4586

32

Лекция 9

Особенности энергоаудита промышленных и сельскохозяйственных предприятий

В соответствии с Федеральным законом "Об энергосбережении" обязательному энергетическому обследованию подлежат предприятия любой

формы собственности и направления, если они за год потребляют более 6 тысяч тонн условного топлива или более 1 тонны моторного топлива.

Энергетическое обследование менее энергоемких предприятий может проводиться только по решению областных (краевых, республиканских) энергетических комиссий, или других аналогичных органов. Периодичность проведения обязательных энергетических обследований потребителей топливноэнергетических ресурсов и других видов энергии должна быть не менее 1 раза в 5 лет.

Все виды энергоаудита на предприятии принято разделять на три уров-

ня:

•предварительныйэнергоаудит;

•энергоаудит первого уровня;

•энергоаудит второго уровня.

Предварительный энергоаудит проводится с целью определения уровня основного энергоаудита. Этот вид энергоаудита оценивает долю затрат на энергоресурсы и выявляет динамику и общую тенденцию развития этого показателя. Для проведения предварительного энергоаудита можно привлекать собственных экспертов (специалистов предприятия). Если доля затрат на энергоресурсы превышает типовые и средние достигнутые показатели, и прогнозируемая тенденция соответствует увеличению расхода энергоресурсов, то можно сделать вывод о нерациональном использовании энергоресурсов на предприятии в целом. В этом случае целесообразно провести энергоаудит первого уровня.

Энергоаудит первого уровня проводится с целью определения структуры энергопотребления и ранжирования потребителей по степени расхода (аб-

32

33

солютного и удельного на единицу выпускаемой продукции) топливноэнергетических ресурсов. В результате энергоаудита первого уровня должны быть определены технологические зоны неэффективного использования энергии и направления повышения эффективности использования топливноэнергетических ресурсов. Такие зоны можно определить по документам, ведущимся на обследуемом предприятии. Если необходимые документы отсутствуют или не вызывают доверия, то можно применить инструментальный энергоаудит. Инструментальный энергоаудит проводится путем необходимых контрольных измерений с использованием соответствующих приборов.

Энергоаудит первого уровня может проводиться как собственными силами, так и с привлечением внешних экспертов.

Если доля расхода энергоресурсов в общих затратах на выпуск продукции находиться на уровне среднестатистических данных (но не абсолютно лучшие показатели), или если в результате энергоаудита первого уровня выявлены технологические места весьма неэффективного использования энергоресурсов, рекомендуется провести энергоаудит второго уровня (углубленный энергоаудит).

Целью углубленного энергоаудита является определение путей и разработка конкретных мероприятий по энергосбережению и эффективному использованию энергии. При этом оцениваются затраты на реконструкцию, возможность замены энергоносителей, возможность использования вторичных энергетических ресурсов и возобновляемых источников энергии..

Для проведения углубленного энергоаудита обычно создаются энергетические комиссии, в которые входят специалисты предприятия и привлеченные внешние эксперты.

По окончании каждого вида энергоаудита составляется следующая документация:

•предварительный энергоаудит – отчет с показателями расхода энергоресурсов каждого цеха и их доли в общих затратах на выпуск продукции;

•энергоаудит первого уровня – отчет о структуре энергопотребления при выпуске продукции; паспорт энергохозяйства, включающий сведения о к.п.д. преобразователей энергии и потерях; ранговая таблица преобразователей энергии при выпуске продукции;

•энергоаудит второго уровня – все документы энергоаудита первого уровня; отчет о коэффициенте использования энергии, качестве источников энергии, потенциале и возможностях использования вторичных энергоресурсов и возобновляемых источников энергии; предложения по реконструкции энергохозяйства предприятия и мероприятиях по энергосбережению.

Предложения и мероприятия по энергосбережению рекомендуется разделить на три вида:

•беззатратные и малозатратные, которые могут выполняться в ходе текущегопроизводства;

•среднезатратные, которые могут быть реализованы за счет соб-

33

35

ствует материальный баланс.

В соответствии с законом сохранения вещества можно составить следующий материальный баланс на реальном предприятии:

ΣmjВХ = ΣmjИСХ

Здесь mjВХ, mjИСХ – масса входящего и исходящего продукта j-того потокасоответственно.

Для составления и анализа материального баланса изображаются схемы технологических процессов, на которых указывается движение материальных потоков.

Коэффициент полезного действия показывает долю полезной работы во всей произведенной работе при преобразовании энергии:

где АПОЛ – полезная работа, Дж;

АΣ – вся произведенная работа, Дж;

АПОБ – побочно произведенная работа, Дж.

Учитывая, что любая произведенная работа по определению численно равна преобразованной при ее производстве энергии, можно записать:

35

36

Здесь WПОЛ – энергия, затраченная на производство полезной работы, Дж;

WПОБ – энергия, затраченная на производство побочной работы, Дж;

WΣ – вся энергия, преобразованная в полезную и побочную работу, Дж.

В формуле вместо "потерь энергии" применяется "побочно преобразованная энергия", то есть, та часть энергии, которая преобразуется в другой вид энергии при производстве побочной работы. Такая формулировка к.п.д. соответствует физическим понятиям энергии.

Отметим, что в процессе производства полезной работы, побочная работа не всегда имеет тот же вид, а энергия, преобразуемая при производстве побочной работы, не всегда преобразуется в тот же вид, что и при производстве полезной работы.

Еще одним термином, требующим уточнения, является "Источник энергии". Действительно, так как по закону сохранения энергии она не по-

является, то, строго говоря, не может быть и источника (то есть, производителя) энергии. Под источником энергии следует понимать материальный

объект, обладающий способностью производить какую-либо работу. Например, ископаемое топливо при горении может выделять тепло, то есть, преобразовывать энергию химических соединений в тепловую энергию. Заметим здесь, что при производстве работы можно полностью уничтожить (потребить, потерять) материальный объект, но нельзя даже частично уничтожить энергию – можно только лишь преобразовать ее из одного вида в другой. Неточности термина устраняются, если указывается вид энергии, например, генератор – источник электрической энергии.

Отметим, что энергию можно перемещать в пространстве. Строго говоря, этот процесс связан с перемещением носителей энергии (источников энергии, то есть, материальных объектов, способных производить работу). Но с перемещением носителей энергии меняется место в пространстве, где

можно использовать их способность производить работу. Перемещение энер-

гоносителей называют транспортированием энергии.

Иногда можно направлять потоки энергии, например, при помощи проводников тока можно задавать направление и путь передачи электроэнергии. Такое явление еще больше соответствует термину "Транспортирование энергии".

Еще одним свойством энергии является сохранение в течение достаточно длительного времени способности производить работу без производства самой работы. Часто энергию специально преобразуют в вид, удобный

для длительного сохранения этого свойства без производства работы. Такое преобразование называется аккумулированием энергии, а устройства,

позволяющие длительно сохранять такое состояние называются аккумуляторами энергии. Естественно, аккумулирование применяется для обязательного последующего производства работы с преобразованием энергии в

36

37

вид, предшествующий аккумулированию. Например, при сжатии пружины кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию сжатой пружины, и этот вид может сохраняться длительное время. Впоследствии пружину можно освободить, при распрямлении она произведет какую-то работу, преобразуясь в кинетическую энергию движущихся масс. Другой пример, электромагнитную энергию можно использовать для зарядки электрохимического аккумулятора, преобразовав ее в электростатическую энергию заряженных пластин. В таком виде энергия может оставаться (храниться) длительное время. При последующем производстве работы (замыкании аккумулятора на внешнюю электрическую цепь) электростатическая энергия преобразуется в электромагнитную энергию перемещаемых заряженных частиц.

На основании приведенных примеров отметим некоторые основные свойства аккумуляторов энергии.

1.Зарядка аккумуляторов производится путем преобразования энергии кинетического вида в потенциальный вид, в котором она и храниться.

2.При разрядке аккумулятора потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию предшествующего вида.

3.В соответствии с основным свойством энергии, любые ее преобразования происходят с производством побочной работы, поэтому аккумулировать и освобождать энергию можно только с к.п.д. меньше единицы. То есть, неизбежны потери (не полезное преобразование энергии) как при аккумулировании, так и при высвобождении энер-

гии.

Энергетический баланс составляется на основе закона сохранения энергии, который для замкнутой системы (работы внешних сил равны нулю) можно привести в следующей формулировке: "Для замкнутой системы энергия остается постоянной при всех происходящих в системе процессах, при этом энергия может изменять свой вид, но общее ее количество остается постоянным". Для открытой системы, общающейся, например, с окружающей средой (реальные энергетические машины) закон сохранения энергии можно сформулировать следующим образом; "Невозможно создать такую машину, которая, совершив работу, вернулась бы в исходное состояние без изменений в ней самой или в окружающей среде".

Использование энергии для производства работы можно представить следующей открытой системой (рисунок 5).

37

38

WBЫX2 = АПОБ

Рисунок 5 Схема преобразования энергии в процессе производства работы

На основании закона сохранения энергии можно записать уравнение:

WBX = WВЫХ1 + WВЫХ2

Это уравнение справедливо всегда при преобразовании энергии и называется энергетическим балансом. Заметим, WВЫХ2 (часть энергии преобра-

зованной в процессе выполнения побочной работы) всегда больше нуля, а WВЫХ1 (часть энергии преобразованной в процессе выполнения полезной ра-

боты) может быть равна нулю. Последнее возможно, если преобразование энергии происходит без заказа на производство какой-либо полезной работы.

Энергетический баланс позволяет определить эффективность преоб-

разования энергии. Действительно, чем больше WВЫХ1, тем эффективнее преобразование энергии WВХ. Заметим, что отношение WВЫХ1 к WВХ являет-

ся к.п.д. преобразования энергии. Учитывая закон сохранения энергии к.п.д.

можно представить в следующем виде, удобном для анализа:

η = WВЫХ1 = WВХ − WВЫХ2 = 1 − WВЫХ2

38

41

электроэнергии, руб.;

SПР – себестоимость выпускаемой продукции, включая и стоимость энергоресурсов, руб.

Стоимость топливно-энергетических ресурсов определяется суммированием стоимости всех видов потребляемой энергии и топлива:

SЭ = ∑cTjM jкTj + ∑cЭjWjкЭj

где сТj – цена топлива j-того вида, руб/кг;

Mj – масса потребляемого топлива j-того вида, кг; сЭj – цена энергии j-того вида, руб/кВт.ч, руб/Дж; Wj – потребляемая энергия j-того вида, кВт.ч, Дж;

кТj, кЭj – коэффициент удорожания, обусловленный доставкой, хранением и распределением.

Себестоимость выпускаемой продукции определяется суммой всех затрат на ее производство, хранение и реализацию:

SПР = SЭ + CХ + СПР + ∑[(1 + кОТ )(З1i + З2i ) + Рi + Ai + Ti ]

Здесь кОТ – коэффициент отчислений от заработной платы на предприятии;

З1i – годовая заработная плата основных производственных работников, занятых выпуском продукции i-того вида, руб.;

З2i – годовая заработная плата вспомогательных производственных работников, обслуживающих выпуск продукции i-того вида, руб.;

Рi – стоимость технологических и эксплуатационных ресурсов, необходимых для выпуска продукции i-того вида, руб;

Аi – амортизационные отчисления от средств производства, применяемых для выпуска продукции i-того вида, руб;

Тi – отчисления на текущий ремонт средств производства, применяемых для выпуска продукции i-того вида, руб;

СХ – общехозяйственные расходы, руб.; СПР – общепроизводственные расходы, руб.

На основании расчетов, проведенных в ходе экспресс-аудита, выдаются рекомендации о проведении энергоаудита первого или второго уровней, или нецелесообразности таковых.

41

42

Принимать решения о проведении того или иного уровня энергоаудита можно на основании следующих рекомендаций /9/:

•если в структуре общих затрат на выпуск продукции доля энергозатрат в денежном выражении не превышает 10%, то основной энергоаудит можно не проводить;

•если доля энергозатрат составляет 10 – 15%, то необходимо провести энергоаудит первого уровня;

•если доля энергозатрат превышае 15%, необходим энергоаудит второго уровня, то есть, углубленный энергоаудит.

Результатом энергоаудита первого уровня является ранжирование подразделений предприятия и технологических линий по энергопотреблению и энергоемкости выпускаемой продукции. Проведение энергоаудита начинают с составления структуры предприятия, при этом выделяют производственные основные, производственные вспомогательные и административные подразделения с учетом их назначения. Для этого составляют перечень самостоятельных производственных подразделений.

Далее в процессе инструментального и (или) документального энергоаудита определяют абсолютное и относительное (в процентах) потребление топливно-энергетических ресурсов и электроэнергии в физических и денежных единицах для каждого подразделения (таблица 6).

Таблица 6

Сведения об энергопотреблении*) (пример)

*) – для учета энергии других видов таблица аналогичная.

42