«Энергетический менеджмент» предисловие

Республика Беларусь относится к энергодефицитным странам, т. к. доля собственных энергоресурсов в годовом потреблении составляет всего 15,5%. Планируется к 2012 году поднять долю использования местных и возобновляемых ресурсов до 25%. Сегодня энергоемкость нашего валового внутреннего продукта в среднем в 2,5 раза выше энергоемкости такого же продукта промышленно развитых стран. Поэтому необходимо решать государственную задачу повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на всех стадиях производства, преобразования, транспортировки, распределения и потребления энергии. Ведущая роль в выполнении этой задачи принадлежит инженерам-энергоменеджерам, выпускникам кафедры энергосбе­режения, гидравлики и теплотехники БГТУ [1, 2].

С 2002 года для студентов специальности «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент» читается лекционный курс и проводятся практические занятия по дисциплине «Энергетический менеджмент». Данное учебное пособие является сокращенным вариантом лекционного курса. Оно рассматривает виды и методы составления энергобалансов предприятий, функции энергетического менеджмента на предприятии, методики энергетического обследования и расчета норм расхода энергоресурсов.

Курс «Энергетический менеджмент» включен в общеобразовательный стандарт специальности и является базовой дисциплиной для последующего изучения специальных дисциплин с учетом специализации студентов.

Автор надеется, что изложенный в книге материал будет полезен не только студентам в качестве учебного пособия, но и широкому кругу специалистов в области энергосбережения, энергоэффективных технологий и энергетического менеджмента.

Глава 1. Топливно-энергетический комплекс беларуси

§ 1.1. История энергоиспользования и энергосбережения

История энергетики насчитывает тысячелетия. И на каждом этапе развития хозяйственной деятельности человека энергии не хватало. Появлялось противоречие между желаемым и возможным объемом вырабатываемой энергии, требовалось находить новые источники сил и энергии.

Во втором тысячелетии до нашей эры, в период рабовладельческого строя, разразился первый в истории человечества энергетический кризис. Выход из него был найден в широкомасштабном использовании мускульной силы рабов и животных и в применении различных приспособлений для увеличения силовых возможностей человека (блоков, рычагов, катков и т. д.) [8].

Период Римской Империи, а затем Феодальный строй вызвали к жизни традиционные источники энергии – силу воды и ветра. Изменилась энергетическая база производства: для приведения в движение станков и механизмов стали широко использоваться водяные колеса, ветроколеса на мельницах. В XVIII веке изобретение паровой машины И.И. Ползуновым (17301766) и создание в 1780 году Дж. Уаттом паровой машины с конденсатором, а затем широкое внедрение этих машин вызвали колоссальный рост и концентрацию промышленности. Это привело к созданию массового производства и концентрации капитала. Паровые машины стали движущей силой индустриализации. Им требовались сконцентрированные источники ископаемых энергоносителей, поэтому первые промышленные центры возникли там, где существовали угольные шахты.

Благодаря развитию систем массовой передачи энергии индустриализация распространилась и на другие территории, особенно этому поспособствовало открытие электричества, обеспечивающего наибыстрейшую передачу энергии.

В конце XIX века была изобретена паровая турбина – быстроходный двигатель с большой мощностью. Она стала главным двигателем крупных электрических станций с конденсационными и теплофикационными установками.

Газовая турбина, разработанная также в конце XIX века (в 1897 году П.Д. Кузьминским), в XХ веке широко внедрялась на транспорте, КС магистральных газопроводов и т. д. Газотурбинные и парогазовые технологии в настоящее время широко применяются в энергетике республики.

В начале и середине ХХ века электрификация стала основным фактором увеличения производительности труда и условием повышения уровня благосостояния народа. В СССР были построены крупнейшие ГЭС, ТЭС, АЭС, созданы мощные системы нефте- и газоснабжения. Электроэнергетика и энергетика в целом в СССР занимали передовые мировые позиции и долгое время обеспечивали стабильность экономики страны. Но к 90-м годам энергетические показатели в СССР стали неудовлетворительными и экономика оказалась не энергоэффективной из-за чрезмерной гигантомании, высокой металлоемкости и энергоемкости производимой продукции. После распада СССР новые независимые государства СНГ оказались в условиях жесткого экономического и, как следствие, энергетического кризиса [8]. Работавшие ранее в рамках уникальной Единой Энергетической Системы, региональные энергосистемы вынуждены адаптироваться к малознакомым экономическим и техническим условиям работы, т. е. к условиям рыночных отношений, когда энергоносители предлагаются по мировым ценам. В перспективе растет опасность новых экономических кризисов из-за дальнейшего повышения цен на нефть и газ, новой политической напряженности, вплоть до «энергетических войн». Поэтому задача «обеспечение доступа к ресурсам во всем мире», поставленная еще в 1991 году в Новой стратегии союза НАТО, успешно выполняется сегодня.

Продолжим рассмотрение вопроса мирового производства энергии и необходимого увеличения объема добываемых топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Производство энергии человеческой цивилизацией непрерывно увеличивается с ростом народонаселения планеты и добычи энергоресурсов. Только за последние 100 лет население Земли увеличилось почти в 4 раза, а годовая добыча энергоресурсов  в 21 раз. На сегодняшний день на одного жителя планеты приходится в среднем 2,5 т у. т. энергоресурсов в год.

Количество потребляемой энергии исторически распределялось крайне неравномерно. За последние 4050 лет человечество израсходовало ≈ 2/3 от общей потребленной энергии за всю историю существования, и сейчас продолжается резкое возрастание потребления ТЭР (с 1950 по 2000 год оно выросло больше чем в 4 раза). По предварительным прогнозам, к 2100 году население увеличится до 10 млрд. человек, а средние удельные энергоресурсы на человека – до 10 т у. т. В целом энергодобыча достигнет 100 млрд. т у. т. (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Динамика народонаселения и энергодобычи:

----  народонаселение, млрд. чел.;

  энергодобыча, млрд. т у. т.

Прогноз развития мировой экономики. Если до 1980 года в мире было добыто 150 млрд. т у. т., то за 20 последних лет использовано в 1,2 раза больше. Увеличение потребления первичной энергии составляет 1,52% в год. При современных темпах потребления угля хватит на 230 лет, нефти  на 40, газа  на 60. Примерно 90% используемых в настоящее время ТЭР составляют ископаемые виды топлива, или невозобновляемые, благодаря их высокому энергетическому потенциалу, относительной доступности и целесообразности извлечения. Темпы их добычи и потребления обуславливают мировую энергетическую политику.

Согласно исследованию Международного энергетического агентства (МЭА) «World Energy Outlook 2000», ископаемые виды топлива сохранят доминирующие позиции в мировом потреблении первичных ТЭР до 2020 года [3, 4].

На сегодняшний день доказанные мировые запасы составляют:

−  нефти – около 150 млрд. т

− природного газа – около 150 трлн. м³ 1 трлн. т у. т.

− бурого и каменного угля – около 1 трлн. т

Потенциальные запасы органического топлива оцениваются в 7 трлн. т у. т. Солнечное излучение на планету Земля ежегодно составляет 0,7∙10¹⁸ кВт = 84 трлн. т у. т. = 2,5∙10²⁴ Дж, в т. ч. годовой приход Беларуси 980−1180 кВт/чм² или ≈ 125 Вт/м² в час. Безопасный предел наращивания энергопроизводства определяется ≈0,1% от 84 трлн. т у. т., т. е. 2,5∙10²¹ Дж = 0,084 трлн. т у. т.

Характерна неравномерность в потреблении энергии различными странами на душу населения (1 : 40). Неравномерность в потреблении электрической энергии еще больше. Так, потребление электроэнергии (МВтч) на душу населения в 1999 году было следующим:

Норвегия	21,3
Канада	16,6
Швеция	15,4
США	13,5
Великобритания, Франция	7,1
Россия	5,3
Беларусь	3,0
Африка	0,5