Основы энергосбережения
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения | Оглавление |
7.Энергосберегающие возможности современных электротехнологий
7.1. Экономическое обоснование применения электротехнологий… 149
7.2.Основы применения электротермических процессов…………… 155
7.3.Индукционный нагрев………………………………………………. 170
7.4.Индукционная плавка……………………………………………… 181 Контрольные вопросы………………………………………………. 189
8.Системы и узлы учета расхода энергоресурсов
8.1.Общие положения………………………………………………… 190
8.2.Общие вопросы учета энергоресурсов…………………………… 194
8.3.Использование средств учета и регулирования расхода энергоресурсов в жилищно-коммунальномхозяйстве……………….. 199
8.4.Системы учета энергоресурсов………………………………….. 212
Контрольные вопросы……………………………………………. 219
9.Энергетические обследования
9.1.Общие положения………………………………………………… 220
9.2.Основные причины нерационального расхода ТЭР……………… 227
9.3.Организационные вопросы энергетических обследований предприятий……………………………………………………………… 236
9.4. Управление спросом на энергию………………………………… | 246 |
Контрольные вопросы………………………………………………. | 258 |
10.Вопросы экономики при отоплении помещений
10.1.Применение улучшенной тепловой изоляции…………………… 259
10.2.Электрические нагреватели с аккумулированием тепла……….. 270
10.3.Тепловые насосы………………………………………………….. 278
10.4.Системы вентиляции воздуха……………………………………… 286
10.5.Инфракрасная термография……………………………………… 290
Контрольные вопросы……………………………………………… 292
11.Энергетический паспорт
11.1.Общие сведения…………………………………………………… 293
11.2.Компьютерная версия энергетического паспорта как средство
анализа и оптимизации потребления энергоресурсов………………… | 302 |
11.3. Энергетический паспорт здания ………………………………… | 305 |
Контрольные вопросы……………………………………………… | 310 |
12.Светотехника
12.1.Основные понятия и определения……………………………….. 311
12.2.Классификация светильников……………………………………… 312
12.3.Некоторые характеристики осветительных приборов …………. 325
12.4.Система условных обозначений типов осветительных
приборов………………………………………………………………….. 332 12.5. Основные принципы хорошего внутреннего освещения……….. 334
studfiles.net
Учебник
до места его потребления; 7×10 – количество ккал в 1 т у.т.; 0,704 – расчетный усредненный по стране коэффициент полезного действия систем теплоснабжения.
Таким образом, коэффициент пересчета 1 Гкал тепловой энергии в условное топливо в настоящее время равен 0,230 т п.у.т., т.е. для того, чтобы можно было использовать у потребителя 1 Гкал тепловой энергии, необходимо добыть 230 кг п.у.т.
Следует отметить, что при этом расчете не учитывается использование вторичных энергоресурсов для получения тепловой энергии. С учетом этого фактора коэффициент пересчета 1 Гкал тепловой энергии в первичное топливо будет ниже. Так как уровни использования вторичных энергоресурсов в отраслях народного хозяйства резко отличаются, то фактические коэффициенты пересчета тепловой энергии в первичное топливо также будут отличны.
Расчеты показали, что в 1985 г. коэффициенты были равны:
в среднем по промышленности (централизованные источники теплоснабжения – ТЭЦ и крупные котельные) – 1 Гкал тепловой энергии – 0,176 т у.т.
в том числе:
черная металлургия – 0,124 т у.т. цветная металлургия – 0,169 т у.т. химическая промышленность – 0,150 т у.т. машиностроение – 0,190 т у.т.
остальные отрасли промышленности – транспорт, связь – 0,191 т у.т.при производстве тепловой энергии в местных котельных и печах – 1 Гкал – 0,237 т у.т.
при производстве тепловой энергии для использования ее в коммунально-бытовом секторе
1 Гкал – 0,199 т у.т.
Электроэнергия. При определении расхода первичных топливно-энергетических ресурсов, необходимого для производства электроэнергии, может быть рассмотрено два случая. В первом можно определять расход первичного органического топлива на выработку электроэнергии. При этом, чем выше доля энергии, вырабатываемой на гидростанциях, тем ниже удельный расход потребляемого органического топлива. В 1986 г. он был равен:
326,2×(1+ 0,134)×0,75 ×1,094 = 304 г у.т./кВт ч,
где 326,2 – средний расход условного топлива, необходимый для 1 кВт час электроэнергии на электростанциях общего пользования, г; 0,134 – коэффициент, учитывающий расход первичного условного топлива, необходимого для добычи, переработки и транспортирования1 т условного топлива до электростанции; 0,75 – удельный вес электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях общего пользования; 1,094 – коэффициент, учитывающий потери энергии в сетях общего пользования.
Во втором случае эти затраты оцениваются.
Усредненный расход топливно-энергетических ресурсов (а не первичного топлива), необходимый для выработки 1 кВт ч энергии, равен:
326,2×(1+ 0,134)×0,75 ×1,094 +123 ×0,25 ×1,094 = 337,6 г у.т.,
где 0,25 – удельный вес электроэнергии, выработанной на гидроэлектростанциях и атомных станциях в 1985 г.; 123 – эквивалент для пересчета в условное топливо 1 кВт ч энергии, выработанной на гидроэлектростанциях и атомных станциях.
При втором методе, а он наиболее распространен, принимается условно, что для производства электроэнергии и на атомных станциях, и на гидроэлектростанциях требуется такое же количество топливно-энергетических ресурсов, как и на тепловых, то есть расчет ведется по замещаемому топливу. В этом случае усредненный расход ТЭР, необходимый для выработки 1 кВт ч энергии будет равен 326,2 × (1 + 0,134) × 1,094 = 389 г у.т.
Коэффициенты пересчета различных видов топлива и энергии в первичное условное топливо можно найти в справочном материале к данному пособию.
studfiles.net
Список литературыГенератор кроссвордовГенератор титульных листовТаблица истинности ONLINEПрочие ONLINE сервисы |
| В нашем каталогеОколостуденческоеЭто интересно…Наши контакты |
spisok-literaturi.ru
МОНОГРАФИЯ «Энергосбережение в системах жизнеобеспечения: учебное пособие»
ФИО автора или научного руководителя:
Название статьи:
Наука: Все наукиБиологияИнформационные технологииИскусствоведениеИсторияКультурологияМатематикаМедицинаМеждисциплинарные исследованияНауки о ЗемлеПедагогикаПолитологияПсихологияСельскохозяйственные наукиСоциологияТехнические наукиФизикаФилологияФилософияХимияЭкономикаЮриспруденция
Секция: Все секцииPR и рекламаАвиационная, космическая и морская медицинаАвтоматизация и управление технологическими процессами и производствамиАдминистративное право и процессАктуальные вопросы противодействия общеуголовной преступностиАктуальные вопросы противодействия преступности в сфере экономикиАктуальные вопросы противодействия преступности, носящей коррупциогенный характерАктуальные проблемы бухгалтерского налогового учета предприятий РФАкустикаАкушерство и гинекологияАлгебраАналитическая химияАнатомия человекаАнестезиология и реаниматологияАнтропологияАрхеологияАрхитектура, СтроительствоАстрометрия и небесная механикаАстронавтикаАстрономияАстрофизика и радиоастрономияАэрокосмическая техника и технологииБанковское и страховое делоБезопасность жизнедеятельности человека, промышленная безопасность, охрана труда и экологияБиогеоценологияБиологические аспекты сельского хозяйстваБиомеханикаБионеорганическаяБиоорганическая химияБиотехнологииБиохимияБолезни уха, горла и носаБотаникаБухгалтерский, управленческий учет и аудитВалеологияВетеринарияВещественный, комплексный и функциональный анализВнутренние болезниВопросы гендера в историиВопросы гендера в педагогикеВопросы гендера в политологииВопросы гендера в психологииВопросы гендера в социологииВопросы гендера в философииВопросы гендера в экономике и управленииВопросы ценообразования в современной экономикеВосстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапияВсемирная историяВсеобщая историяВызовы и перспективы развития банковской системы России в современных условияхВысокомолекулярные соединенияВычислительная математикаВычислительные машины, комплексы и компьютерные сетиГастроэнтерологияГематология и переливание кровиГендерная психологияГенетикаГеографияГеологияГеология и минералогияГеометрияГеометрия и топологияГеофизикаГеоэкологияГерманские языкиГеронтология и гериатрияГигиенаГлазные болезниГорная и строительная техника и технологииГражданский и арбитражный процессГражданское, жилищное и семейное правоДетская хирургияДинамика современной культурыДинамика, прочность машин, приборов и аппаратурыДискретная математика и математическая кибернетикаДифференциальные уравнения, динамические системы и оптимальное управлениеДокументоведение, архивоведениеДошкольное образование: теория, практика и тенденции развитияЕстествознаниеЖурналистикаЗдоровьесберегающая деятельность в системе образования: теория и практикаЗемельное и экологическое правоЗоологияИзобразительное и декоративно- прикладное искусство и архитектураИзобразительное искусствоИнженерная геометрия и компьютерная графикаИнженерная графика, САПР, CAD, CAEИнжиниринговые и научно-технические системы и платформыИнклюзивное образование: актуальные вопросы отечественной теории и практикиИнновационные подходы в современном менеджментеИнновационные процессы в образованииИностранный языкИнтернет маркетинг и интернет рекламаИнфекционные болезниИнформатикаИнформатика, вычислительная техника и управлениеИнформационное правоИнформационные технологии в образованииИсториография, источниковедение и специальные исторические дисциплиныИсториософияИстория государства и права России и зарубежных странИстория и теория политикиИстория науки и техникиИстория психологииИстория РоссииИстория социально-политических учений зарубежных странИстория социально-политических учений РоссииИстория философииИстория экономических ученийКадровые решения в сфере маркетинга, рекламы и PRКардиологияКартография и геоинформатикаКвантовые методы обработки информацииКино-, теле- и другие экранные искусстваКлассическая филология, византийская и новогреческая филологияКлиническая иммунология, аллергологияКлиническая лабораторная диагностикаКлиническая медицинаКлиническая психологияКниговедение и библиотековедениеКожные и венерические болезниКонституционное правоКонституционное правосудиеКосмос, АвиацияКраеведениеКристаллография, физика кристалловЛазерная физикаЛазерные технологииЛингвистикаЛитератураЛитература народов Российской ФедерацииЛитература народов стран зарубежьяЛитературоведениеЛичность в контексте педагогической антропологииЛучевая диагностика, лучевая терапияМаркетингМатематическая логика, алгебра и теория чиселМатематическая физикаМатематические методы и информационные технологии в экономикеМатематическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетейМатематическое моделирование, численные методы и комплексы программМатериаловедениеМатериаловедение и металлургическое оборудование и технологииМашиностроениеМашиностроение и машиноведениеМедикобиологические наукиМедикосоциальная экспертиза и медико-социальная реабилитацияМедицина трудаМедицинская биологияМедицинская химияМеждународное правоМенеджментМеталлургияМетодика преподавания социологииМетодика преподавания философииМетодология и методика социологического исследованияМетодология и философия науки и техникиМетодология политического анализаМетоды и системы защиты информации, информационная безопасностьМеханика деформируемого твердого телаМеханика жидкости, газа и плазмыМикробиология и вирусологияМировая политикаМировая художественная культураМировая экономика и международные экономические отношенияМоделированиеМолекулярная биологияМузееведение, консервация и реставрация историко-культурных объектовМузыкаМузыкальное искусствоМуниципальное правоНалоговая система РФ в условиях циклического развития экономикиНанотехнологииНанотехнологии и наноматериалыНаркологияНаучные подходы к маркетингу, PR и рекламеНачальное образование: теория, практика и тенденции развитияНейрохирургияНеорганическая химияНервные болезниНефрологияОбщая биологияОбщая педагогика, история педагогики и образованияОбщая психология и психология личностиОбщественная географияОбщественное здоровье и здравоохранениеОбществознаниеОнкологияОнтология и теория познанияОперационный менеджментОптикаОрганизация и развитие деятельности таможенных органов в рамках интеграции России в мировое хозяйствоОрганизация производства и менеджмент, системы управления качествомОрганизация фармацевтического делаОрганическая химияОсновы безопасности жизнедеятельностиОсновы религиозных культур и светской этикиПатологическая анатомияПатологическая физиологияПедагогика высшей профессиональной школыПедагогическая психологияПедагогическая психологияПедагогическое мастерство и профессиональное саморазвитие педагога: проблемы и перспективы развитияПедиатрияПеринатальная психологияПищевая промышленностьПланетные исследованияПодготовка и переподготовка специалистов в области психологииПолитика в РоссииПолитическая психологияПолитический PR и рекламаПолитический менеджментПочвоведениеПраво зарубежных странПравоведениеПравовое регулирование социально-экономических отношенийПравовые основы государственной и муниципальной службыПравоохранительные органыПредпринимательское право и правовые основы банкротстваПреподавание маркетинга, PR и рекламы в современной высшей школеПриборостроение, метрология, радиотехникаПриборы и методы экспериментальной физикиПрикладная и математическая лингвистикаПрикладное искусствоПрикладные исследования социально-экономических системПриродоведениеПриродопользованиеПроблемы и перспективы развития рынка труда РоссииПроблемы макроэкономикиПроблемы философии праваПроблемы функционирования рыночной экономикиПрофессиональная компетентность: проблемы, поиски, решенияПрофессиональное становление личностиПрофилактическая медицинаПсихиатрияПсихологическое консультированиеПсихология развития и акмеологияПсихология семьиПсихология телесностиПсихология труда, инженерная психология и эргономикаПсихология управления и организационная психологияПсихолого-педагогическая поддержка развития ребенкаПсихолого-педагогические проблемы развития личностиПульмонологияРадиотехника, ЭлектроникаРадиофизикаРазвитие личности в подростковом возрастеРевматологияРегионоведениеРеклама и PRРелигиоведениеРесурсосбережениеРоманские языкиРусская литератураРусский языкРусский язык. Языки народов Российской ФедерацииСельское и лесное хозяйство, агроинженерные системыСемейная педагогика и домашнее воспитаниеСердечнососудистая хирургияСистемный анализ, управление и обработка информацииСистемы автоматизации проектированияСлавянские языкиСовременное состояние анализа финансово-экономической деятельности предприятия в инновационной экономикеСовременные вызовы российской экономики и перспективы ее дальнейшего развитияСовременные проблемы маркетингаСовременные психолого-педагогические технологииСовременные технологии в педагогической наукеСоциальная психологияСоциальная философияСоциально-педагогическая адаптация личностиСоциальное воспитание в современном миреСоциальные институты и процессы в современном обществеСоциология и проблемы современного обществаСоциология и психология политикиСоциология коммуникацийСоциология личностиСоциология медициныСоциология международных отношенийСоциология организацииСоциология управленияСпецифика отраслевой рекламыСравнительно-историческое, типологическое и сопоставительное языкознаниеСравнительное конституционное правоСтоматологияСтратегии выхода международных кампаний на зарубежные рынкиСтратегический менеджментСтраховое, медицинское, образовательное право и нотариатСтроительство и архитектураСудебная медицинаТеатральное искусствоТелекоммуникацииТенденции развития глобальной экономикиТеоретическая механикаТеоретическая физикаТеоретические и практические аспекты учета, анализа и аудита в современной экономикеТеоретические основы информатикиТеория вероятностей и математическая статистикаТеория государства и праваТеория и история искусстваТеория и история культурыТеория и методика дополнительного образованияТеория и практика современного менеджментаТеория литературы. ТекстологияТеория современного менеджментаТеория управления экономическими системамиТеория языкаТеплофизика и теоретическая теплотехникаТехническая эстетика и дизайнТехнологииТехнологии социально-культурной деятельностиТехнологияТехнология материалов и изделий легкой промышленностиТехнология получения лекарствТехнология продовольственных продуктовТоксикологияТоксикологияТолерантность: история и современностьТравматология и ортопедияТрансплантология и искусственные органыТранспорт и связь, кораблестроениеТранспортные коммуникацииТрудовое обучениеТрудовое право и право социального обеспеченияУголовное правоУправление в социальных и экономических системахУправление и развитие персоналаУправление изменениямиУправление персоналом: современные концепции и эффективные технологииУправление проектамиУрологияФармакология, клиническая фармакологияФармакология, Фармация.Фармацевтическая химия, фармакогнозияФармацевтические наукиФизика высоких энергийФизика конденсированного состоянияФизика магнитных явленийФизика низких температурФизика плазмыФизика полупроводниковФизика пучков заряженных частиц и ускорительная техникаФизика солнцаФизика ядра и элементарных частицФизико-химическая биологияФизиологияФизическая география и ландшафтоведениеФизическая культураФизическая химияФизическая электроникаФилософия и ее роль в современном обществеФилософские проблемы образованияФинансовое право и финансовая политикаФинансовый рынок России: тенденции и возможности развитияФинансы и налоговая политикаФольклористикаФтизиатрияХимиотерапия и антибиотикиХимическая техника и технологияХимическая физика, в том числе физика горения и взрываХимия элементоорганических соединенийХирургияХореографическое искусствоЧерчениеЭкологияЭкология и природопользованиеЭкономика и управление качествомЭкономика труда и управление персоналомЭкономическая социологияЭкономические аспекты регионального развитияЭкономические проблемы народонаселения и демографияЭлектроникаЭлектротехникаЭлектрофизика, электрофизические установкиЭлементы и устройства вычислительной техники и систем управленияЭндокринологияЭнергетикаЭнергетика и энергетические техника и технологииЭпидемиологияЭтнографияЭтнологияЮридическая психологияЮридическая психологияЯзыки народов зарубежных стран Европы, Азии, Африки, аборигенов Америки и Австралии
sibac.info
Основы энергосбережения. Курс лекций. Ольшанский А.И. 2007 г
ОЛЬШАНСКИЙ А.И. ОЛЬШАНСКИЙ В.И.
БЕЛЯКОВ Н.В.
ОСНОВЫ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
КУРС ЛЕКЦИЙ
1
УДК 620.9(075.8)
ББК 31
О-56
Рецензенты:
д.т.н., академик НАНАБ Клубович В.В.
к.т.н., доцент кафедры МТВПО УО «ВГТУ» Алексеев И.С.
Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательскимСоветом УО «ВГТУ» протокол №3 от «18» сентября 2007г.
Ольшанский, А. И. Основы энергосбережения : курс лекций / А. И. Ольшан-
О56 ский, В. И. Ольшанский, Н. В. Беляков ; УО «ВГТУ». – Витебск, 2007. – 223 с.
ISBN 985-481-091-7
В пособии проанализированы энергетические ресурсы мира и Республики Беларусь. Рассмотрены понятия: топливно-энергетическогокомплекса, станции преобразования энергии, графиков нагрузки, аккумулирования энергии. Приводятся методы прямого преобразования энергии. Описаны нетрадиционные возобновляемые источники энергии, вопросы транспорта и распределения энергии, ценового и тарифного регулирования, нормирования энергопотребления, а также основные правовые и нормативные документы в области энергосбережения, программы по энергосбережению, некоторые технические направления энергосбережения в Республике Беларусь. Приводятся основы энергетического менеджмента и аудита. Уделено внимание вторичным энергетическим ресурсам и способам их утилизации, вопросам эффективного использования энергии в различных сферах городского хозяйства, а также вопросам экологии при энергосбережении и энергосбережения в странах дальнего зарубежья
Настоящее пособие предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет».
УДК 620.9(075.8)
ББК 31
ISBN 985-481-091-7
© А.И. Ольшанский, В. И. Ольшанский Н.В. Беляков 2007
© Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет», 2007
2
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие……………………………………………………………………………………….. 6
Блок 1. Введение в дисциплину. Энергетические ресурсы мира и РБ. ТЭК ……………… 7
1.1.Роль энергетики в развитии человеческого общества…………………………………… 7
1.2.Виды энергии и энергетических ресурсов………………………………………………… 9
1.3.Качество энергии и энергетических ресурсов……………………………………………. 12
1.4.Электрическая энергия……………………………………………………………………. 13
1.5.Ресурсная обеспеченность мировой энергетики и перспективы ее развития…………… 15
1.6.Невозобновляемые энергетические ресурсы Республики Беларусь……………………. 18
1.7.Энергетический кризис: суть и причины………………………………………………….. 19
1.8.Эффективность использования и потребления энергии в различных странах и в Рес-
публике Беларусь…………………………………………………………………………………….. 20
1.9.Топливно-энергетическийкомплекс (ТЭК) ……………………………………………… 22
Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 24
Блок 2. Станции преобразования энергии. Графики нагрузки и аккумулирование энергии. Методы прямого преобразования энергии…………………………………………….. 25
2.1.Тепловые, атомные и гидро электростанции……………………………………………. 25
2.2.Газотурбинные и парогазовые установки…………………………………………………. 29
2.3.Графики нагрузки…………………………………………………………………………….. 30
2.4.Системы аккумулирования энергии………………………………………………………. 32
2.4.1.Механические системы аккумулирования энергии……………………………….. 32
2.4.2.Электрические системы аккумулирования………………………………………… 33
2.4.3.Химические системы аккумулирования энергии……………………………….. 34
2.4.4.Аккумуляторы тепловой энергии……………………………………….………… 35
2.5.Методы и перспективы прямого преобразования энергии…………………………..….. 35
2.5.1.Преобразование тепловой энергии в электрическую…………………………….. 35
2.5.2.Преобразование световой энергии…………………………………………………. 39
2.5.3.Преобразование химической энергии………………………………………………. 39
Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 41
Блок 3. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии …………………………. 42
3.1.Перспективы, достоинства и недостатки нетрадиционных возобновляемых источ-
ников энергии………………………………………………………………………………………… 42
3.2.Биологическая энергия.………………………………………………………………….. 43
3.3.Гидроэнергетические ресурсы. ………………………………………………………… 48
3.4.Ветроэнергетические ресурсы.…………………………………………………………. 49
3.5.Солнечная энергия……………………………………………………………………….. 52
3.6.Геотермальные ресурсы ………………………………………………………………….. 58
3.7.Твердые бытовые отходы……………………………………………………………….. 58 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 59
Блок 4. Транспорт и распределение энергии ………………………………………………… 60
4.1.Транспортировка первичных энергоресурсов…………………………………………… 60
4.2.Транспортировка теплоты…………………………………………………………………. 62
4.3.Теплоносители…………………………………………………………………………….. 67
4.4.Транспортирование электрической энергии……………………………………………… 70
Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 73
Блок 5. Цены и тарифы на энергоресурсы. Ценовое и тарифное регулирование. Нормирование энергопотребления. Потенциал энергосбережения …………………………….. 74
5.1.Понятие тарифа. История тарифообразования на энергоносители РБ………………… 74
5.2.Виды систем тарифов на электроэнергию………………………………………………. 75
5.3.Тарифы на природный газ и тепловую энергию…………………………………………. 77
5.4.Регулирующая роль государства ………………………………………………………… 78
5.5.О нормировании энергопотребления……………………………………………………… 80
5.6.Потенциал энергосбережения…………………………………………………………….. 83 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 86
Блок 6. Основные правовые и нормативные документы в области энергосбережения. Управление ТЭК. Программы по энергосбережению…………………………………………… 87
6.1.Закон «Об энергосбережении»……………………………………………………………. 87
6.2.Структура управления ТЭК и системой энергосбережения Республики Беларусь…… 89
6.3.Республиканские отраслевые и региональные программы по энергосбережению……. 92
6.4.Система финансовой поддержки энергосбережения…………………………………… 95
Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 96
Блок 7. Некоторые технические направления энергосбережения в Республике Бела-
русь…………………………………………………………………………………………………….. 97
7.1.Малые и мини-ТЭЦ,повышение эффективности котельных………………………… 97
7.2.Компрессорное оборудование и холодильная техника………………………………… 99
7.3.Электропривод…………………………………………………………………………….. 101
7.4.Автоматизация управления производственными процессами……………………. 103
7.4.1.Общие положения…………………………………………………………………… 103
7.4.2.Понятие автоматического регулирования…………………………………………. 104
7.4.3.Классификация подсистем автоматизации……………………………………….. 105
7.4.4.Датчики ……………………………………………………………………………… 105
7.4.5.Первичный приборный учет………………………………………………………. 111
7.4.6.Схемы автоматизации. Автоматизированные системы контроля и управления различными энергообъектами……………………………………………………………………….. 113
7.5.Приоритетные направления энергосбережения в промышленных отраслях…………. 114
Контрольные вопросы…………………………………………………………………………… 118
Блок 8. Вторичные энергетические ресурсы…………………………………………………. 119
8.1.Общие вопросы……………………………………………………………………………. 119
8.1.1.Вторичные энергетические ресурсы в промышленности…………………………… 119
8.1.2.Вторичные энергетические ресурсы на предприятиях текстильной промышлен-
ности……………………………………………………………………………………………………. 120
8.1.3.Определение выхода ВЭР и экономия топлива за счет их использования………… 125
8.1.4.Экономическая эффективность использования вторичных энергетических ресур-
сов……………………………………………………………………………………………………… 126
8.2.Утилизация ВЭР…………………………………………………………………………… 131
8.2.1.Теплообменные аппараты для утилизации вторичных энергоресурсов…………… 131
8.2.2.Теплообменные аппараты для утилизации высокотемпературных ВЭР………….. 133
8.2.3.Теплообменные аппараты для утилизации низкопотенциальных вторичных энер-
горесурсов…………………………………………………………………………………………….. 137
8.2.4.Некоторые примеры экономии тепловой энергии за счет использования ВЭР….. 143
4
Контрольные вопросы………………………………………………………………………. 146
Блок 9. Основы энергетического менеджмента и аудита ………………………………….. 147 9.1. Понятие энергетического менеджмента и аудита……………………………………… 147
9.1.1.Понятие энергетического менеджмента…………………………………………….. 147
9.1.2.Энергетический баланс……………………………………………………………………… 149
9.1.3.Энергетические аудиты и обследования……………………………………………… 151
9.2.Проектный подход в энергетическом менеджменте……………………………………. 157
9.2.1.Планирование капиталовложений на развитие энергетических источников……… 157
9.2.2.Оценка и анализ рисков инвестиционных проектов…………………………………. 160
9.2.3.Схемы финансирования проектов…………………………………………………….. 163
9.2.4.«Экономические» методы проектного анализа……………………………………… 164
9.2.5.Показатели эффективности инвестиционных проектов……………………………. 167
9.2.6.«Неэкономические» методы проектного анализа…………………………………… 172
9.2.7.Энергетическое планирование……………………………………………………….. 176
Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 181
Блок 10. Вопросы эффективного использования энергии в различных сферах город-
ского хозяйства …………………………………………………………………………………………………… 182
10.1.Концепция и задачи энергосбережения………………………………………………… 182
10.2.Энергосбережение при в градостроительстве и зданиях……………………………… 182
10.2.1.Градостроительство………………………………………………………………….. 182
10.2.2.Здания…………………………………………………………………………………. 183
10.3.Энергосбережение при освещении……………………………………………………… 189
10.4.Теплоснабжение…………………………………………………………………………… 193
10.4.1. Реконструкция и модернизация систем централизованного теплоснабжения… 193
10.4.2.Децентрализация и регулирование теплоснабжения………………………………. 194
10.4.3.Теплоснабжение производственных зданий………………………………………… 197
10.5.Автомобильный транспорт………………………………………………………………. 198
10.6.Экономия энергии в быту………………………………………………………………. 199 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 202
Блок 11. Энергосбережение и экология ………………………………………………………. 203
11.1.Экологические проблемы, связанные с работой ТЭС, ГЭС, транспорта…………….. 203
11.2.Специфические экологические проблемы ядерной энергетики………………………. 206 11..3. Парнниковый эффект………………………………………………………………………….. 208
11.4.Экологические эффекты энергосбережения……………………………………………. 210
Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 211
Блок 12. Энергосбережение в странах дальнего зарубежья ………………………………… 212
12.1.Мировой опыт энергосбережения…………………………………………………………. 212
12.2.Энергосберегающая политика в США…………………………………………………… 216
12.3.Японский опыт энергосбережения……………………………………………………….. 218
12.4.Опыт энергосбережения Дании…………………………………………………………….. 220 Контрольные вопросы………………………………………………………………………….. 222
Список использованных источников…………………………………………………………. 223
ПРЕДИСЛОВИЕ
Среди важнейших проблем, поставленных наукой и практикой особое место занимает проблема энергосбережения. Энергосбережение в народном хозяйстве Республики Беларусь поднято на уровень государственной политики. Главные направления и важнейшие мероприятия по развитию топливно-энергетическогокомплекса страны и повышению эффективности энергоиспользования отражены в законе Республики Беларусь «Об энергосбережении» и закреплены энергетической программой до 2010 года.
Энергосберегающая политика имеет особо важное значение для отраслей промышленного производства, основанных на теплотехнологии с большой энергоемкостью и с низким уровнем полезного использования топлива. Во многих отраслях легкой промышленности имеются особо крупные резервы экономии топлива и тепла и возможности их практической реализации. Значительное место занимает проблема рационального использования вторичных энергетических ресурсов.
Дисциплина «Основы энергосбережения» введена в учебные планы высших учебных заведений. Поставлена задача качественно нового уровня образования инженерного корпуса в области энергосбережения с учетом современных задач государства.
Курс лекций представляет собой содержание курса «Энергосбережение» и содержит все разделы, отраженные государственной учебной программой «Основы энергосбережения». Цель учебного пособия – связать основы энергосбережения как общетехническую дисциплину с их практическим применением в работе инженера и дать конкретные знания для принятия и внедрения энергоэффективных мероприятий и решений. Сформировать у будущих специалистов важность понимания энергосбережения как обязательного процесса, как системы при осуществлении своей деятельности и реализации своего интеллектуального потенциала.
Учебное пособие предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения специальностей 1-5001 01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов»,1-5002 01 «Конструирование и технология изделий из кожи»,1-5001 02 «Конструирование и технология швейных изделий»,1-3608 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания» Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет».
БЛОК 1 ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ МИРА И РБ. ТЭК
1.1. Роль энергетики в развитии человеческого общества
Источником всей энергии на Земле является Солнце. В процессе фотосинтеза, являющегося основой жизни многих видов растений, живая природа потребляет лишь незначительную часть (около 40 ТВт) от общего количества исходящей от Солнца энергии (около 200000 ТВт). Большее количество солнечной энергии расходуется на согревание атмосферы Земли (50 %), освещение планеты (30 %) и на осуществление процессов кругооборота веществ на Земле (20 %). Использование энергии человечеством растет в геометрической профессии. В 1990 году оно составило около 12 ТВт, т. е. 30 % от ее общего количества, поглощаемого в процессе фотосинтеза.
Энергия является основой жизни на Земле. Растения поглощают солнечную энергию в процессе фотосинтеза; животные потребляют эту энергию косвенным путем, поедая растения и других животных. Человек потребляет солнечную энергию различными путями, в том числе и с пищей. Еще в глубокой древности человек научился перерабатывать энергию Солнца путем сжигания биологической материи (например, древесины или навоза).
История энергетики насчитывает тысячелетия. Процесс потребления энергии на нашей планете исторически протекал крайне неравномерно. Ориентировочное представление о нем может дать рис. 1.1, на котором показано изменение расхода энергии человечеством во времени. Кривая указывает на резкое возрастание потребления энергии начиная с XX в. Человечество за всю историю своего существования израсходовало около 900-950тыс. ТВт ∙ч энергии всех видов, причем почти 2/3 этого количества приходится на последние40-50лет.
На каждом новом этапе исторического развития усложнение хозяйственной деятельности человека неизбежно приводило к нехватке
энергии, к противоречию между |
| |
желаемым и возможным. Для пре- |
| |
одоления противоречия необходи- |
| |
мо было находить новые источни- |
| |
ки сил и энергии. Проблема энер- |
| |
гии – одна из важнейших глобаль- |
| |
ных проблем, в решении которой |
| |
заинтересованы все народы, все |
| |
страны мира. |
| |
Первый в истории человече- |
| |
ства энергетический кризис разра- | Рис. 1.1. Динамика потребления энергии на Земле и | |
зился во II тысячелетии до нашей | ||
развития цивилизации человечества. | ||
эры. Тогда единственными источ- | ||
|
никами энергии были собственная сила человека и сила животных. Выход из этого кризиса был найден в использовании мускульной силы рабов. Развивались ремесла, техника: появились приспособления для увеличения «силовых» возможностей человека – блоки, рычаги, катки и т. п.
Встречались в те давние времена и с энергетическими проблемами, похожими на современные. Исследования археологов в древнем горнопромышленном и металлургическом центре Востока – Древнем Египте установили, что выплавка меди там внезапно прекратилась примерно за 1000 лет до нашей эры. Хотя до этого в течение 1000 лет не менее 1000 печей плавили металл, причем в качестве топлива использовали древесный уголь из стволов пальм, там произраставших. Когда пальмовые леса близ месторождения были вырублены, топлива стало не хватать – «локальный энергетический кризис» привел к прекращению производства
металла.
С крахом рабовладельческого строя кончилась эпоха «живой энергетики», и человечество должно было искать новые источники энергии. Прежде всего, люди обратили свои поиски к источникам, которые всегда были перед их глазами – к текущей воде и к ветру. Парусные суда, водяные колеса, мельницы, ветряные мельницы нашли применение уже в Древней Греции и в период Римской империи. Новый, феодальный строй вызвал к жизни и новую технику, основными энергетическими источниками становятся сила воды и ветра, более продуктивно используется сила животных, меняется энергетическая база производства: для приведения в движение самых разнообразных станков и механизмов широко используются водяные колеса. К середине XVIII в. водяные колеса распространились по всей Европе, вокруг них строятся фабрики, возникают города. Развивающаяся промышленность (ткацкая, металлургическая, горное дело, металлообрабатывающая) требовала все больше и больше энергии. В поисках возможных источников энергии люди настойчиво пытались создать машины, которые работали бы сами по себе – вечные двигатели. Навязчивая идея не умерла и до настоящего времени, хотя и развенчана наукой.
Великим изобретением, предоставившим человечеству необходимую энергию и возможность дальнейшего прогресса, стало изобретение паровой машины и ее распространение в XVIII в. Здесь нельзя не отметить заслуги нашего соотечественника – И. И. Ползунова. С изобретением паровой машины человек научился превращать в движение, в работу теплоту, запасенную в угле, дереве, торфе. Однако серьезные недостатки паровых машин: низкий коэффициент полезного действия, большие размеры машины, необходимость подвоза топлива, сложный привод станков (передача движения от машины к станкам), большое количество выделяемой сажи – требовали искать другие, новые источники энергии, новые способы ее получения и преобразования.
Наступает век электричества. Открытие вольтовой дуги, электрического освещения русским электротехником В. В. Петровым положило начало практическому использованию электричества. В 1831 г. Майкл Фарадей изобрел электрогенератор, а за 10 лет до этого – электродвигатель. Электрические машины совершенствовались. Резкий рывок в их развитии
– изобретение русским ученым М. О. Доливо-Добровольскимнового типа машины – трехфазного асинхронного двигателя, работающего на переменном токе.
Вначале – середине XX в. электрификация стала основным фактором увеличения производительности труда и условием повышения уровня благосостояния народа.
Современные энергосистемы являются неотъемлемым компонентом инфраструктуры общества, в особенности промышленно развитых стран, которые расходуют примерно 4/5 энергоносителей и в которых живет лишь 1/4 населения планеты. На страны третьего мира, где живет 3/4 населения Земли, приходится около 1/5 мирового потребления энергии.
Учитывая, что энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства, каждое из них стремится разработать такие способы энергоснабжения, которые наилучшим образом обеспечивали бы развитие и повышение качества жизни людей, особенно в развивающихся странах, при одновременном сведении к минимуму воздействия человеческом деятельности на здоровье людей и окружающую среду.
Впоследние 25 лет все развитые страны мира перестали наращивать потребление первичной энергии на душу населения, обеспечив достаточно высокий уровень жизни своих граждан.
Существует тесная взаимосвязь между энергообеспечением, богатством государства и благосостоянием народа. Уровень развития общества определяется способом его энергообеспечения. По подсчетам академика А. Берга еще 100 лет назад 98 % потребляемой на Земле энергии приходилось на мускульную силу человека и животных. Энергия, вырабатываемая ветровыми мельницами, водяными колесами, паровыми и электрическими машинами, составляла лишь малую долю.
Внастоящее время в результате научно-техническогопрогресса почти всю тяжелую работу выполняют машины, а на мускульную силу людей приходится меньше 1 % энергии.
Пользование даровыми природными энергоресурсами (ветром и солнечным теплом) способствовало зарождению и становлению цивилизации. Последовательно сменяющиеся виды все более калорийных энергоносителей – дрова, уголь, нефть, газ и, наконец, ядерное топливо – это этапы прогресса, который, создавая блага для человечества, вместе с тем ухудшает эко-
логическую среду, уменьшает предел экологической емкости среды обитания, что явля-
ется глобальной энергетической проблемой.
1.2. Виды энергии и энергетических ресурсов
Согласно представлениям физической науки, энергия – это способность тела или сис- темы тел совершать работу. Существуют различные классификации видов и форм энергии. Назовем те ее виды, с которыми люди наиболее часто встречаются в своей повседневной жизни: механическая, электрическая, электромагнитная, тепловая, химическая, атомная (внутриядерная). Последние три вида относятся к внутренней форме энергии, т. е. обусловлены потенциальной энергией взаимодействия частиц, составляющих тело, или кинетической энергией их беспорядочного движения.
Энергию в естествознании в зависимости от природы делят на следующие виды. Механическая энергия — проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел
или частиц.
К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах — транспортных и технологических.
Тепловая энергия — энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаимодействия молекул веществ.
Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегонки и т.д.).
Электрическая энергия — энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока).
Электрическая энергия применяется для получения механической энергии с помощью электродвигателей и осуществления механических процессов обработки материалов: дробления, измельчения, перемешивания; для проведения электрохимических реакций; получения тепловой энергии в электронагревательных устройствах и печах; для непосредственной обработки материалов (электроэррозионная обработка).
Химическая энергия — это энергия, “запасенная” в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при химических реакциях между веществами.
Химическая энергия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горении топлива), либо преобразуется в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии характеризуются высоким КПД (до 98%), но низкой емкостью.
Магнитная энергия — энергия постоянных магнитов, обладающих большим запасом энергии, но «отдающих» ее весьма неохотно. Однако электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля, поэтому чаще всего говорят об электромагнитной энергии.
Электрическая и магнитная энергии тесно взаимосвязаны друг с другом, каждую из них можно рассматривать как “оборотную” сторону другой.
Электромагнитная энергия — это энергия электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны.
Таким образом, электромагнитная энергия — это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.
Ядерная энергия — энергия, локализованная в ядрах атомов так называемых радиоак-
тивных веществ. Она высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или синтезе легких ядер (термоядерная реакция).
Бытует и старое название данного вида энергии – атомная энергия, однако это название неточно отображает сущность явлений, приводящих к высвобождению колоссальных количеств энергии, чаще всего в виде тепловой и механической.
Гравитационная энергия — энергия, обусловленная взаимодействием (тяготением) массивных тел, она особенно ощутима в космическом пространстве. В земных условиях, мо, например, энергия, «запасенная» телом, поднятым на определенную высоту над поверхностью Земли – энергия силы тяжести.
Таким образом, в зависимости от уровня проявления, можно выделить энергию макромира – гравитационную, энергию взаимодействия тел – механическую, энергию молекулярных взаимодействий – тепловую, энергию атомных взаимодействий – химическую, энергию излучения – электромагнитную, энергию, заключенную в ядрах атомов –ядерную.
Современная наука не исключает существование и других видов энергии, пока не зафиксированных, но не нарушающих единую естественнонаучную картину мира и понятие об энергии.
В Международной системе единиц СИ в качестве единицы измерения энергии принят 1 Джоуль (Дж). 1 Дж эквивалентен 1 ньютон метр (Н м). Если расчеты связаны с теплотой, биологической и многими другими видами энергии, то в качестве единицы энергии применяется внесистемная единица – калория (кал) или килокалория (ккал), 1кал = 4,18 Дж. Для измерения электрической энергии пользуются такой единицей, как Ватт час (Вт ч, кВт ч, МВт ч), 1 Вт ч = 3,6 МДж. Для измерения механической энергии используют величину 1 кг м
= 9,8 Дж.
Если энергия – результат изменения cостояния движения материальных точек или тел, то она называется кинетической; к ней относят механическую энергию движения тел, тепловую энергию, обусловленную движением молекул.
Если энергия – результат изменения взаимного расположения частей данной системы или ее положения по отношению к другим телам, то она называется потенциальной; к ней относят энергию масс, притягивающихся по закону всемирного тяготения, энергию положения однородных частиц, например, энергию упругого деформированного тела, химическую энергию.
Энергетические ресурсы – это материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком.
Энергия, непосредственно извлекаемая в природе, называется первичной, а носители первичной энергии называются первичными энергоресурсами.
На рис. 1.2 представлена классификация первичной энергии. Выделены традиционные виды энергии, во все времена широко использовавшиеся человеком, и нетрадиционные виды энергии, сравнительно мало использовавшиеся до последнего времени в силу отсутствия экономичных способов их промышленного преобразования, но особо актуальные сегодня ввиду их высокой экологичности.
Различают невозобновляемые и возобновляемые виды энергии и, соответственно, нево-
зобновляемые и возобновляемые энергоресурсы. Невозобновляемые энергоресурсы– это те,
которые ранее были накоплены в природе и в новых геологических условиях практически не образуются, например, уголь, нефть, природный газ. Возобновляемые энергоресурсы – те, восстановление которых постоянно осуществляется в природе, например, энергия ветра, биотопливо, энергия морских волн и т. д. На классификационной схеме рис. 1.2 невозобновляемые и возобновляемые виды энергии обозначены, соответственно, белыми и серыми прямоугольниками.
К невозобновляемым энергетическим ресурсам относят: каменный уголь; нефть; природный газ, уран.
Топливо подразделяют на следующие четыре группы (рис. 1.2):
– твердое;
studfiles.net
Учебное пособие. 1-е изд — AgroXXI
Учебное пособие “Энергосбережение в сельском хозяйстве” – Гордеев А. С., Огородников Д. Д., Юдаев И. В.
Введение
В современных условиях, когда недостаток любых видов энергии сопровождается ее низкоэффективным использованием, возникает необходимость в энергосбережении. С каждым годом затраты на энергию при производстве сельскохозяйственной продукции, бытовые и промышленные нужды увеличиваются, поэтому рациональное использование и экономия энергии становится важной необходимостью. Каждая единица денежных средств, затраченная на экономию энергии, дает больший экономический эффект, чем при расходах на увеличение ее производства.
Структурный кризис в мировой энергетике большинства промышленных стран связан с безудержным спросом на энергоресурсы и наращиванием генерирующих мощностей. В связи с этим мировое сообщество озабочено эффективностью использования энергоресурсов для поддержания энерговооруженности при прогнозируемом вынужденном переходе на более дорогую и более экологичную возобновляемую (альтернативную) энергетику. Проблема преодоления энергорасточительности является стержневой в законах о повышении энергетической эффективности в развитых странах мира.
Тепловая и электрическая энергия — необходимое условие жизнедеятельности человека и создания благоприятных условий его быта. В экономике России приоритетными для производственных отраслей становятся энергосберегающие технологии. Повышение цен на топливо, воду, электроэнергию требует пересмотра подходов к использованию энергоресурсов во всех сферах деятельности человека, в частности при производстве сельскохозяйственной продукции. В сельскохозяйственном производстве часто отсутствуют экономия в использовании ресурсов и должная координация деятельности всех причастных к этой проблеме структур. Знание основ энергосбережения в процессе эксплуатации машин и оборудования, зданий и сооружений в сельском хозяйстве позволяет определить причины и количество потерь.
При производстве и переработке сельскохозяйственной продукции на почву, семена, сырье в определенной последовательности воздействуют природные и антропологические, энергетические и информационные, факторы. Суммарные затраты антропогенной энергии, т. е. энергии, направляемой человеком на выращивание продукта, из-за неоправданного увеличения структуры технологических звеньев и дублирования некоторых операций, приводящих к одинаковому биологическому эффекту (росту массы, урожайности), постоянно растут. Увеличивается число всевозможных обработок семян, почвы, растений и т. д.: в настоящее время на 1% прироста урожая приходится 2,5% и более прироста антропогенных затрат.
Поэтому вопросы энергосбережения на всех этапах жизненного цикла производства продукции — подготовки семян к посеву, выращивания растений, животных, переработки полученной продукции с учетом перераспределения энергетических затрат в сторону уменьшения антропогенной энергии в пользу природной, прежде всего солнечной, — являются актуальными задачами организации и управления в сельском хозяйстве.
Мировая практика показывает, что переход к энергосберегающим технологиям в производстве и быту в разных странах мира сталкивается с немалыми трудностями и требует не только осуществления технических решений, но и формирования нового мышления.
В соответствии с требованиями Федерального закона № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» и внесенными изменениями в отдельные законодательные акты Российской Федерации от 23.11.2009 г. предусмотрена необходимость включения в учебные программы среднего и высшего профессионального, а также послевузовского образования основ энергосбережения и исходных положений применения нетрадиционных источников энергии.
Основная цель учебного пособия — сформировать у студентов инженерных направлений подготовки в аграрных вузах стратегическое мышление в области энергосбережения, необходимое для проектирования и эксплуатации оборудования и технологических процессов производства сельскохозяйственной продукции, умение оценивать эффективность инженерных и технологических вариантов при решении конкретных задач по экономии энергоресурсов на объектах сельского хозяйства, развить способность обозначать энергетическую проблему в конкретном производстве и прогнозировать последствия инженерных решений по экономии энергии.
При изучении данной дисциплины используются базовые дисциплины: история, физика, математика, электротехника и электроснабжение, теплотехника, гидравлика, автоматика, технологии сельскохозяйственного производства и экономика.
Учебное пособие может использоваться в образовательной подготовке и повышении квалификации энергоаудиторов для проведения энергетических обследований в сельском хозяйстве.
Оглавление
Термины и понятия в области энергосбережения………………..2
Введение………………..4
Глава первая Энергетика в развитии человеческого общества………………..8
1.1. Энергия в окружающей среде………………..8
1.2. Энергопотребление и развитие цивилизаций………………..15
1.3. Энергосбережение — инновационный путь развития человечества………………..19
1.4. Основные понятия и определения энергосбережения………………..28
Глава вторая Энергообеспечение сельского хозяйства………………..33
2.1. Преобразование солнечной энергии в биосфере………………..33
2.2. Виды энергии и ресурсы в сельском хозяйстве………………..36
2.2.1. Инфраструктура поставок энергии в сельском хозяйстве………………..36
2.2.2. Характеристики использования энергии………………..39
2.3. Топливно-энергетические ресурсы………………..41
2.4. Возобновляемые источники энергии………………..47
2.4.1. Низкопотенциальная энергия………………..49
2.4.2. Ветряная энергия………………..51
2.4.3. Малая гидроэнергетика………………..54
2.4.4. Солнечная энергетика………………..55
2.4.5. Геотермальная энергия………………..60
2.5. Биоэнергетика в энергообеспечении сельского хозяйства………………..61
2.5.1. Биотопливо………………..61
2.5.2. Биогаз………………..64
Глава третья Энергетический анализ деятельности предприятий………………..69
3.1. Общие положения энергетического анализа………………..69
3.2. Энергоемкость производства продукции………………..73
3.2.1. Технологическая энергоемкость………………..73
3.2.2. Оценка затрат человеческого трудам………………..77
3.2.3. Показатели эффективности использования энергетических ресурсов………………..80
3.3. Энергетический баланс предприятия………………..81
3.4. Особенности определения энергоемкости продукции сельского хозяйства………………..86
3.5. Энергетические затраты и защита окружающей среды………………..93
Глава четвертая Энергосбережение при производстве и распределении тепла………………..98
4.1. Качественное и количественное регулирование работы системы теплоснабжения………………..98
4.2. Когенерация тепловой и электрической энергии………………..100
4.3. Направления энергосбережени при производстве тепла………………..103
Глава пятая Сбережение электрической энергии………………..108
5.1. Энергосбережение в электрических сетях………………..108
5.1.1. Экономия электроэнергии в силовых трансформаторах………………..108
5.1.2. Потери электроэнергии в распределительных электросетях………………..110
5.1.3. Компенсация реактивной нагрузки………………..112
5.1.4. Направления энергосбережения в электрических сетях………………..117
5.2. Энергосбережение при преобразовании электрической энергии в механическую………………..118
5.3. Энергосбережение при преобразовании электрической энергии в оптическую………………..124
5.4. Мероприятия энергосбережения в электрических сетях………………..132
Глава шестая Факторы, влияющие на энергопотребление сельскохозяйственного производства………………..134
6.1. Временной ряд энергопотребления………………..34
6.2. Зависимость энергопотребления от параметров воздуха и скорости ветра………………..141
6.3. Зависимость энергопотреблени от объемов производства………………..145
6.4. Потери топливно-энергетических ресурсов………………..148
6.5. Динамическая энергоемкость продукции предприятий сельского хозяйства………………..153
6.6. Контроль и корректировка энергопотребления………………..159
Глава седьмая Повышение энергоэффективности зданий………………..175
7.1. Энергетический анализ зданий………………..175
7.2. Направления энергосбережения в зданиях и сооружениях………………..181
7.3. Мероприятия по энергосбережению в конструкциях зданий и сооружений………………..185
7.4. Мероприятия по энергосбережению в системах отопления и вентиляции воздуха в зданиях………………..188
7.5. Автоматическое регулирование потребления тепла в зданиях………………..193
Глава восьмая Энергетический анализ зданий хранилищ и теплиц………………..197
8.1. Энергетический анализ зданий хранилищ сельскохозяйственной продукции………………..197
8.1.1. Хранение сельскохозяйственной продукции………………..197
8.1.2. Тепловлажностный режим хранилища………………..198
8.1.3. Энергетический анализ технологии хранения сельскохозяйственной продукции………………..202
8.1.4. Направления энергосбережения в технологиях хранения………………..207
8.2. Энергетический анализ производства в теплице………………..210
8.2.1. Системы поддержания микроклимата в теплице………………..210
8.2.2. Система освещения теплицы………………..212
8.2.3. Энергетический баланс в теплице………………..214
8.2.4. Направления энергосбережения в теплице………………..218
Глава девятая Энергетический анализ в отраслях сельского хозяйства………………..221
9.1. Энергетический анализ производства продукции растениеводства………………..221
9.1.1. Производство продуктов растениеводства………………..221
9.1.2. Полная энергоемкость продукции растениеводства………………..223
9.1.3. Энергетическая эффективность производства продукции растениеводства………………..230
9.1.4. Направления энергосбережения в растениеводстве………………..235
9.2. Энергетический анализ производства продукции животноводства………………..239
9.2.1. Технологии производства продукции животноводства………………..239
9.2.2. Составляющие энергетических затрат в животноводстве………………..243
9.2.3. Энергоемкость продукции животноводства………………..246
9.2.4. Направления энергосбережения в животноводстве………………..252
Глава десятая Энергетический анализ и энергосбережение при эксплуатации машинно-тракторного парка………………..255
10.1. Энергетические средства производства сельскохозяйственных работ………………..255
10.2. Энергоемкость средств механизации производственных процессов………………..260
10.3. Факторы, влияющие на энергопотребление машинно-тракторного парка………………..263
10.4. Направления энергосбережения при эксплуатации машинно-тракторного парка………………..268
Глава одиннадцатая Информационные технологии в управлении энергосбережением в сельском хозяйстве………………..274
11.1. Точное земледелие………………..274
11.2. Системы оперативного учета и анализа работы мобильных агрегатов………………..281
11.3. Информационная энергетика в сельском хозяйстве………………..283
Глава двенадцатая Инструментальное обследование энергопотоков………………..289
12.1. Инструментальное обследование энергопотоков предприятия………………..289
12.2. Методы измерений потребления энергоресурсов………………..290
12.3. Приборное обеспечение измерений параметров энергопотоков………………..293
12.4. Учет тепловой энергии………………..295
12.5. Приборный учет электрической энергии………………..297
12.6. Тепловизионный контроль энергооборудования………………..301
12.7. Требования к портативным приборам для инструментального обследования………………..305
Глава тринадцать Энергетический аудит предприятий и технологий………………..311
13.1. Принципиальные основы аудита………………..311
13.2. Энергетический аудит предприятия………………..315
13.2.1. Основные определения, цели и задачи энергетического аудита………………..315
13.2.2. Предварительный энергоаудит………………..323
13.2.3. Энергоаудит первого уровня………………..326
13.2.4. Энергоаудит второго уровня………………..330
13.3. Анализ информации и разработка рекомендаций по энергосбережению………………..336
13.4. Заключение комиссии по проведению энергоаудита………………..339
Глава четырнадцатая Проведение энергоаудита в сельском хозяйстве………………..341
14.1. Структура информации о потоках энергии сельскохозяйственного предприятия………………..341
14.2. Полная энергоемкость производства продукции на сельскохозяйственном предприятии………………..348
14.3. Потенциал энергосбережения………………..354
14.4. Энергоемкость некачественной и невыпущенной продукции………………..360
Глава пятнадцатая Энергетический паспорт сельскохозяйственного предприятия………………..365
15.1. Структура энергетического паспорта………………..365
15.2. Энергетический паспорт поля………………..369
15.3. Сертификация энергопотребляющей продукции………………..384
Приложения………………..388
Литература………………..392
www.agroxxi.ru
Анатолий Иванович Колесников. Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях: учебное пособие
Основным источником энергии в народном хозяйстве России, несмотря на развитие ядерной энергетики и использование гидроэнергоресурсов, продолжает оставаться органическое топливо. По статистическим данным, за 1991 г. на тепловых электростанциях (ТЭС) производилось около 75% всей вырабатываемой электроэнергии, на гидроэлектростанциях (ГЭС) – 12%, на атомных электростанциях (АЭС) – 13%. За последние годы, вследствие снижения промышленного электропотребления, связанного с падением производства, уменьшилась общая выработка электроэнергии с перераспределением долей выработки в сторону более дешевых источников (доля ГЭС выросла до 20%, АЭС – до 15%).За прошедший период структура производства тепла для коммунальных целей практически не изменилась. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), промышленные и другие котельные в 1991 г. давали 68,9% общей выработки теплоты, используемой в народном хозяйстве; 31,8% теплоты производилось в индивидуальных водогрейных котельных и других нагревательных установках коммунально-бытового сектора, 1,7% – в электрокотлах, 4% – в теплоутилизационных установках.
Основным потребителем топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) ранее являлась промышленность. На ее долю приходилось 55% потребления; на коммунально-бытовой сектор – 31,5%; на транспорт – не более 9%; на сельское хозяйство – 5%. В настоящее время произошел спад потребления энергоресурсов в промышленности и сельском хозяйстве с увеличением доли потребления коммунально-бытового сектора.
Коэффициент полезного действия (КПД) современных конденсационных электростанций (КЭС) с энергоблоками мощностью 800—1200 МВт достигает 42—43%; КЭС малой мощности (5—7 МВТ) – не более 25%; теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии – 60—70%; стационарных дизельных двигателей – до 43%; карбюраторных автомобильных – не более 33%; современных газотурбинных установок – до 38—40%; комбинированных парогазовых установок – до 55%.
Стоимость производимой единицы электроэнергии в России в несколько раз превышает стоимость единицы тепловой энергии (размерности одинаковы) – для центральных регионов примерно в 5,5 раза. Это соотношение выше, чем в развитых странах Запада, поэтому использование электрической энергии в России для целей теплоснабжения считается дорогим и малодоступным.
Сопоставление КПД и коэффициентов полезного использования (КПИ) отечественных теплоиспользующих установок и систем с лучшими мировыми аналогами показывает, что удельные затраты энергоресурсов в России на выпуск единицы продукции в большинстве случаев выше лучших аналогичных зарубежных показателей в 2—3 раза. Если в 1988 г. энергоемкость внутреннего валового продукта (ВВП) России была в два раза выше, чем в США, то в настоящее время она превышает энергоемкость ВВП западных стран в 3,5—4,5 раза [2]. Эти показатели определяются не только технологическим отставанием, но и более суровыми климатическими условиями, которые вносят значительную постоянную составляющую в удельные характеристики энергозатрат на производство продукции, спадом уровня загрузки промышленного производства, возрастанием доли постоянной составляющей энергопотребления.
Известно, что доля отопительно-вентиляционной нагрузки в общем теплопотреблении предприятий машиностроительного, текстильного, пищевого, деревообрабатывающего профилей, ряда химических предприятий достигает 70—80%, нефтеперерабатывающих предприятий – около 50%. Снижение уровня загрузки предприятий приводит к тому, что возрастает доля этой постоянной составляющей энергопотребления в энергоемкости продукции. По результатам энергообследований одного из предприятий нефтехимической промышленности, загруженного на 25%, отмечено, что удельные энергозатраты за время перестройки в связи со спадом производства возросли в 2,5—3 раза. При аппроксимации зависимости удельных затрат на полную загрузку 1990-х гг. были получены результаты, соответствующие проектным показателям.
Предприятия, спроектированные по условиям энергоэкономичной работы на номинальных загрузках, при спаде производства имеют ухудшенные удельные показатели по энергозатратам.
В промышленной технологии имеются большие резервы энергосбережения. Исследования, выполненные на кафедре энергетики высокотемпературной технологии МЭИ [26], показали, что коэффициент полезного использования (КПИ) топлива в полном технологическом цикле производства стали (от добычи руды до выплавки стали) не превышает 5%; аналогичные показатели в производстве цветных металлов и строительных материалов. КПД нагревательных печей кузнечно-прессовых цехов машиностроительных предприятий обычно не превышает 5—10%. Не лучшее положение на многих производствах, применяющих в технологических процессах выпарные, перегонные, ректификационные и сушильные установки, моечные машины, гальванические ванны, обогреваемые паром, бассейны для пропаривания древесины.
Приведенные выше показатели энергоэффективности работы отечественной промышленности и объектов коммунального назначения свидетельствуют о том, что необходимо много работать для их улучшения.
Ухудшение экологической обстановки в стране также диктует необходимость снижения энергопотребления, так как энергетика, промышленность и коммунальное хозяйство являются одними из основных источников загрязнения окружающей среды [46].
В 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Бразилия) прошла международная конференция ООН по проблемам окружающей среды и развитию. Участники конференции пришли к выводу, что в ближайшие четыре десятилетия (с момента проведения конференции) на земном шаре может произойти экологическая катастрофа, если человечество не примет экстренных мер по усовершенствованию существующих способов производства. Природа способна воспроизводить изъятые у нее биоресурсы, если изымается не более 1% имеющегося их количества. Сделанные оценки показывают, что этот барьер превзойден уже примерно в десять раз. По данным на начало последнего десятилетия, запасов угля (при существующих темпах потребления и технологии) могло хватить на период от 100 лет (США) до 1000 лет (страны СНГ), нефти – от 36 до 100 лет и газа – от 32 до 60 лет.
На долю России приходится около 30% мировых запасов органического топлива. Из общего количества добываемой нефти в 1998 г. экспортировалось 42% (120 млн т), природного газа в 2002 г. – 37% (193,1 млрд м3), тем самым обеспечивались в виде налогов валютные поступления в казну государства. (Для притока валютных поступлений расход газа внутри страны экономится.)
В условиях ожидаемого подъема производства предполагается увеличивать объемы выработки тепловой и электрической энергии преимущественно за счет увеличения доли сжигаемого твердого топлива.
Увеличение производства в несколько раз без качественного изменения технологии (в том числе энергогенерации и энергоиспользования), организации производства и распределения продукции и услуг (в том числе коммунальных) может привести к катастрофическим последствиям.
Не менее катастрофичная ситуация с пресной водой. Из общего количества воды на земле (1400 млн км3) на долю пресной воды приходится 4 млн км3, из них 0,01% доступно для полезного пищевого использования. Значительная часть пресной воды находится в виде ледников, арктических и антарктических льдов.
Промышленность потребляет 30% всей пресной воды (табл. 1), расходуемой на хозяйственные цели, из них 45% расходуется в теплоэнергетике. На переработку 1 т нефти затрачивается от 10 до 40 м3 воды; на производство 1 т стали из железной руды – до 150 м3; 1 т стального проката – 20—30 м3; 1 т целлюлозно-бумажной продукции и синтетических волокон – до 500 м3.
Таблица 1
Показатели водопотребления и водоотведения в Российской Федерации в 1998 г., млн м3 [46]
В целом по России суммарный забор свежей воды из водоисточников в средний по водности год составляет около 3% общих водных ресурсов. Однако на некоторых бассейнах рек величина водозабора достигает 50% и более (бассейн Кубани – 111%; Дона – около 50%; Урала – 75% речного стока 95%-ной обеспеченности). При этом в указанных бассейнах наиболее значительно безвозвратное водопотребление по отношению к водным объектам, которое достигает близких к критическим значений, что указывает на возможность дефицита воды в экстремально маловодные годы [46].По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1998 г. сократился по сравнению с 1997 г. на 2,9 км3 и составил 87,3 км3.
По данным 1980 г., общее мировое количество сточных вод составило 500 км3/г, из них 70% загрязнено термально и 30% химически активными веществами. Из всех загрязненных сточных вод 8,5% дает теплоэнергетика, 82% – промышленность (в России – 70%), около 8% – коммунально-бытовой сектор и 1,5% – сельское хозяйство.
В сложившейся ситуации затраты за водопользование становятся весомой составляющей в затратах промышленных и коммунально-бытовых предприятий.
Осложняется экологическая обстановка, обусловленная загрязнением атмосферы. По данным за 1987 г., в СССР в атмосферу выбрасывалось 100 млн т загрязнений. Из них на долю предприятий энергетики приходилось 26%, на автотранспорт – 36,9%, на предприятия черной металлургии – 7%.
Степень очистки газообразных выбросов от золы в России достигает 75%, от вредных газообразных примесей – 30% (в ФРГ – 86%). Вблизи крупного металлургического предприятия содержание пыли выше нормативов в 18 раз, окиси углерода – в 15 раз, оксидов азота – в 18 раз.
Плата за вредные экологические выбросы пока еще незначительна, но она постепенно возрастает. На предприятиях энергетики и коммунального хозяйства начинают принимать меры по снижению сбросов хлоридов, образующихся в системах химической очистки воды. Энергосбережение влияет на состояние экологии.
Энергоресурсосбережение способствует снижению издержек производства и себестоимости производимых продуктов и услуг, повышению конкурентоспособности отечественных товаров, является ключевым звеном реформирования жилищно-коммунального хозяйства России.
Энергосбережение – это экономия топливно-энергетических ресурсов и связанных с ними затрат при производстве продукции и услуг, получаемая при соблюдении технологических параметров, обеспечивающих их высокое качество, отвечающее требованиям нормативов и стандартов. Решается правовыми, организационными, научными, производственными, техническими и экономическими методами, направленными на эффективное использование топливно-энергетических ресурсов и вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
Получение экономии энергоресурсов и связанных с ними затрат достигается:
• применением более энергоэкономичных технических решений, в том числе на основе последних достижений науки и техники;
• повышением тепловой защиты жилых, общественных, производственных, сельскохозяйственных и складских зданий и сооружений;
• организацией технологических процессов, в которых энергопотребляющее и энергопреобразующее оборудование эксплуатируется в оптимальных (обычно номинальных) режимах;
• снижением постоянных составляющих энергозатрат, не связанных непосредственно с производством продукции и услуг;
• обеспечением качественных ремонтов и обслуживания энергопотребляющего оборудования и систем, поддержанием его в исправном состоянии;
• вовлечением в процесс энергосбережения субъективных факторов, заинтересовывая обслуживающий энергетический и технологический персонал предприятий и потребителя в экономии энергоресурсов.
В сфере теплоснабжения складывается ситуация, для которой характерны следующие негативные факторы:
• во-первых, отсутствие у производителей тепла побудительных стимулов внедрять измерительные системы и энергосберегающее оборудование, так как за потери теплоты расплачивается потребитель;
• во-вторых, продолжающийся рост стоимости теплоты и отсутствие стимулов экономии при оплате за фактически потребленные ресурсы ведут к увеличению неплатежеспособного спроса на них со стороны потребителя. Все это способствует перерасходу энергоресурсов, образованию задолженности потребителя за уже поставленную и использованную теплоту и как следствие – возникновению трудностей с поддержанием теплофикационных систем в рабочем состоянии, включая проблему закупок топлива и электроэнергии;
• в-третьих, потребитель, не оснащенный приборами, регистрирующими энергопотребление, не имеющий прямой связи между объемами энергопотребления и оплатой за них, в свою очередь, мало заинтересован в энергосбережении.
Проблема энергоресурсосбережения в промышленности и ЖКХ России весьма актуальна.
На решение этой проблемы была направлена Федеральная целевая программа «Энергосбережение России», в том числе подпрограмма «Энергоресурсосбережение в ЖКХ на 2000—2005 гг.». Функции государственного заказчика по программе энергоресурсосбережения в ЖКХ до марта 2004 г. осуществлялись Госстроем России, а затем Министерством промышленности и энергетики (Федеральным агентством по строительству и ЖКХ). Общую политику по Российской Федерации в области энергосбережения курирует также Госэнергонадзор.
В процессе энергосбережения важное место отводится энергоаудиту (энергетическому обследованию), в задачу которого входит проведение обследования предприятий и энергоресурсопотребляющих систем с целью получения объективной оценки эффективности использования энергоресурсов и разработки рекомендаций по ее повышению.
Повышение цен на энергоносители делает задачу энергосбережения экономически актуальной. Необходимо использовать все полезное, накопленное в прошлые годы, применять последние технические достижения в области энергосбережения. Развитие техники на новом уровне возвращает интерес к ранее забытым техническим решениям по энергосбережению – они становятся экономически востребованными.
1. Как распределяются объемы вырабатываемой электроэнергии и теплоты по источникам генерации?
2. Назовите примерные цифры запасов TЭP и воды; опишите структуру их потребления в ЖКХ и промышленности.
3. Какие резервы экономии энергоносителей (в %) можно найти в народном хозяйстве России?
4. Как распределяются водные ресурсы по отраслям промышленности?
5. Как влияют промышленность и транспорт на состояние атмосферного воздуха?
6. Как энергосбережение сказывается на снижении вредных выбросов и на экологии?
7. Что может стимулировать экономию энергии у населения?
8. Перечислите основные пути экономии энергоресурсов на предприятиях промышленности и у населения.
9. Какие государственные органы организуют и контролируют энергосбережение?
thelib.ru