- •Энергоэффективность и энергетический менеджмент
- •Isbn 978-985-519-325-9
- •Раздел 1. Энергоэффективность
- •Раздел 2. Энергетический менеджмент
- •Введение
- •Раздел 1. Энергоэффективность
- •1.1. Энергия, энергоресурсы, классификация и методы их измерения. Мировой рынок энергоресурсов.
- •1.2. Энергетическая и эколого-экономическая характеристика различных видов энергоресурсов
- •1.3. Мировой рынок энергетических ресурсов
- •1.4. Энергоэффективность, основные понятия и определения. Показатели энергоэффективности
- •1.4.1. Сущность понятия энергоэффективности
- •1.4.2. Особенности определения энергоемкости для промышленных предприятий
- •1.4.3. Энергоэффективность национальной экономики, динамика и основные направления повышения энергоэффективности
- •Сравнение энерговооруженности по разным странам
- •1.5. Энергоэффективность производства энергии
- •1.5.1. Энергоэффективность электростанций различных типов
- •Турбина Пельтона
- •1.5.2. Эффективность производства электрической и тепловой энергии в Белорусской энергосистеме
- •1.6. Энергоэффективность транспортировки энергии и энергоресурсов
- •1.6.1. Закон повышения энергоэффективности движения энергопотоков в технических системах
- •1.6.2. Эффективность транспортировки энергоресурсов
- •1) Сопротивление трению
- •3) Сопротивление от прохождения кривых
- •4) Удельное сопротивление среды
- •1.6.3. Энергоэффективность транспортировки электрической энергии
- •1.6.4. Транспортировка тепловой энергии
- •1.7. Эффективность потребления топливно-энергетических ресурсов
- •1.7.1. Энергетические характеристики основных энергоемких процессов
- •1.7.2. Хронология и структура потребления тэр в экономике страны
- •Структура потребления непосредственно топлива по отраслям пром ыышленности на технологические нужды
- •Структрура энергопотребления в отрасли строительных материалов
- •1.7.3. Энергосберегающие мероприятия и их экономическая эффективность
- •1. Стационарные силовые процессы
- •Р/Рп Сравнение методов регулирования
- •3. Тепломассообменные процессы
- •1.7.4. Энергосбережение в зданиях (норвежский опыт)[38]
- •Раздел 2. Энергетический менеджмент
- •2.1. Основы энергетического менеджмента
- •2.1.1. Энергетический менеджмент как общая система планирования, организации, мотивации и контроля в энергетическом комплексе
- •2.1.2. Энергоаудит
- •2.1.3. Энергобаланс
- •Энергобаланс агрегата и его структура
- •Способы получения энергетических характеристик агрегата
- •2.1.4. Мониторинг и планирование
- •2.1.5. Нормативно-правовые и экономические инструменты реализации энергоэффективной политики
- •2.2. Управление энергопотреблением на основе тарифов на энергию
- •2.2.1. Себестоимость энергии как основа формирования тарифов на энергию
- •2.2.2. Формирование тарифов на электрическую и тепловую энергию
- •2.2.3. Государственное регулирование тарифов на энергию
- •2.3. Управление энергетическими проектами
- •2.3.1. Понятие о бизнес-плане инвестиционного проекта
- •2.3.2. Методические основы определения экономической эффективности инвестиционных проектов
- •2.3.3. Методы экономической оценки эффективности различных энергетических проектов.
- •2.4.1. Сущность энергобезопасности, характеристика и пути повышения уровня энергобезопасности Беларуси
- •2.4.2. Инновационный менеджмент в системе обеспечения энергобезопасности страны
- •2.4.3. Влияние реформирования производственной структуры системы энергоснабжения страны на ее энергетическую безопасность
1.7. Эффективность потребления топливно-энергетических ресурсов
1.7.1. Энергетические характеристики основных энергоемких процессов
Основными энергопотребляющими процессами, применяемыми в различных отраслях экономики, являются:
силовые процессы (стационарные и нестационарные);
тепломассообменные процессы (высокотемпературные, сред-нетемпературные, низкотемпературные, криогенные)
электрохимические и электрофизические процессы (электроэрозионное формообразование, электрохимическое формообразование, ультразвуковое формообразование и лучевое формообразование);
освещение;
связь и управление;
Силовые процессы. Силовые процессы можно классифицировать на стационарные и нестационарные.
Стационарные процессы
Стационарными силовыми процессами называются такие процессы, где энергопотребляющая машина привязана к месту энергопитания. Это такие процессы, как ковка, штамповка, производство сжатого воздуха, различные типы конвейеров, транспортеров, шнеков, экструдеры, дробилки, грануляторы, насосы и т.д. Эта группа процессов широко распространена в промышленности и сельхоз-производстве.
Основной энергопотребляющей машиной для стационарных силовых процессов является трехфазный асинхронный электрический двигатель, обладающей простой и надежной конструкцией. Этот двигатель составляет основу электрических приводов переменного тока и потребляет около 40 % всей вырабатываемой в стране электроэнергии или около 90 % электроэнергии, используемой в промышленности. Помимо электродвигателей переменного тока в ряде
95
технологических установок применяются двигатели постоянного тока, которые в отличие от асинхронных двигателей позволяют регулировать скорость гораздо более простым способом.
Синхронные электродвигатели позволяют поддерживать стабильную частоту вращения ротора. В зависимости от степени возбуждения ротора могут работать как в режиме потребления, так и в режиме генерации реактивной мощности.
В последнем случае такие двигатели называются синхронными компенсаторами.
Нестационарные процессы
Нестационарными силовыми процессами называются мобильные энергетические процессы, где энергопотребляющая машина оснащена своим источником энергопитания и может некоторое время работать автономно без постоянной связи со стационарным источником питания. Это процессы с применением двигателей внутреннего сгорания, электрических двигателей на аккумуляторах
и т.д.
К нестационарным силовым процессам, применяемым в различных отраслях народного хозяйства, могут быть отнесены:
в промышленности: транспорт для перевозки изделий и заготовок внутри промышленного предприятия
в коммунально-бытовом хозяйстве городов - подвижной автомобильный и электротранспорт (трамвай, троллейбус, метро);
в транспортной отрасли - железнодорожный электрический транспорт, автомобильный транспорт;
в сельхозпроизводстве: мобильные процессы в растениеводстве и животноводстве.
Тепломассообменные процессы
К наиболее распространенным тепломассообменным процессам относятся: нагревание, охлаждение, конденсация, выпаривание, сушка, дистилляция, плавление, кристаллизация, затвердевание. Основными элементами теплообменных установок являются теп-лообменные аппараты.
Все тепломассообменные процессы и установки в зависимости от диапазона используемых температур подразделяются на следующие группы:
высокотемпературные;
среднетемпературные;
низкотемпературные;
криогенные.
К первой группе относятся огнетехнические процессы и установки (промышленные печи). Им соответствует диапазон рабочих температур от 700 до 2200 С.
В зависимости от температуры, необходимой для проведения процесса, высокотемпературные процессы делятся на три группы: первая группа - плавильные печи (температура от 1800-2200 С; вторая группа - высокотемпературные нагревательные печи (температура от 1200 до 1400 С; третья группа - низкотемпературные нагревательные печи (температура от 700-800 С). Эти печи используются в металлургическом и машиностроительном производстве для получения и обработки черных, цветных металлов, металлопродукции, готовых изделий машин и механизмов.
Ко второй группе относятся установки, рабочий диапазон которых лежит в пределах от 150 до 700 С .
К третьей группе относятся установки с диапазоном температур от -150 до +150 С (системы горячего водоснабжения, отопительные и вентиляционные системы, кондиционеры, тепловые насосы и холодильные установки).
Отопление и горячее водоснабжение потребляют большую часть тепловой энергии, идущей на низкотемпературные процессы. Низкотемпературные процессы широко представлены во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, сельхозпроизводстве и коммунально-бытовом секторе.
К четвертой группе - установки с рабочим диапазоном ниже -150 С (процесс разделения воздуха).
Электрофизические и электрохимические процессы
1. Электроэрозионное формообразование.
Здесь используется действие электрических разрядов определенной длительности, возникающих между поверхностями заготовки и другого электрода [20]. При этом в основании канала разряда в поверхностном слое заготовки выделяется теплота. Электроэрозионное формообразование относится к термическому методу. Вследствие термического характера воздействия в поверхностном слое изменяют свойства основного материала.
Электрохимическое формообразование основано на явлении анодного растворения заготовки. Атомы на поверхности заготовки ионизируются и переводятся в рабочую среду в виде ионов, которые затем образуют соответствующие химические связи.
Ультразвуковое формообразование используется для размерной обработки хрупких материалов. Под действием ультразвуковых колебаний абразивные частицы колеблются вместе со средой, и происходит скалывание небольших участков поверхностного слоя заготовки.
Лучевое формообразование относится к термическому методу. При этом на небольшом участке поверхности заготовки сосредотачивается поток энергии высокой плотности. Для обработки используют электромагнитную энергию ускоряющего электромагнитного поля в виде энергии лазера или кинетической энергии электронов или ионов. Материал в зоне обработки носит следы термического воздействия.
Освещение
По физической природе различают три вида оптического излучения: тепловое и люминесцентное и фотонное излучение. Лампы накаливания используют тепловое излучение нагретых тел, в других случаях оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в определенной среде и последующей люминесценции (газоразрядные лампы). Фотонное излучение проявляется в светодиодах при рекомбинации электронов с дырками в активной зоне p-n перехода. Исходя из принципа получения оптического излучения разные приборы освещения имеют различный к.п.д., световую отдачу и среднюю продолжительность горения:
Лампы накаливания - к.п.д. 5-7 %, световая отдача 10-20 лм/Вт, средняя продолжительность горения - 1000 ч.
Люминесцентные лампы - к.п.д. 35-45 %, световая отдача 35104 лм/Вт, средняя продолжительность горения - 6000-15000 ч.
Светодиодные индикаторы: к.п.д. 75-80 %, световая отдача 2550 лм/Вт, средняя продолжительность горения - 80000-100000 ч.
Связь и управление
В последнее время заметно стало расти энергопотребление компьютерной техникой, техническими средствами мобильной связи, средствами обеспечения Интернета и т.д. Если сравнить количество расходуемой энергии среди стран и Глобальной сетью Интернет, то Интернет стал занимать пятое место в мире по энергопотреблению среди стран [21].Здесь рассматривается количество энергии, расходуемой Интернет-центрами обработки данных и коммуникационными сетями.
В настоящее время каждый третий белорус стал Интернет-пользователем [22]. Кроме этого, учитывается энергия, потребляемая непосредственно компьютерной техникой.