помощью телефонных карточек на определенную сумму. Переговоры осуществляются по телефону со специальным устройством сопряжения с картой или через сотовый телефон с передачей данных карты оператору сотовой сети. Аналогично этому, карточка абонента является связующим звеном между счетчиком потребителя и поставщиком газа. Она представляет из себя микропроцессорную смарт-карту с программируемым ПЗУ объемом 1 Кб, которая обеспечивает хранение данных в течение 10 лет. В карте предусмотрена защита данных, доступ к ним регламентируется операционной системой. Карточка кроме функции платежного средства регистрирует: показания счетчика, действующий тариф, размер задолженности и схему ее погашения, текущий уровень кредита, состояние счетчика, хронологию регистрации данных. Основой системы является специальный мембранный счетчик природного газа с соответствующей электронной технологией, которая 30 позволяет работать без выписки счетов по предоплате и кредиту. Из суммы кредита счетчик может вычитать фиксированные платежи по ставкам за каждый кубометр газа, установленным поставщикам региональными энергетическими комиссиями. Данные о платежах и задолженности с помощью смарт-карт или сети платежных терминалов фиксируются для каждого абонента. Платежный терминал, установленный в офисе поставщика, выполняет обслуживание потребителей и управляет системой в части сбора данных о платежных операциях, обновления тарифов, введения баз данных о потребителях и о состоянии оборудования, полного обслуживания карт. В состав терминала входят; персональный компьютер с программным обеспечением; графический интерфейс пользователя; система управления доступом и защиты данных, система управления данными, принтер. Главный терминал системы, а также терминалы, обслуживающие потребителей, могут работать со счетчиками различных типов и могут обслуживать абонентов, потребляющих все виды энергоресурсов. Подобная система особенно хороша для тех абонентов, которые имеют ограниченные финансовые возможности, так как использование предоплаты позволяет легче контролировать потребление природного газа и соизмерять свои возможности с уровнем потребления. Тепловая энергия Системы отопления, существующие в России в многоквартирных домах, в основном централизованные и не имеют поквартирного ввода. Это накладывает определенную специфику на системы учета тепловой энергии. В этой связи учет тепловой энергии в многоквартирных домах осуществляется с помощью счетчика тепловой энергии на входной трубе, распределителей расхода тепла по каждому абоненту и вычислительного терминала обслуживания абонентов. Основой системы является счетчик тепловой энергии, который состоит из счетчика жидкости, датчиков температуры на входной и выходной магистралях, счетного устройства, которое выдает показания потребления. Эти элементы могут быть установлены как раздельно, так и в одном блоке. Как правило, основой счетчика тепла является расходомер в виде электронного блока с крыльчаткой из немагнитного материала. Специальная электронная схема корректирует измерения при колебаниях потока горячей воды. Микропроцессор интегрирует показания расхода и измерения температур 31 впускного и обратного потоков и, измеряя переменные с шагом в несколько секунд, определяет средние значения потребления тепла всем зданием, выдает их на дисплей и заносит в память. Счетчик программируется извне и может определять величину потребленной тепловой энергии за заданный промежуток времени непосредственно или по каналам связи на общий терминал учета энергоресурсов. Микропроцессор не только определяет величину потребления, но и регистрирует и документирует периоды отключений теплоснабжения. Распределители расхода тепла по квартирам разделяются на приборы, основанные на принципе испарения жидкости, и электронные. Оба вида крепятся непосредственно к отопительным батареям, установленным в помещениях у абонентах. За некоторый период работы отопительной системы на датчике прибора фиксируется количество жидкости, которая испарилась под действие тепла, передаваемого от батареи к воздушной среде помещения. Для определения количества тепловой энергии кроме показаний испарителя необходимо знать параметры радиатора, его мощность, интенсивность его теплоотдачи, геометрию помещения. Сняв показания со всех установленных в здании испарителей и зная их количество у каждого абонента и свойства батарей, можно с учетом показаний теплосчетчика, установленного на входе тепловой сети, определить с помощью специальной программы долю тепловой энергии, потребленной каждым абонентом, и ее стоимость. 32 о Счетчики газа, установленные у абонентов Рис. 3.9. Архитектура системы индивидуального контроля и учета потребления газа с предварительной оплатой на смарт–картах. Испарительные распределители, несмотря на простоту, не учитывают разницу температур между радиатором и в помещении и реагируют только на температуру радиатора, причем скорость испарения зависит от температуры. При чем испарение происходит даже при выключенных радиаторах, что вносит ошибку при определении стоимости потребленного тепла. Более точно работают электронные распределители, с помощью которых можно более точно определить долю потребления тепловой энергии. Более сложные и дорогие распределители имеют в своем составе встроенный микропроцессор, аналого-цифровой преобразователь, каналы ввода и вывода данных, литиевый источник питания со сроком службы более 8 лет. С помощью таких распределителей можно построить автоматизированную программируемую систему управления работой батарей и, следовательно, управлением температуры помещения. Более простые и дешевые системы управления температурой помещения имеют регулируемые ручным способом термостатические вентили, устанавливаемые на каждой 33 батарее. Холодная и горячая вода Счетчики холодной (до 30 °С) и горячей воды (до 90 °С) это одно- и многоструйные устройства с крыльчаткой. Они выпускаются в различных вариантах с механическими и электронными блоками учета. Наиболее подходящими для создания автоматизированных систем коммерческого учета потребления энергоносителей являются электронные устройства. С помощью таких приборов можно, без визуального наблюдения за результатами измерений, дистанционно снимать данные и, передав их на центральный вычислитель, определять стоимость измеряемого ресурса, в данном случае количество и стоимость горячей и холодной воды. На базе всех приборов учета потребленных энергетических ресурсов можно создать единую автоматизированную систему учета данных коммунально-бытовых услуг. Оптимизация платежей за энергоносители Имеющие место отключения электрической энергии и снижение давления газа по всей стране даже для потребителей, оплачивающих за потребленные энергоносители, приводит к росту удельных затрат на единицу выпускаемой продукции при одновременном ухудшении качества поставляемых энергоносителей, снижению техникоэкономических показателей самих энергетических естественных монополий, увеличению технологических потерь и, как следствие, увеличению энергоемкости ВВП. Создается замкнутый круг. С одной стороны снижается мотивация регулярно оплачивать за потребленную энергию «плати, не плати – все равно отключат, срежут лимиты на природный газ, снизят его давление», с другой стороны это приводит к уменьшению сбора денег, ухудшению ситуации в экономике, повышению социальной напряженности. Одним из путей повышения надежности энергоснабжения, снижения производственных затрат в топливно-энергетическом комплексе и на производстве, уменьшения потерь, является выравнивание графиков потребления энергии и снижение нагрузки в часы прохождения максимумов. Существующая практика веерных отключений, снижения давления газа, введение лимитов – самая простая реакция энергоснабжающих организаций на увеличение нагрузок и неплатежи. 34 Она юридически некорректна и является грубым нарушением прав платежеспособных потребителей. Известно, что энергоснабжающие организации – естественные монополисты – как компании общего пользования обязаны обеспечивать своими услугами потребителей без предоплаты и ограничений в соответствии с заключенными договорами энергоносителями, качество которых установлено ГОСТом. За нарушение договорных отношений экономические санкции должны применяться не только к потребителям, но и к поставщикам. Ясно, что неплательщики должны отключаться, а те, кто платит, должны иметь энергию в соответствии с договором. К сожалению, сегодня существует односторонний подход – диктат монополистов. Они рассматривают свои компании не как системы жизнеобеспечения страны, а как фирмы, которые должны приносить прибыль только своим менеджерам, даже если при этом страдают законопослушные потребители их услуг. Государство, к сожалению, до сих пор не разработало однозначно читаемые правила поведения всех субъектов рынка услуг энергетических естественных монополий. Выравнивание графиков нагрузки применением одноставочных зонных тарифов приводит к снижению платежей, что зачастую вызывает отрицательную реакцию энергосбытов. Это происходит из-за непонимания экономической основы этого. Как известно, активные потери определяются квадратом величины тока, поэтому снижение максимальных нагрузок способствует значительному снижению потерь, замедлению старения изоляции электротехнического оборудования, а также уменьшению затрат топлива на производство единицы электроэнергии, уменьшению эксплуатационных затрат. (Так например, если взять некий гипотетический случай, в котором при равном потреблении энергии зависимость активных потерь Р от отношения К максимальной мощности к средней будет следующим: при К = 1 Р = 1, К = 2 Р = 4, К = 3 Р = 9, К = 5 Р = 25, К = 10 Р = 100, К = 15 Р = 225, К = 20 Р = 400, К = 24 Р = 576.) Все это способствует улучшению техникоэкономических показателей работы энергосистемы, качества и надежности энергоснабжения. Применение двухставочных тарифов без учета заявленной максимальной мощности (750 кВ·А) и одноставочных зонных тарифов позволяет потребителям сократить удельные затраты на единицу выпускаемой продукции и улучшить работу энергосистемы за счет более равномерной загрузки энергетического оборудования. 35 Целевая функция задачи оптимизации может быть сформулирована как минимизация суммарных затрат всех субъектов рынка энергоресурсов как поставщиков, так и потребителей. Решение задачи следует проводить с помощью математического моделирования и многофакторного анализа на основе системного подхода. Возможно использование теории полезности. Необходимо учитывать все технико-экономические показатели, влияющие на снижение издержек процесса энергоснабжения и повышение производительности труда в отрасли и у потребителей и, как следствие, на снижение энергоемкости ВВП рассматриваемой территории. База данных, на которой строится модель включает: Энергетические характеристики рассматриваемой территории или группы субъектов рынка. Затраты на поставку энергоресурсов от собственных и сторонних источников энергосистемы. Капитальные затраты на транспортные вспомогательные системы. Эксплуатационные затраты на источники, транспортные и вспомогательные системы. Систему цен и тарифов на энергоносители и услуги поставщиков. Затраты на систему контроля, учета и сбыта. Влияние равномерности нагрузки на снижение максимума, потерь и затрат на единицу поставляемой энергии, а также на износ основных средств. Влияние качества и надежности энергоснабжения на производительность труда и удельные затраты производства. Срок службы оборудования и программы модернизации и реконструкции. Программы капитального строительства объектов энергетики. Программы энергосбережения. Зоны действия системы энергоснабжения, количество и объем потребления энергоресурсов. При составлении модели следует переменные и параметры разделять на внешние и внутренние для рассматриваемой системы и четко формулировать начальные условия и ограничения. После чего составляется алгоритм решения и с помощью многовариантных расчетов оцениваются варианты минимизации затрат для различных прогнозов потребления энергоносителей в регионе или на уровне отдельного 36 потребителя. Рассмотрение может вестись на одном из четырех уровней рынка: потребительском, региональном, окружном, федеральном. 37 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АУДИТ 2.1. Основные цели и задачи В энергетический менеджмент составной частью входит энергетический аудит, главной целью которого является определение реального положения расходования энергетических ресурсов и эффективности их использования на изучаемом объекте и разработка на основе проведенных измерений и анализа программы энергосбережения и повышения эффективности использования энергетических ресурсов. Отметим, что методология энергетического аудита может быть использована при исследовании поставок ресурсов локальных естественных монополистов – компаний общего пользования – таких, как поставщики воды, тепла, услуг канализации. Энергетический аудит по определению Б. П. Варшавского, А. И. Колесникова, М. Ф. Федорова, – «это технико-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления с целью определения возможностей экономии затрат на потребление ТЭР, разработки технических, организационных и экономических мероприятий, помогающих достичь реальной экономии денежных средств и энергоресурсов. Экономия достигается путем выявления и устранения недопустимых потерь энергии, внедрения более экономичных схем и процессов, адаптирующихся к меняющимся условиям работы, использования постоянно действующих систем учета расхода и анализа энергопотребления, позволяющих постоянно контролировать эффективность использования энергоресурсов (системы энергетического менеджмента), а также применения системы организационных и экономических мер, стимулирующих экономию ТЭР. По нашему мнению, к энергетическому аудиту относится первая часть определения, вторая его часть является основной задачей энергетического менеджмента, в который энергетический аудит входит как составная часть. К задачам энергетического аудита можно отнести: определение мест необоснованных потерь и расходования энергетических ресурсов на изучаемом объекте; разработка экономически обоснованных мероприятий с указанием сроков по энергосбережению и повышению эффективности использования энергии и необходимых инвестиций на их реализацию. Энергетический аудит проводится в соответствии с рекомендованными органами Госэнергонадзора типовыми алгоритмами и методиками, что сокращает сроки и затраты на проведение аудита и 38 стандартизирует его процедуру. Однако многие руководители не всегда понимают роль и значение энергетических обследований предприятий и их влияние на себестоимость выпускаемой продукции. К этому их подталкивает высокая сложность, трудоемкость и стоимость аудита, сложившееся отношение к энергоресурсам как к нечто бесконечному и дешевому, что поощряется неадекватными тарифами на электроэнергию и природный газ. Проведение энергетического аудита обосновано законами Российской Федерации и регионов «Об энергосбережении», Указами Президента России, Постановлениями Правительства Российской Федерации, ведомственными номативно-правовыми актами. Энергетический аудит проводится региональными органами Госэнергонадзора и специализированными организациями, имеющими на это право и зарегистрированными в установленном порядке. В соответствии с правилами имеются шесть видов энергетических обследований (энергоаудитов): Предпусковой и предэксплуатационный, проводимый для определения соответствия заложенных в проекты современным требованиям ГОСТов и СНиП. Первичный анализ состояния энергопотребления с целью определения необходимости проведения полного обследования и заключения договора на энергетический аудит. Полный энергетический аудит. Внеочередной аудит в случае, когда возникает необходимость по проверке энергозатрат. Локальный аудит отдельных видов энергоносителей, установок, агрегатов и т. п. Срочный экспресс-аудит. Энергетический аудит проводится по желанию потребителей энергетических ресурсов, за исключением случаев особо оговоренных в нормативных документах. 2.2. Этапы и программа энергетического аудита Решив вопрос о проведении энергетического аудита с руководством предприятия, энергетическое обследование проводится в несколько этапов: Этап 1. Аудиторы знакомятся с предприятием, производят сбор информации, имеющей отношение к энергетике, и знакомство с ней для предварительного анализа и составления плана работ. С помощью 39 статистического материала о потреблении топлива и энергии на протяжении года или более можно произвести комплексную оценку энергоемкости выпускаемой продукции и оказываемых услуг, объемы затрат на оплату энергетических ресурсов и их структуру. Производится также изучение технологии производства, знакомство с имеющимся оборудованием, энергетическими машинами и приборами. Первый этап – это в основном работа с документами. Оценив общую картину потребления различных типов энергоносителей и их стоимость, аудиторами составляется программа дальнейших действий, основанная практически на предварительном знакомстве с изучаемым объектом. Этап 2. В течении второго этапа производится составление карты потребления топливно-энергетических ресурсов, выявляются основные потребители энергии, места наиболее вероятного повышения энегроэффективности и энергосбережения, составляется энергетический баланс. Для этого необходимо обследовать предприятие с целью изучения технологии и обеспечивающих ее оборудования, режимов работы, графиков нагрузок с тем, чтобыы можно было выделить и изучить энергозатратные объекты, определив расход энергии и ее стоимость. Учет энергетических затрат при этом осуществляется с помощью имеющейся контрольно-измерительной аппаратуры или переносных счетчиков энергоресурсов. Знание технологических процессов производства позволяет критически оценить технологические, суточные и сезонные режимы работы оборудования и сформулировать предложения по повышению эффективности использования энергии и ее сбережению с соответствующим техникоэкономическим обоснованием. На базе полученной информации об энергетических потоках составляется энергетический баланс предприятия и может быть определена энергоемкость выпускаемой продукции и отпускаемых услуг. Составляется также энергетический паспорт, наличие которого для предприятий с годовым потреблением энергии более 6000 т. у. т. или 1000 т жидкого топлива обязательно, в соответствии с законом РФ «Об энергосбережении». Энергетический паспорт целесообразно также иметь для бюджетным организациям, для выявления резервов энергосбережения и определения лимитов на потребляемые энергоносители. Этап 3. В течении третьего этапа производится совместно лицами принимающими решение обсуждаются полученные результаты, согласовываются основные мероприятия по энергосбережению и повышению эффективности использования энергетических ресурсов, потребляемых предприятием, производится детальное энергетическое 40 обследование приоритетных с позиции энергосбережения технологических энергозатратных цехов, участков и оборудования, составляется отчет, представляется энергетический паспорт, которые и при необходимости согласовываются с региональными органами энергетического надзора. Необходимо учитывать при составлении программы мероприятий по экономии энергоресурсов, что они после получения распределяются по потребителям и преобразуются в процессе производства. Этап 4. В течении этого этапа на основе анализа результатов энергетического обследования производится разработка проектов по снижению энергоемкости выпускаемой продукции, экономии энергоресурсов и повышению эффективности их использования. Также вносятся предложения по организации энергетического менеджмента, технико-экономической экспертизе разработанных проектов, планируется их внедрение и контроль. При этом одной из главных задач является поиск источников финансирования. 2.3. Требования к аудиторам и отчету В соответствии с Правилами проведения энергетических обследований предприятий, утвержденных министерством топлива и энергетики РФ 25 марта 1998 г., энергетический аудитор должен соответствовать следующим требованиям: Обладать правом юридического лица, то есть иметь соответствующие учредительные документы, зарегистрированные в установленном порядке по месту расположения. Иметь необходимое инструментальное, приборное и метрологическое оборудование. Располагать квалифицированным и аттестованным персоналом, способным производить энергетические обследования различных объектов и иметь навыки общения с людьми. Сотрудники должны иметь инженерную и экономическую подготовку в области энергетики, энергосбережения, знать условия эксплуатации энергетического и технологического оборудования, уметь анализировать и обобщать полученные результаты. Иметь опыт выполнения работ в соответствующей области деятельности. Иметь регистрацию и аккредитацию в региональном органе Госэнергонадзора. 41 Иметь лицензию на соответствующий вид деятельности. Отчет по энергетическому аудиту, как правило, включает: − Титульный лист с указанием предприятия, для которого выполнено энергетическое обследование, и исполнителя. − Содержание. − Введение с обоснованием необходимости проведения энергетического аудита предприятия, с указанием источников финансирования и сроков выполнения работ, кратким обзором выполненной работы и аннотацией предложенных мероприятий по энергосбережению и повышению эффективности использования энергетических ресурсов. − Описание предприятия, его технологических линий, систем энергоснабжения, распределения и потребления энергетических ресурсов, объемов и видов выпускаемой продукции и предоставляемых услуг. − Анализ процессов получения и преобразования энергоносителей с учетом технологических, суточных и сезонных графиков нагрузок. В разделе приводятся описание систем и схем энергоснабжения, описание основных потребителей энергетических ресурсов, карта энергопотребления и динамика цен на энергию, сведения об энергоемкости и удельных затратах по видам энергоносителей. − Предложения и их обоснования по экономии энергоресурсов и повышению эффективности использования энергии путем корректировки графиков нагрузок, модернизации и замены технологического и энергетического оборудования, повышения квалификации персонала, применению мер по повышению личной заинтересованности работников по экономии ресурсов, в том числе и энергетических, и т. п. В разделе необходимо обозначить месторасположение и роль конкретного технологического оборудования и энергетической установки, для которых предлагаются энергосберегающие мероприятия, которые должны обосновываться соответствующими измерениями и сравнительным анализом с лучшими подобными образцами. − На базе разработанных мероприятий составляется программа энергосбережения предприятия с указанием календарного плана выполнения работ, источников финансирования, сроков окупаемости, общего ресурса энергосбережения, величины снижения удельных затрат различных видов энергетических ресурсов на единицу продукции и уменьшения энергоемкости ее энергоемкости. − Необходимо иметь также раздел, в котором даются рекомендации по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и снижению затрат на топливо- и энергообеспечение, 42 согласованные с руководством обследуемого предприятия, а также меры по улучшению процессов управления энергией: совершенствование энергетического менеджмента для улучшения учета и контроля потребления энергоносителей; снижение потерь; управление персоналом; пропаганда ресурсоэнергосберегающего поведения и методов производственной работы. − Акт о проведении энергетических обследований установленного образца. − Энергетический паспорт предприятия, согласованный с региональными органами Государственного энергетического надзора. − Инструментально подтвержденный топливно-энергетический баланс. − В заключении излагаются краткий перечень предложенных мероприятий, их оценка, предложения по дальнейшему повышению эффективности функционирования обследуемого предприятия и основные выводы. − В приложении к отчету целесообразно сосредоточить: весь фактический, в том числе цифровой, материал, связанный с проведенными энергетическими обследованиями и сделанными измерениями, сведения о приборной базе, основные методики, перечень и расположение технологического и энергетического оборудования и его характеристики. То есть все то, что может способствовать лучшему пониманию и обоснованию разработанных предложений и состоянию потребления энергетических ресурсов обследуемого объекта. 2.4. Методология проведения энергоаудита При проведении энергетического аудита применяются различные методы изучения состояния энергетического хозяйства изучаемого объекта, начиная с простого опроса-интервью, кончая инструментальным обследованием изучаемого объекта с помощью специальных приборов и оборудования. Отправной точкой энергетического обследования является знакомство с технологиями и всеми потребителями энергоресурсов, их стоимостью по имеющейся документации, беседы со всеми заинтересованными лицами и обслуживающим персоналом. Полученная таким путем информация позволяет построить графики и таблицы, с помощью которых можно проанализировать и понять общее состояние энергохозяйства, его основные проблемы. При рассмотрении цен и платежей за энергоносители нужно обратить внимание на предлагаемое энергоснабжающими организациями тарифное 43 меню, соответствие заявок и реальных уровней потребления энергетических ресурсов, состояние платежной дисциплины и штрафных санкций за недобор и превышение потребления в соответствии с договорами на поставку энергоносителей. Важными сведениями являются номинальные мощности присоединенных нагрузок, реальное потребление, технологические, сезонные и суточные графики нагрузок, общая их структура, системы учета, контроля и платежей. Чтобы понять суть потребления энергетических ресурсов, необходимо изучить технологические и вспомогательные процессы и соответствующее технологическое оборудование. Визуальный и инструментальный контроль позволит определить величины потребления энергии и установить основных потребителей. Измерения можно проводить с помощью контрольно-измерительной аппаратуры, установленной на предприятии, а также с помощью специальных мобильных установок. При изучении технологии особое внимание нужно обратить на движение материальных и энергетических ресурсов, их преобразование, потери и отходы. На базе полученных материалов составляются технологические схемы с указанием мест подачи и движения потоков энергии и материальных ресурсов и их зависимость от производительности, времени суток, сезона, плановых показателей. После этого составляется перечень потребителей энергоресурсов, особо выделив самые крупные. Это обычно: печи различного назначения; системы паро- и водоснабжения; системы отопления, вентиляции и кондиционирования; различные насосные установки; системы обеспечения производства сжатым воздухом, технологическими материалами и жидкостями; осветительные установки; приводы станков, технологических машин и оборудования. После этого определяется количество потребляемых каждым потребителем энергоносителей и составляются таблицы с данными для анализа энергопотребления и его оценки. Информация об уровнях потребления энергоресурсов собирается с помощью имеющей на предприятии контрольно-измерительной аппаратуры, переносных приборов, опроса обслуживающего персонала, изучения технологических карт и т. п. В результате анализа полученной информации можно разработать мероприятия по снижению уровня нерационального потребления энергии, уменьшению потерь, повышению эффективности работы энергетического оборудования. Для этого необходимо уяснить, для каких целей и как расходуется тот или иной вид энергетического ресурса, каков 44 коэффициент его полезного использования, возможно ли получить тот же производственный результат с помощью более дешевого вида энергии при снижения энергоемкости работ. В процессе анализа энергетических потоков могут возникнуть предложения по модернизации схемы поставки и распределения энергоресурсов. Так для отдельных потребителей и видов энергоносителей может оказаться экономически целесообразным переход от централизованных схем к локальным системам. Так например, обеспечение, отдельных рабочих мест сжатым воздухом или тепловой энергией. Необходимо также обратить внимание на места преобразования одного вида энергоносителя в другой. Это могут быть преобразователи электрического тока, различные виды горелок, электрические двигатели, котлы, технологические реакторы и т. п. Их установленная мощность, режимы работы, технологические параметры зачастую не соответствуют требуемым и, как правило, завышаются. Это приводит к снижению коэффициента полезного действия, непроизводительному расходу энергетических ресурсов, увеличение удельных затрат на единицу выпускаемой продукции и ее удорожанию. В качестве примера можно привести случаи завышенной установленной мощности электрических двигателей, неэффективную работу горелок на обогащенной топливом горючей смеси и их завышенную производительность, непрерывную работу многих механизмов, приборов и устройств, в случаях когда они могут быть отключены. Важно иметь в виду, что энергетические обследования различных объектов производства и инфраструктуры требуют от энергоаудиторов внимательного, доброжелательного отношения к работе, чтобы персонал и руководство видели в них не ревизоров, выискивающих недостатки, а квалифицированных помощников, которые хотят оказать помощь по выявлению потерь, снижению затрат и повышению эффективности. 2.5. Энергетический баланс Одной из задач энергетического аудита является составление энергетического баланса и получение информации о потреблении различных видов энергетических ресурсов предприятием в целом и его подразделениями в течении заданного срока, коэффициенте загрузки, потерях, установленной мощности оборудования. В ГОСТе 27322-87 приведены основные определения и общие положения, главные требования к составлению и анализу энергобалансов, изложены основные 45 организационно-методические положения. Энергетические балансы разрабатываются и составляется в процессе проектирования предприятий, после окончания отчетного периода, на планируемый период: квартал, год, пятилетку, на перспективу. Баланс может быть сводным для всего предприятия или же частным – для отдельного участка, цеха, технологической линии, по видам деятельности, для отдельных энергоемких машин и установок и т. п. Баланс составляется как расчетный с помощью аналитической обработки имеющейся информации, а может составляться как опытно-расчетный с использованием измерений различных параметров с помощью соответствующей контрольно-измерительной аппаратуры. При расчетах 1 кг условного топлива принимается равным 7000 ккал, а 1 кВт·ч эквивалентным 320 граммам условного топлива. Составление энергетического баланса – карты энергопотребления является основной частью энергетического аудита, что дает возможность выявить приоритеты при определении потенциала энергосбережения. При этом необходимо: определить энергоемкое оборудование и составить его классификацию по видам потребляемой энергии. Оборудование, потребляющее электрическую энергию, разделяется на осветительное, приборы нагрева, привода вентиляторов, компрессоров, производственное оборудование и станки, холодильные установки, средства коммуникации и вычислительной техники; теплооборудование подразделяется на системы обогрева помещений, производства пара и горячей воды, технологические теплогенераторы и установки; инструментальное обследование потребления энергии производится в заранее выбранных характерных точках с замерами уровней потребления, потерь, полезного использования, с учетом типа нагрузок и выполняемых технологических операций. Полезным также является опрос обслуживающего персонала и изучение технической документации; важным звеном обследований является изучение выявленных и возможных источников потерь и неэффективного использования энергоресурсов; всю полученную информацию необходимо ввести в компьютерные базы данных для последующей обработки. Разработка и анализ энергетического баланса позволяет: оценить фактическое состояние энергоиспользования на 46 предприятии, выявить причины возникновения потерь энергоресурсов и определить их величину и разработать план мероприятий по их уменьшению; определить уровень энергопотребления в технологических и энергетических процессах и установках; выявить и оценить резервы экономии энергоносителей; оптимизировать процесс нормирования и разработки норм потребления энергии на единицу продукции и услуг; усовершенствовать систему энергетического менеджмента; получить дополнительную информацию для создания энергоэффективных, энергосберегающих процессов и установок; пересмотра энергетического баланса предприятия за счет оптимизации соотношения различных видов энергоносителей и снижения при этом удельных затрат и энергоемкости продукции; разработки мер, мотивирующих энергосберегающее поведение персонала. Для составления энергетического баланса необходимо изучить : общие сведения о предприятии с показателями хозяйственной деятельности; проектные и фактические данные по использованию энергоносителей с помощью проектной и статистической документации (формы стат. отчетности: 11-СН, 1-ТЭБ, 4-СН, 6-ТП, 18-СН и пр.); технические и энергетические характеристики технологических и энергетических процессов и установок, в том числе балансы всех ресурсов их расход, потери, отходы, режимы работы, коэффициенты использования и полезного действия оборудования. технико-экономические характеристики энергоносителей, их стоимость, параметры, графики поставок и режимы потребления. Для разработки мероприятий по совершенствованию энергетического баланса, снижению энергоемкости производства и удельных затрат, повышению эффективности использования энергоресурсов и энергосбережению необходимо провести энергетическое обследование предприятия, в которое входит также анализ энергетического баланса. Анализ баланса позволяет сделать вывод о состоянии энергетической отрасли предприятия и эффективности использования энергетических ресурсов. Исследование обобщенных показателей баланса, структуры и фактических величин энергетических потоков, уровня их полезного использования, коэффициентов полезного действия установок и машин, влияния ценового фактора на производство позволяет решить задачу оптимизации структуры энергетического баланса с целью снижения 47 удельных затрат на единицу выпускаемой продукции, повысить эффективность энергоиспользования отдельных подразделений, установок и машин. Анализ энергетического баланса и данных аналитического и инструментального энергетического аудита позволяет разработать программу мероприятий по повышению эффективности использования энергоресурсов, потребляемых предприятием, энергосбережению, снижению энергоемкости производства и удельных затрат на единицу выпускаемой продукции и услуг. 2.6. Оценка стоимости энергетических обследований Ценник на выполнение работ по составлению энергетических паспортов, проведению энергетического аудита, экспертизы проектов и предложений по энергосбережению и повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов разработан Московским Агентством по энергосбережению Правительства Москвы. Он составлен на основе Прейскуранта Минжилкомхоза РСФСР №26-05204-01 и Прейскуранта №06-05-45. В ценнике учтены следующие виды работ: Раздел 1. Составление энергетического паспорта объекта и разработка предложений по реализации энергосберегающих мероприятий. Раздел 2. Энергетический аудит производства и разработка технических решений по энергосбережению и повышению эффективности использования ТЭР. Раздел 3. Разработка нормативов расхода ТЭР на единицу продукции и услуг, а также других нормативно-методических и информационных документов. Подробная процедура определения стоимости проведения энергетических обследований предприятий и организаций с приведением всех необходимых статистических материалов изложена в книге Б. П. Варнавского, А. И. Колесникова, М. Н. Федорова «Энергоаудит промышленных и коммунальных предприятий». М., 1999. 2.6.1. Прогноз финансовой жизнеспособности проекта Изучение рентабельности капиталовложений является главным фактором, определяющим целесообразности инвестирования средств в данный проект и его финансовой жизнеспособности. Необходим полный анализ и оценка всех затрат, j,zpfntkmys[ для реализации проекта, и 48 возможной прибыли, которая может быть получена в результате планируемой реализации товаров и услуг. Базовым принципом финансовой оценки является то, что ценность денег, которыми мы располагаем, всегда больше ценности эквивалентной суммы через год. Процентная ставка N за выданный кредит, определяется этим обстоятельством. На это влияет рост цен и инфляция, которые имеют место в странах практически с любой экономической системой. Метод дисконтирования позволяет определить стоимость проекта в текущих ценах на основании будущих денежных потоков, получаемых в ходе его реализации, с целью сравнения с теми средствами, которые необходимо вложить в проект для его реализации в настоящее время. В связи с тем, что ценность денег изменяется во времени, следует учитывать конкретный год возникновения денежного потока и привести их к текущей стоимости дисконтированием. То есть дисконтирование отражает то, что, чем позже, возникает денежный поток, тем меньше оказывается его приведенная стоимость. Таким образом, приведенная стоимость потока денежной наличности (Cash – Flow = CF), полученной в n год, будет составлять на текущий момент: NPVn CFn (1 N ) n . Здесь концепция «будущей стоимости денег» выражается в применении процентной ставки, которая в данном случае называется дисконтной учетной ставкой. Прогноз ее величины на несколько лет вперед является сложной экспертной задачей. Чистая приведенная стоимость денежных потоков NPV ( Net Present Value ) рассчитывается по формуле: NPV i n 1 N i 0 CFi n I, где I – первоначальные инвестиции. Внутренняя норма прибыли определяется как дисконтная ставка, при которой чистая приведенная стоимость денежных потоков равна нулю. Эта величина часто используется в финансовых расчетах. То есть, если бы финансовые средства, равные первоначальным инвестициям, были размещены в банке, то реализация проекта по финансовому результату 49 будет эквивалентна этому вкладу с процентной ставкой, равной внутренней норме прибыли от внедрения проекта в течении заданного времени. Внутренняя норма прибыли отражает также максимальную процентную ставку, при которой проект может быть принят, при условии, что его реализация ведется полностью за счет кредитов. Приведенный метод, основанный на концепции приведенной стоимости денежных потоков, позволяет дать достаточно точную оценку финансовой привлекательности проекта. Учет изменения ситуации в связи с возможными изменениями уровня инфляции, процентных ставок, цен и тарифов требует проведения анализа чувствительности на основе метода приведенной стоимости денежных потоков для различных сценариев развития событий на рынках. 2.6.2. Этапы получения финансирования Ниже приводятся основные этапы получения финансирования для реализации предложенного проекта: Определение проекта и вида деятельности, который будет финансироваться Оценка размеров капиталовложений Оценка размеров прибыли от капиталовложений Процедуры обеспечения возврата капиталовложений и получения прибыли Определение инвестора Определение гарантий в соответствии с требованиями инвестора Определение схемы финансирования Поиск финансовой организации, осуществляющей кредитование Определение гарантий в соответствии с требованиями финансовой организации 50 Подготовка документов на предоставление финансирования проекта, подписание контрактов и соглашений, получение необходимых разрешений, лицензий и согласований Приведенные этапы финансирования являются примерным планом действий заинтересованных организаций и отдельных лиц, стремящихся реализовать предлагаемые проекты. Все этапы должны быть глубоко проработаны, и не должно оставаться никаких неясных вопросов как для инициаторов проекта, так и для спонсоров, инвесторов и кредитных организаций. 2.7. Перфоманс-контракты Сложности получения бюджетного финансирования и высокая стоимость кредитных ресурсов сдерживает использования методов и средств энергосбережения на предприятиях. Необходимы новые подходы взаимодействия заказчика и исполнителя работ по представлению услуг, повышающих эффективность использования энергии и энергосбережение. Одним из таких подходов может стать концепция перфоманс-контрактов, означающая превращение будущей экономии энергоресурсов в капиталовложения. Нечто, напоминающее лизинг. Учитывая, что у заказчиков, как правило, нет денег на производство работ, но есть большой потенциал энергосбережения, исполнитель работ по повышению эффективности использования энергоресурсов сам решает вопрос финансирования. Естественно, что стоимость работы должна быть меньше ожидаемой экономии. Исполнитель берет на себя: проведение энергетических обследований объекта с целью определения ресурсов энергосбережения; разработку на этой основе программы повышения эффективности и экономии энергоресурсов; обеспечение закупки и установки нового оборудования, если это необходимо, и поддержание его в работоспособном состоянии; обучение персонала и определение объема достигнутой экономии, за счет которой возмещаются произведенные затраты и получается прибыль. Возможны различные формы компенсации затрат. Это может быть: установленная заранее величина стоимости работ; получение некоторого процента от полученной экономии; участие в прибылях за счет экономии в течение некоторого срока. Самым сложным для компаний, представляющим услуги по энергосбережению, является получение 51 финансирования первых проектов, так как основой взаимодействия с заказчиками является то, что они до получения реальной экономии ничего не платят. Поэтому свою деятельность необходимо начинать с проектов, в которых предполагается большой экономический эффект при небольших затратах. В дальнейшем работы будут финансироваться за счет полученной прибыли. То есть создается система финансирования работ с помощью револьверного фонда, когда часть средств, получаемых за счет выполнения предыдущей работы, идет на выполнение следующей. При составлении контрактов на выполнение работ необходимо очень внимательно относиться к их технико-экономическому обоснованию. Издержки, связанные с выполнением работ, должны быть заведомо меньше величины, полученной заказчиком экономии средств на оплату энергоносителей, с тем расчетом, чтобы можно было покрыть все затраты и пополнить револьверный фонд для возможности выполнения следующих работ. То есть перед тем, как приступить к выполнению договора, исполнитель должен иметь ясное техническое задание, уверенность в правильности предварительной оценки ожидаемого экономического эффекта, наличие необходимой технической базы и обученного персонала, график выполнения работ, форму предполагаемого отчета, форму и методы получения вознаграждения. Револьверные фонды энергосбережения могут создаваться предприятиями, группами предприятий, местными и региональными органами власти с возможным участием в создании фондов различных предприятий, спонсоров, банков и бюджетов всех уровней. Перфоманс-контракт делает возможными инвестиции без привлечения собственных средств заказчика. Перфоманс-контракт представляет из себя договор между компанией, выполняющей работы по внедрению мероприятий по повышению эффективности использования энергоресурсов, и заказчиком. Расходы на энергосберегающие мероприятия несёт подрядчик за счет собственных средств или кредитных ресурсов. Инвестиционные ресурсы подрядчик покрывает из средств, полученных от экономии платежей у заказчиков за энергоносители по предыдущим контрактам, из созданного у себя револьверного фонда энергосбережения. Оплата за выполненные работы осуществляется после завершения работ за счет полученной предприятием экономии ресурсов. При этом действует правило: нет экономии, нет оплаты. Такой подход позволит провести работы для бюджетных организаций без дополнительной нагрузки на бюджет. Необходимо только четко проработать технико-экономические показатели 52 предлагаемых проектов, например, установку систем АСКУЭ или строительство мини-ТЭЦ для ВУЗа или больницы. Главными вопросами становятся: сроки окупаемости проекта и график погашения кредита за счет получаемого экономического эффекта. Основной риск – это возврат средств, затраченных на реализацию проекта. Для координации работ по энергосбережению во всех регионах необходимо создать специальную комиссию под председательством главы местного правительства. Это позволит активизировать работы по экономии энергоресурсов и реализации программы по снижению энергоемкости ВВП. Ответственность за организацию, контроль и проведение такой работы необходимо возложить на органы энергонадзора, министерств финансов и экономики, комитет топлива и энергетики, природоохранные службы, энергоснабжающие организации. Необходимо на федеральном уровне разработать меры по поощрению за экономию энергоресурсов и наказания за их расточительное потребление. В этой связи на одном из учреждений, финансируемых из бюджета, нужно создать демонстрационную зону с применением всех известных современных энергосберегающих технологий и устройств. Для чего предусмотреть в бюджетах всех уровней средства на проведение научноисследовательских и проектных работ, с последующей поэтапной реализацией разработанных решений. Важной задачей является также подготовка специалистов по энергоменеджменту, энергосбережению и по нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии и организация регулярного повышение их квалификации. Необходимо рекомендовать всем хозяйствующим субъектам иметь в своем составе подразделения или в крайнем случае специалиста, ответственных за экономию потребляемых энергетических ресурсов. Такая работа должна стать приоритетной для всех властных структур и может быть оформлена как национальный проект повышения конкурентоспособности Российской экономики. Учитывая, что энергосбережение снижает количество тепличных газов, необходимо обратить внимание на возможность финансирования мероприятий по сбережению энергии и сохранению окружающей среды через механизмы Киотского протокола. Внедрение энергосберегающих мероприятий – это комплекс работ, как правило, состоящий из следующих этапов: энергетическое обследование; разработка проекта повышения энергоэффективности (ТЭО); проектирование; монтаж и наладка; сервисное обслуживание. 53 Но проект можно назвать энергосберегающим только в том случае, если после монтажа и сдачи объекта в эксплуатацию проводится мониторинг с целью констатации получения запланированного экономического эффекта либо выявления недостатков проекта. После проведения мониторинга в ряде случаев может возникать необходимость корректировки принятых инженерных решений для достижения прогнозируемого эффекта. Комплекс упомянутых выше работ принято называть ЭНЕРГОСЕРВИСОМ. В настоящее время в бюджетной сфере практически не практикуется комплексное выполнение работ, проводимых в соответствии с Энергосберегающими мероприятиями и программами. Мониторинг законченных строительных объектов не производится. Тендеры – обязательные при выборе исполнителя в бюджетной сфере – проводятся формально (с точки зрения энергоэффективности). Основные принципы проведения тендеров в бюджетном энергосбережении следующие: 1. Весь комплекс работ выполняется одним исполнителем, взявшим на себя все возможные риски. 2. Исполнитель производит расчет получаемой экономии бюджетных средств, стоимость реализации проекта и срока окупаемости. 3. Исполнитель обеспечивает достижение запланированной экономии бюджетных средств, достижение требуемых условий труда в бюджетных объектах и подтверждение этого проводимым мониторингом. 4. Полный расчет за выполненные работы исполнитель получает только после достижения запланированной экономии и срока окупаемости. Такой подход повысит ответственность исполнителей за проводимые работы. В качестве критериев оценки тендерных предложений предлагается: годовое сокращение расходования бюджетных средств; стоимость работ; срок окупаемости; комплексность выполнения работ; условия расчетов. 54 Заключение СБЕРЕЖЕНИЕ РЕСУРСОВ – ОСНОВА РАЗВИТИЯ Социально-экономическая ситуация в мировом сообществе характеризуется колоссальной неравномерностью распределения материальных благ и ресурсов между государствами и отдельными гражданами. На фоне кричащей роскоши имеет место потрясающая нищета и отсутствие возможностей для удовлетворения элементарных потребностей человека, что создает напряженность в межгосударственных и межличностных отношениях. Эта напряженность вызывается дисбалансом в распределении мировых энергетических ресурсов в пользу развитых стран. Эйфория от экономических успехов в странах с развитой рыночной экономикой с населением около 1000 млн. человек (золотой миллиард) заслоняет от большинства людей проявление признаков распада и деградации в самых различных сферах деятельности и во всех государствах, начиная от экономики, заканчивая моралью. Современная рыночная идеология развития с её жесткой конкуренцией и безудержным стремлением к наживе и потреблению, как правило, в кредит, может привести в ближайшей перспективе к концу демократии, полной деградации окружающей среды обитания человека и следующим за этим хаосом. Как известно, основной базой сегодняшней индустриальноинформационной цивилизации является энергетика, опирающаяся на углеводородное топливо, аккумулированное в земной коре в течении миллиардов лет и использованное уже примерно на одну треть. Все, чем мы занимаемся, есть процесс многокритериальной оптимизации. С точки зрения разных людей и организаций, которые решают некую целевую функцию, то есть идут к некоторой цели, процесс этот сложен и непредсказуем. Глобальный оптимум необходимо формировать с учетом экологических и социальных факторов и рыночных механизмов. Граничные условия и ограничения не всегда могут быть формализованы и четко обозначены. Однако цели могут быть различны и с позиций различных общественных кругов и личностей противоречивы. Только цели природы не известны. И без вмешательства людей все здесь работает оптимально. Все природные циклы замкнуты и самодостаточны. Здесь нет отходов и загрязнения среды. Все возрождается вновь и вновь, и не надо этому никому мешать. Только никто не знает ни целей, ни граничных условий, ни критериев оптимизации. Нам простым смертным это понять, я думаю, нет возможности. Но вернемся к земным делам. 55 Западная цивилизация построила некую модель жизнеустройства, которая ставит перед каждым человеком и сообществами цель безудержного, порой бессмысленного, потребления. Часто ненужные для поддержания жизни потребности возникают из среды людей. Причем никто не может ответить на вопрос: зачем это нужно? То, что было еще вчера хорошо, сегодня отвергается. Вполне приличные предметы, годные к потреблению, идут либо на свалку, либо как секонд-хенд тем, кто еще не знает, что эти вещи уже не пригодны для других, живущих в другом измерении людей. Западная, так называемая цивилизованная, модель поведения и удовлетворения жизненных потребностей основана на безудержном, бесконтрольном потреблении и, зачастую не понятном для многих, гламурном поведении. Это требует изъятия из природной среды различных природных материалов, к созданию которых человечество не имеет никакого отношения, и превращение их во враждебный окружающему миру и всему живому, в том числе и человеку, хлам. Хлам этот, который не входит ни в какие природные циклы, не утилизируется природой. Он делает окружающий нас мир непригодным для жизни. Пока еще остались не тронутые, не уничтоженные, пригодные для естественной жизни места. Их становится все меньше. Жизнь отельных личностей и их групп превратилась в погоню за временными ценностями: всего нужно больше, больше и больше. Больше денег, больше яхт, больше тряпок, больше автомобилей и так далее. Не ясно только: зачем? Происходит потеря духовности и веры. Население подвергается беспрецедентному информационному насилию. Если сейчас не принять срочных мер, очень скоро придется решать вопрос: быть или не быть? Но об этом кто задумывается? Большинство заняты добычей средств в ущерб здоровью, душевному и физическому, для получения доступа к ненужному мусору. При этом они не учитывают одну неоспоримую истину: важно не забывать и твердо помнить, что туда, куда мы все рано или поздно уйдем, с собой взять из этого материального мира ничего нельзя. По оценке некоторых мыслителей и религиозных деятелей ситуация в современном мире напоминает ситуацию в Римской империи перед ее крахом. «Хлеба и зрелищ» – был основной лозунг. Рим расслабился, потерял способность к самокритике, возомнил себя вершиной всего и всех. В результате, более организованные, духовно единые так называемые варвары низвергли Рим и его мораль. Но тогда не было современных технологий оболванивания и массового уничтожения, и мир выжил, перейдя в другое качество. Сегодняшняя мораль постиндустриального общества потребления превратила население в 56 толпу покупателей сомнительных материальных и информационных продуктов, в которых кроме красивой оболочки и псевдодуховного содержания на поверку ничего нет. В результате мы имеем духовную деградацию, распад морали под лозунгами: «наслаждайтесь сейчас», «все дозволено», «не притесняйте педофилов и наркоманов», «соблюдайте политкорректность» и т. п. Встает вопрос: «Как действовать, чтобы оградить планету от этого безнравственного поведения, от этого потопа аморальных идей, ненужных предметов и услуг?» Помимо естественных условий движения природных ресурсов, вторжение созданных человеком структур в природу требует организации обмена ресурсами между этими структурами и внешней средой с таким расчетом, чтобы не разрушать природные комплексы, а обеспечивать их восстановление либо за счет природных сил (самовосстановление), либо рекультивацией посредством специально разработанных способов воздействия. Присутствие человеческого фактора (антропогенное воздействие) должно компенсироваться с помощью природных сил воздействия или же за счет искусственных решений. Ясно, что устойчивое развитие в целях обеспечения населения всеми необходимыми жизнеобеспечивающими товарами и услугами в настоящее время и перспективе должно основываться на сбалансированных ресурсных решениях территориальных образований. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро прошла первая Конференция ООН по окружающей среде и развитию. Была принята «Повестка дня XXI века» – программа Всемирного сотрудничества по переходу мирового сообщества к устойчивому развитию. Чтобы общество могло развиваться, необходимы ресурсы, которые должны возобновляться или замещаться (Медоуз, Дейли и др.). То есть воздух, вода, состояние окружающей среды и другие природные ресурсы должны оставаться пригодными для поддержания жизни людей до «скончания века». Только так может быть реализован основной принцип устойчивого развития. Понятие устойчивости появляется при переходе системы (природной, антропогенной) из одного состояния в другое, характеризуется способностью сохранять свои определенные свойства в течение времени и противостоять внешним воздействиям без изменения этих свойств или, приспосабливаясь к ним. Поэтому, по нашему мнению, определить суть термина устойчивое развитие можно так: "Устойчивое развитие – это удовлетворение потребностей нынешних и будущих поколений людей на Земле нормированным количеством жизнеобеспечивающих ресурсов для всех категорий 57 потребителей вне зависимости от социального положения и душевого дохода, достаточных для поддержания здорового образа жизни и работоспособности при снижении рисков деградации окружающей среды как основы поддержания экологической, социально–экономической и политической стабильности в мировом сообществе." (Хузмиев И.). Отметим, что в отличии от природной экосистемы населенные территории представляют из себя искусственные конструкции, встроенные в природную среду. Их можно рассматривать как «целевые экосистемы». При их анализе необходимо ответить на вопросы: как естественная и искусственная окружающая среда влияет на процессы, как человек управляет ее функционированием, какие цели решаются и как они могут меняться. Управление любой созидательной деятельностью является необходимым фактором достижения заданных целей и задач. Человек не может жить вне природной среды, так как он есть изначально неразрывная составляющая ее биоценоза. Нужно понимать, что он не покоритель природы, а ее часть, встроенная в природные циклы, как элемент, который должен не разрушать и не расхищать ресурсы, данные Создателем, а пользоваться ими как товарным кредитом, который необходимо возвращать. Это нужно осознать и строить экономику в соответствии с этим принципом. Интенсивное развитие мировой экономики в последнее столетие создало колоссальную нагрузку на природную среду. Мир движется к ресурсному кризису, если существующая идеология и технологии жизнеустройства не будут пересмотрены. Нужна новая парадигма развития. Начнем с того, что нужно хотя бы локально понять и сформулировать цель развития системы, в которой нужно определить оптимальную, по нашему мнению, траекторию развития. Ответим на вопросы: зачем, куда, за счет чего, за какое время, с помощью чего и каким образом нужно двигаться к обозначенной цели. Задача сложная, так как не всегда можно понять и осмыслить поставленные вопросы, а тем более найти и сформулировать ответы и решения. Окружающий мир для нас непонятен, вероятностен и даже враждебен. Необходимо ответить на вопрос: «Может ли человечество сократить потребление энергии во всех сферах деятельности, начиная с домашнего хозяйства?» Видимо, да, так как энергосбережение, при котором затраты компенсируются стоимостью сэкономленных энергоресурсов, является одним из наиболее целесообразных направлений развития энергетики в среднесрочной перспективе. Поэтому разработка и поиск методов и технических средств экономии энергии и использования возобновляемых, экологически 58 чистых ее источников стала насущной задачей выживания человечества до конца нового столетия. Суммарное снижение потребления всех природных ресурсов приведет к сокращению эмиссии отходов, искусственных веществ, парниковых газов, то есть произойдет сокращение объемов изымаемых из природной среды материалов. Нужно иметь в виду, что рано или поздно любое изделие или продукт превращается в отходы, которые нужно превратить в новые изделия или в безопасный для природной среды складируемый материал, который возможно использовать в будущем, когда будут разработаны технологии превращения этого материала в полезные изделия. Необходимы также меры по сдерживанию потребления углеводородного топлива, использованию нетрадиционных источников энергии и развитию термоядерной и водородной энергетики. Многие существующие ныне технологии не обеспечивают указанного алгоритма и являются тупиковыми ветвями эволюции человеческого общества. Чтобы обеспечить всему населению планеты североамериканский уровень жизни, необходимо увеличить мировое потребление ресурсов как минимум в пять раз. Поэтому уход от затратных технологий и переоценка жизненных стандартов в пользу энергоресурсосберегающих является насущной задачей экономик всех стран. Практически это означает поиск новых правовых и моральных норм и правил, обеспечивающих справедливое распределение ресурсов для создания условий социально-экономической и политической устойчивости. Для поощрения сбережения ресурсов нужно перенести налоговое бремя на потребление, на использование невозобновляемых энергоресурсов, при этом необходимо поощрять созидательные сферы деятельности приложения трудовых ресурсов по схеме «деньги–товар– деньги», увеличивая налогообложение в социально непродуктивной предпринимательской деятельности, например, в кредитно-финансовой и спекулятивной, действующих по схеме «деньги–деньги». Необходимо ввести повышенные тарифы за сверхнормативное использование любых ресурсов. То есть необходимо принудить платить тех, кто берет у природы и общества, в пользу тех, кто способствует общественному развитию и сохранению природной среды, соблюдая баланс интересов рынка, природы и общества. В первую очередь в развитых странах необходимо культивировать общественное мнение, поддерживающее высокий моральный статус экономного расходования ресурсов как в общественном производстве, так и в домашнем хозяйстве. Самоограничение во всех сферах 59 жизнедеятельности и духовное развитие личности человека должно стать основой современной морали. Как об этом писал еще в 15 веке Фома Кемпийский: "И пища, и питие, и одежда, и все прочие, что служит на потребу, к поддержанию сил телесных, – все тягостно пламенеющему духу. Даруй мне умеренно пользоваться этими земными благами, чтоб не опутало меня излишество желаний. Невозможно отвергнуть все, потому что природу надобно поддерживать, но святой закон запрещает требовать излишнего и того, что служит более наслаждению, ибо иначе плоть утвердилась бы против духа. Среди всего того, молю, да управит меня и да наставит рука Твоя, чтобы ни в чем не дойти до излишества" ("О подражании Христу", написано не позже 1427 г.). Необходимо осуществлять управление и регулирование, основанное на принципах, которые поощряют минимизацию затрат во всех сферах деятельности, особое внимание следует обращать на базовые отрасли экономики, важнейшими из которых является энергообеспечивающие. Нужен набор мероприятий, работающих в комплексе, которые будут способствовать снижению антропогенного воздействия на природную среду, сохранению материальных ресурсов и энергии. Это: 1. Переработка использованных изделий и отходов. 2. Использование нетрадиционных и возобновляемых энергоисточников. 3. Создание новых технологий жизнеобеспечения и производства, минимизирующих потребление всех ресурсов. 4. Развитие автоматизированных систем учета и управления потреблением ресурсов. 5. Аудит и менеджмент, мотивирующий ресурсои энергосбережение и повышение эффективности их использования. 6. Рыночные механизмы поставки ресурсов (добыча, генерация, поставка, сбыт, распределение, потребление) с учетом социальноэкономических ограничений и критериев оптимизации. Разработка новых, не противоречащих рыночным реформам, нормативно-правовых актов, реформирование системы налогообложения, корректировка экономической политики в первую очередь в России как крупнейшей энергообеспечивающей стране мира должны способствовать разрешению проблем развития энергетики в целом. Роль правительственных органов заключается в основном не в том, чтобы полностью взять на себя управление и регулирование указанных отраслей, а в том, чтобы создать условия работы рынка энергоносителей, мотивирующие повышение эффективности использования энергоресурсов. Государство в лице соответствующих 60 органов исполнительной власти должно регулировать только услуги естественных монополий. Необходимо создать условия для экономии всех ресурсов, сохранения окружающей среды, обеспечения достойного уровня жизни всех слоев населения с учетом социальной справедливости и поддержания порядка. Единственный ресурс, который не нужно экономить, это творческий потенциал всех членов общества. Интенсивное его использование может обеспечить снижение ресурсоемкости экономики и будет способствовать росту ее конкурентоспособности и улучшению качества жизни населения. Сказанное может стать мощным стимулом для перехода отношений между людьми к подлинно партнерским отношениям, без излишнего соперничества и конфронтации. Все проблемы можно и нужно решать спокойно и взвешено к взаимному удовлетворению и пользе. 61 Литература 1. Бекаев Л. С., Марченко О. В., Пинегин С. П. и др. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск: Наука, 2000. 2. Божич В. И., Скубилин М. Д., Спироидонов О. Б. Пути оптимизации потребления электроэнергии // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века. 2000. № 10. 3. Боротицкая Ф. И., Пресс Ю. С. // Цветные металлы. 1961. № 2. 4. Бронштейн Б. В., Минеев Р. В. Высшие гармоники токов и напряжений в рабочих режимах дуговых сталеплавильных печей // Электротехника. 1980. № 3. 5. Варнавский Б. П., Колесников А. И., Федоров М. Н. Энергоаудит промышленных и коммунальных предприятий. М.: Ассоциация энергоменеджеров, 1999. 6. Бушуев В. В. Эффективность инвестиций в развитие мощностей электроэнергетики и энергосбережении. ГУ ИЭС / Доклад 5.04.07. Форум ТЭК России 21 век. М., 2007. 7. Вайцзеккер Э., Ловинс Э., Ловинс Л. Фактор четыре. М.: АCADEMIA, 2000. 8. Воротницкий В. Э., Калинкина М. А. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: ИУЭ ГУУ; ВИПКэнерго; ИПКгосслужбы, 2004. 64 с. 9. Гальперин Е. В., Кононов Ю. Д. Влияние на экономику регионов изменения тарифов на электроэнергию. М.: Энергетик, 2001. № 6. 10. Гамм Б. З., Третьякова А. И., Шаталов В. И. Оценка влияния снижения тарифов и цен во взаиморасчетах энергосистемы и энергопотребителей // М.: Вестник ФЭК России, 1999. № 1. 11. Гитгарц Д. А., Мнухин Л. А. Симметрирующие устройства для однофазных электротермических установок. М.: Энергия, 1974. 120 с. 12. Гительман Л. Д., Ратников Б. Е. Энергетические компании: Экономика. Менеджмент. Реформирование. В 2 т. Т. 1. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2001. 376 с. 13. Горчаков А. А., Орлова И. В., Половников В. А. Методы экономикоматематического моделирования и прогнозирования в новых условиях хозяйствования. М.: ВЗФЭИ, 1991. 14. Данилин А. В., Захаров В. А. Принципы построения и работы АСКУЭ. М.: Мир измерений: Госстандарт РФ, 2001. № 1. 15. Данцис Я. Б., Жилов Г. М. Емкостная компенсация реактивных нагрузок мощных токоприемников промышленных предприятий. М. – Л.: Энергия, 1980. 16. Дискретное быстродействующее регулирование мощности батарей статических конденсаторов с помощью тиристорных выключателей / Л. А. Жуков, И. И. Карташов, Ю. П. Рыжов [и др.] // Электричество. 1977. № 7. 17. Дьяков А. Ф. Роль тарифной политики в реализации программы энергосбережения России. М.: Энергетик. 2001. № 2. 62 18. Егоров В. А. АСКУЭ современного предприятия. М.: Энергетик. 2001. № 12. 19. Заблоцкий В. И. Труды совещания по металлургии цинка. М.: Металлургиздат, 1955. 20. Информационный бюллетень международного союза металлургов. М., 2005. № 009. 21. Кини Р. Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с англ. / Под ред. И. Ф. Шахнова. М.: Радио и связь, 1981. 560 с. 22. Ковалев В. Г. Об оптимизации энергетических и финансовых потоков в регионе. Вопросы регулирования ТЭК. // М.: Регионы и Федерация. 2000. № 3–4. 23. Колесников А. И., Михайлов С. Ф. Энергоресурсосбережение. М., 2006. 24. Кремер Н. Ш. [и др.]. Исследование операций в экономике, М.: ЮНИТИ, 1997. 25. Кротов В. Ф., Лагоша Б. А, Лобанов С. М., Данилина Н. И., Сергеев С. И. Основы теории оптимального управления / Под ред. В. Ф. Кротова. М.: Высшая школа. 1990. 430 с. 26. Кумаритов А. М. Организация энергетического менеджмента для учета потребления электроэнергии // Межвузовская научно-практическая конференция «Новые информационные технологии и их применение». Владикавказ, 2001. 27. Кумаритов А. М. Исследование и разработка системы оптимального управления энергопотреблением промышленного предприятия: Дис. ... канд. техн. наук. Владикавказ, 2002. 28. Кутовой Г. П. Ценообразование в электроэнергетике и энергосбережение. М.: Вестник ФЭК. 1998. № 9–10. 29. Лейзерович Г. Я., Бабина И. В., Серебренникова Э. Я. Обжиг цинковых концентратов в кипящем слое. М.: Металлургиздат, 1959. 30. Майкл Мескон, Майкл Альберт, Франклин Хедоури. Основы менеджмента. М.: Дело, 1998. 31. Математика и кибернетика в экономике: Словарь-справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Экономика, 1975. 700 с. 32. Математическая теория оптимальных процессов // Л. С. Понтрягин, В. Г. Болтянский, Р. Г. Гамкрелидзе [и др.]. М.: Наука, 1969. 382 с. 33. Материалы Всероссийского отраслевого совещания «Энергсбережение: проблемы, решения». Ворнеж, 1999. 34. Материалы научной конференции “Энергетика и общество”. М., 1998. 35. Меерсон Г. А., Зеликман А. Н. Металлургия редких металлов. М.: Металлургиздат,1955. 36. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изм. и доп.). М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. 192 с. 37. Миротин Л. Б., Ташбаев Ы. Э. Системный анализ в логистике: Учебник. М.: Экзамен, 2002. 63 38. Михайлов С. А., Вакулко А. Г., Бобряков А. В. Информационноаналитические системы как стратегический резерв повышения энергоэффективности России. М.: Энергосбережение. 2001. № 2. 39. Ольшванг М. В., Таратута И. П., Чуприков В. С. Особенности разработки статического тиристорного компенсатора для передельного металлургического завода // В кн.: «Повышение качества электрической энергии в промышленных электрических сетях». Материалы конференции. М.: МД НТП, 1982. 40. Пагиев К. Х., Кумаритов А. М. К вопросам об оптимальном управлении энергетическими потоками // Труды СКГТУ. Владикавказ: Терек, 1999. 41. Парамонов Ф. И. Математические методы расчета многономенклатурных потоков. М.: Машиностроение, 1964. 264 с. 42. Перевозчиков А. О. Некоторые проблемы энергосбережения и позиции регулирующего органа. М.: Вестник ФЭК. 1998. № 7–8. 43. Повышение эффективности использования энергии в промышленности Дании / Под редакцией А. М. Мастепанова и Ю. М. Когана. М.: Минтопэнерго, 1999. 242 с. 44. Поспелов Г. Е., Сыч Н. М. Потери мощности и энергии в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1981. 45. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: ИКЦ «МарТ»: Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2003. 272 с. 46. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. СПб.: Издательство ДЕАН, 2002. 176 с. 47. Промышленная логистика: логистикоориентированное управление организационно-экономической устойчивостью промышленных предприятий в рыночной среде / Колл. авторов: И. Н. Омельченко, А. А. Колобов, А. Ю. Ермаков, А. В. Киреев / Под ред. А. А. Колобова. М.: МГТУ, 1997. 48. Процессы регулирования в моделях экономических систем // Сб. статей / Под ред. Я. З. Цыпкина. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 292 с. 49. Рынок электрической энергии и мощности в России: каким ему быть / Под ред. В. И. Эдельмана. М.: Энергоиздат, 2000. 50. Смехов А. А. Введение в логистику. М.: Транспорт, 1993. 112 с. 51. Сланов С. М., Хузмиев И. К. Повышение эффективности использования электрической энергии в регионе (на примере РСО-А), Владикавказ: ГГАУ, 2004. 52. Снуриков А. П. Гидрометаллургия цинка: Учебн. Пособие. М.: Металлургия, 1981. 384 с. 53. Справочник по электрическим сетям 0,4-35кВ. Т. 3. ГУП Чехов, полигр. комб. 2004. 667 с. 54. Бир Ст. Кибернетика и управление производством. М.: Фитматгиз, 1963. 276 с. 55. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях / В. А. Веников, Л. А. Жуков, И. И. Карташов [и др.]. М.: Энергия, 1975. 56. Стендер В. В., Печерская В. В. // Цветные металлы. 1950. № 4. 64 57. Терехов Л. Л. Кибернетика для экономистов. М.: Финансы и статистика, 1983. 58. Трояновский А. В. Экономия энергии при электролизе цинка и меди. М.: Металлургиздат, 1954. 59. Учет энергоресурсов (www.solmo.ru). 60. Фёдоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоиздат, 1984. 61. Хилл П. Наука и искусство проектирования. М.: Мир, 1973. 62. Хузмиев И. К., Арунянц Г. Г., Кумаритов А. М. Минимизация платежей за электроэнергию в производственных системах. М.: Вестник ФЭК РФ. 2001. № 7. 63. Хузмиев И. К., Каргинов К. Г. Сбережение ресурсов – основа развития в 21 веке. Л.: Экономика и управление. 2000. № 2. 64. Хузмиев И. К., Кумаритов А. М. Экономическая оптимизация систем // Сб. «Логическое управление технологическими процессами и системами». Материалы международной конференции «Информационная математика, кибернетика, искусственный интеллект в информациологии». М. –Владикавказ, 1999. 65. Хузмиев И. К. Основы регулирования естественных монополий в сфере энергетики и энергоменеджмент. Т. 1. М.: Энергетическая политика; МПА, 2000. 66. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем: искусство и наука. М.: Мир, 1978. 67. Черевко А. С., Цуканов В. Х. Справочник заводского экономиста. Челябинск: Юж.-Уральское книжное издательство, 1986. 144 с. 68. Энгберг К., Франк Х., Тарсенг С. Управляемые тиристорные реакторы и конденсаторы для оптимального регулирования реактивной мощности энергетических систем. // ACEA Journal. Sweden. 1979. № 9. 69. Kambi D. La Chimica et Industria. V. 21. № 5. 1939. 70. Kelli I. Electrochem. Soc. USA 101. № 5. 1954. 71. Ware Cj. C. Trans. Elh Soc. V. 96, 1949. 65 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Энергосберегающие технические средства и учет потребления энергоносителей ...............................................................................................3 1.1. Анализ энергоэффективности потребителей энергии и оборудования.....................................................................................3 1.2. Автоматическая система управления поставкой и потреблением энергоресурсов ........................................................................22 1.3. Учет потребления энергоносителей ................................................24 2. Энергетический аудит .................................................................................35 2.1. Основные цели и задачи ..................................................................35 2.2. Этапы и программа энергетического аудита .................................36 2.3. Требования к аудиторам и отчету...................................................38 2.4. Методология проведения энергоаудита .........................................40 2.5. Энергетический баланс ....................................................................42 2.6. Оценка стоимости энергетических обследований ........................44 2.7. Перфоманс-контракты .....................................................................47 Заключение. Сбережение ресурсов – основа развития ................................52 Литература ........................................................................................................59 66 Учебное издание ХУЗМИЕВ Измаил Каурбекович ГАССИЕВА Ольга Измайловна ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОАУДИТ Учебное пособие Редактор: Хадарцева Ф. С. Компьютерная верстка: Цишук Т. С. Подписано в печать 13.05.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Печать на ризографе. Усл. п.л. 3,72. Тираж 60 экз. Заказ № . Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Издательство «Терек». Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ). 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44. 67