Технические направления эффективного использования энергии
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности
РЕФЕРАТ
По дисциплине: Основы энергосбережения
На тему
Технические направления эффективного использования энергии
Студент
ФМ, 1-й курс, ДКП-1
А.О. Холодинская
Проверил
ассистент С.В. Некраха
МИНСК 2012г.
Содержание
Введение
. Основные технические направления энергосбережения в Республике Беларусь
. Энергосберегающие технические системы и оборудование
.1 Тепловые насосы
.2 Низкотемпературные отопительные котлы
.3 Регулируемые электроприводы
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Энергетика является технической основой современной цивилизации. Ее развитие напрямую определяет уровень, масштабы и темпы социально-экономического развития страны, а также ее безопасность. За последние 20-30 лет такие государства, как Швеция, Япония, Германия достигли серьезных успехов в решении задачи рационального использования энергетических ресурсов, большинство из которых являются принципиально исчерпаемыми. В результате оказалось, что Беларусь тратит энергии в 2-4 раза больше этих стран. В связи с этим, остро стоит вопрос о стратегии энергетического развития страны.
Сегодня значение энергосберегающей политики для Беларуси трудно переоценить. В условиях, когда значительная часть республиканского бюджета расходуется на закупку энергоносителей, эффективное использование топливных и энергетических ресурсов является одним из важнейших приоритетов государственной стратегии развития. Беларусь импортирует около 85% энергоносителей. Учитывая высокую стоимость энергетических ресурсов, очевидно, что Беларуси необходимо следовать в двух направлениях: снижать расход топлива в большой энергетике и рационально использовать уже выработанную энергию. Каким образом это сделать? Разработка и реализация инновационных и инвестиционных проектов, ориентированных на техническое переоснащение и модернизацию производств, внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий, развитие малой и альтернативной энергетики позволит свести к минимуму энергетическую зависимость Беларуси. Применяя современные энергосберегающие технологии, можно выиграть на снижении стоимости эксплуатации зданий и, соответственно, затрат на энергоресурсы.
1.Основные технические направления энергосбережения в Республике Беларусь
Одним из способов уменьшить влияние человека на природу является увеличение эффективности использования энергии. В самом деле, современная энергетика, основанная в первую очередь на использовании ископаемых видов топлива (нефть, газ, уголь), оказывает наиболее массивное воздействие на окружающую среду. Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресурсов и заканчивая их сжиганием для получения тепла и электроэнергии - все это весьма пагубно отражается на экологическом балансе планеты. Наконец, именно "ископаемая" энергетика ответственна за проблему изменения климата, связанную с увеличением концентрации парниковых газов.
Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям. При этом их внедрение, помимо очевидных экологических плюсов, несет вполне реальные выгоды - уменьшение расходов, связанных с энергетическими затратами.
Энергосбережение сейчас становится одним из приоритетов политики государства. И дело здесь даже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматическом экономическом факторе.
По данным специалистов, доля энергозатрат в себестоимости продукции достигает 30-40%. Одной из основных причин такого положения являются устаревшие энергорасточительные технологии, оборудование и приборы. Очевидно, что снижение таких издержек позволяет повысить конкурентоспособность бизнеса.
До 75% всей потребляемой электроэнергии на производствах используется для приведения в действие всевозможных электроприводов. Как правило, на большинстве отечественных предприятий установлены электродвигатели с большим запасом по мощности в расчете на максимальную производительность оборудования, несмотря на то, что часы пиковой нагрузки составляют всего 15-20% общего времени его работы. В результате электродвигателям с постоянной скоростью вращения требуется значительно (до 60%) больше энергии, чем это необходимо.
По данным европейских экспертов, стоимость электроэнергии, потребляемой ежегодно средним двигателем в промышленности, почти в 5 раз превосходит его собственную стоимость.
В связи с этим к основным техническим приоритетам деятельности в области энергосбережения относятся:
1)повышение эффективности работы генерирующих источников за счет внедрения парогазовых и газотурбинных технологий, увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении, преобразования котельных в мини-ТЭЦ, оптимизация режимов работы энергоисточников и распределения нагрузок энергосистемы;
2)модернизация и повышение эффективности работы котельных за счет перевода паровых котлов в водогрейный режим, модернизации тепловой изоляции оборудования котельных и тепловых сетей; отбора дутьевого воздуха с верхней части здания котельных; установки экономайзеров и других теплообменников для утилизации ВЭР, оснащения котлов автоматикой контроля процессов сжигания и регулирования, установки аккумуляторов теплоты и др.;
3)внедрение котельного оборудования,работающего на горючих отходах производства, сельского и лесного хозяйства, деревообработки;
4)снижение потерь и технологического расхода энергоресурсов при транспортировке тепловой и электрической энергии, природного газа, нефти и нефтепродуктов;
5)создание технических условий для максимальной передачи нагрузок от котельных любых ведомств на ТЭЦ со стоимостью тепловой энергии для владельцев котельных на уровне ее себестоимости на ТЭЦ;
6)замена отопительных электрокотельных на топливные котлы (преимущественнона местных видах топлива, горючих отходах), а также перевод всевозможных электросушильных установок и нагревательных печей на топливоиспользующие установки;
7)внедрение автоматических систем регулирования потребления энергоносителей в системах отопления, освещения, горячего и холодного водоснабжения и вентиляции жилых, общественных и производственных помещений, в технологических установках всех типов;
8)дальнейшее развитие системы учета всех видов энергоносителей, включая учет их расхода на отопление жилых помещений, а также внедрение многотарифных счетчиков энергии;
9)максимальная утилизация тепловых вторичных энергоресурсов в технологических процессах, системах отопления и горячего водоснабжения промышленных узлов и отдельных городов и населенных пунктов;
11)разработка и внедрение технологии использования бытовых отходов и мусора для топливных целей;
12)внедрение теплонасосных установок на промышленных предприятиях, в централизованных и индивидуальных системах отопления;
13)экономически целесообразное внедрение ветро-, гелио- и других нетрадиционных источников энергии;
14)разработка и внедрение технологии получения топлива для дизельных установок из метанола и рапсового технического масла;
15)децентрализация систем энергообеспечения потребителей теплом, топливом, сжатым воздухом с малыми нагрузками и резкопеременными режимами работы;
16)максимальное снижение энергозатрат в жилищно-коммунальном хозяйстве путем внедрения регулируемых систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, освещения и утилизации тепла вентвыбросов, сточных вод, использования энергоэффективных строительных материалов, конструкций, гелиоподогревателей;
17)совершенствование технологии брикетирования торфа. [1]
Эффективность проводимой государственной политики в сфере энергосбережения подтверждается следующими результатами:
·рост ВВП РБ с 1995 г. по 2008 г. составил 225%, при росте показателя валового потребления ТЭР - 101%;
·энергоемкость белорусской экономики снизилась с 0,78 кг нефтяного эквивалента (н. э.) на 1$ ВВП по паритету покупательной способности (ППС) в 1991 г. до 0,32 кг н. э./1$ ВВП в 2008 г.
·Для сравнения в 2005 г. в РФ энергоемкость составляла 0,42 кг н. э./1$ ВВП.
·Снижение энергоемкости экономики РБ в 2003-2008 гг. составило 25%.
·По результатам 2008 г. в сфере энергоэффективности были достигнуты следующие показатели:
·снижение энергоемкости ВВП составило 8,4% при росте ВВП на 10%;
·выполнение отраслевых программ по энергосбережению за 2008 г. позволило сэкономить 1,78 млн т у. т. на сумму 5,97 млрд руб. РФ;
·доля ТЭР в общих затратах в среднем по промышленности снизилась с 12,2% до 11,3%;
·внедрено 24 крупных энергоэффективных проекта;
·введено в эксплуатацию 5 мини-ТЭЦ суммарной мощностью 6,9 МВт;
·финансирование энергосберегающих мероприятий и программ составило 30,17 млрд руб. РФ;
·в рамках надзора за рациональным использованием ТЭР проведено 1914 проверок;
Проект предусматривал модернизацию систем освещения и теплового хозяйства, утепление ограждающих конструкций зданий и замену окон, реконструкцию котельных и оптимизацию теплоснабжения объектов социальной сферы. Общий объем финансирования составил 40,4 млн долларов, в том числе 22,6 млн долларов за счет кредитных ресурсов Международного банка реконструкции и развития (МБРР). Всего по проекту было реконструировано 674 объекта. В поддержку этого проекта был выделен грант правительства Японии в размере 0,996 млн долларов. Грантовые средства были направлены на строительство котельного модуля мощностью 5 МВт на древесном топливе на котельной поселка Боровляны и разработку стандарта Республики Беларусь на выбросы от котельных, работающих на древесном топливе. В 2009 году в рамках реализации региональных программ энергосбережения запланировано внедрение 139 котлов, работающих на местных видах топлива, суммарной мощностью 170,4 Гкал/час, в том числе 69 котлов с механизированной топливоподачей. За январь-сентябрь 2009 г. внедрено 85 котлов суммарной мощностью 115,3 Гкал/час
Продолжается работа по пропаганде рационального потребления топливно-энергетических ресурсов.
энергосбережение отопительный осветительный тепловой насос
2. Энергосберегающие технические системы и оборудование
Для устойчивого экономического развития страны должна быть обеспечена энергетическая поддержка, которая включает в себя также экологический аспект. В ближайшее время в промышленности Республики Беларусь необходимы существенные структурные перестройки, требующие значительных инвестиций, которые должны быть направлены, в первую очередь, на более рациональное и эффективное использование тепловой энергии. Этот вопрос актуален в первую очередь по той простой причине, что климат в нашей стране относительно холодный, а это значит, 25-30 % энергии тратится на обогрев помещений. Чтобы использовать ее рационально, необходимо детально проанализировать современные технологии, направленные на снижение энергозатрат, отдав предпочтение наиболее эффективным.
Развитие и применение той или иной энергетической технологии могут стимулировать и последние международные договоренности, направленные на стабилизацию и уменьшение выбросов "парниковых" газов, в первую очередь, Монреальский и Киотский протоколы. Так, серьезные ограничения, введенные для радикального уменьшения эмиссии фреонов, являются реальной мотивацией отказа от использования фреонов в системах охлаждения и нагрева. С одной стороны, это стимулирует развитие компрессионных тепловых машин, где используются естественные рабочие тела. С другой, открывает "нишу" для химических и сорбционных тепловых машин, которые могут сыграть большую роль в уменьшении выбросов "парниковых газов", а также привести к значительной экономии органического топлива за счет использования тепловых отходов энергетики, различных промышленных производств, жилищно-коммунального хозяйства и природных источников низкотемпературного тепла.
2.1 Тепловые насосы
Одним из наиболее эффективных решений вышеуказанных проблем является использование тепловых насосов. Тепловой насос - это термодинамическая система, позволяющая трансформировать теплоту с низкого температурного уровня на более высокий. Данные машины предназначены для получения горячих воды и воздуха, используемых для отопления и горячего водоснабжения. Необходимым условием для их применения является наличие низкотемпературного источника теплоты, непригодного по своим температурным параметрам для обогрева окружающей среды. В настоящее время в мире определилось два основных принципиальных направления в развитии тепловых насосов: парокомпрессионные тепловые насосы (далее - ПТН) и сорбционные (аб/адсорбционные) тепловые насосы (далее - АТН).
По низкотемпературному источнику теплоты и нагреваемой среде ПТН делятся на типы: "вода-вода", "воздух- вода", "воздух-воздух", "вода-воздух", "грунт-вода", "грунт-воздух". По типу используемого компрессорного оборудования - на спиральные, поршневые, винтовые и турбокомпрессорные. По виду привода компрессора - на электроприводные, с приводом от двигателя внутреннего сгорания, газовой или паровой турбины.[3]
В мире по прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля грунтовых тепловых насосов в теплоснабжении составит 75 %. Общий объем продаж выпускаемых за рубежом грунтовых тепловых насосов составляет 125 млрд долларов США, что превышает мировой объем продаж вооружений в 3 раза. Основным теплообменным элементом системы сбора низкопотенциального тепла грунта грунтовых тепловых насосов, используемых для обогрева и кондиционирования зданий, являются вертикальные теплообменники коаксиального типа, расположенные снаружи по периметру здания. Эти теплообменники представляют собой скважины глубиной от 30 до 50 м каждая, устроенные вблизи дома.
Поскольку режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, система горячего водоснабжения оборудована баками аккумуляторами.
Различные комбинации видов источников низкопотенциального тепла и приемников высокопотенциального тепла дают большое разнообразие типов теплонасосных установок. Например, установка может использовать для отопления помещения тепло грунтовых вод, а для горячего водоснабжения - тепло естественного водоема. Морская вода и наружный воздух могут применяться в качестве источников и приемников тепла (кондиционеров).
Помимо широко используемых парокомпрессионных электрических тепловых насосов применяются также неэлектрические сорбционные тепловые насосы АТН (абсорбционные и адсорбционные). АТН делятся на два основных вида - водоаммиачные и солевые. В водоаммиачных АТН абсорбентом является вода, а хладагентом - аммиак. В солевых машинах абсорбентом является водный раствор соли, а хладагентом - вода. В мировой практике используют преимущественно солевые АТН.[3]
При регенерации путем сжигания природного газа сорбционные устройства охлаждения могут быть экологически более чистыми только в исключительных случаях, поэтому для уменьшения выбросов вредных веществ целесообразно развивать компрессионные устройства с высоким холодильным коэффициентом (ХК 4). Сорбционные тепловые насосы с коэффициентом усиления КУ(COP)1 являются и экологически более чистыми и экономически более выгодными, чем газовые нагреватели. При КУсорб =1,7 потребление природного газа уменьшается на 41 %, а при КУсорб = 1,5 - на 33 %, что представляет большой практический интерес.
Сорбционные реверсивные тепловые насосы (теплота + холод) позволяют получить от 20 до 30 кВт/м3 тепловой энергии и до 5 кВт холода на кубический метр сорбента. Такие тепловые насосы экономят до 15-20 % первичной энергии (топлива) для производства электричества, теплоты и холода.[4]
Для эффективной реализации преимуществ использования АТН необходимо осуществить программу модернизации пара котельных установок и промышленных печей, добавив к ним неэлектрические сорбционные тепловые насосы, что позволит на 20-30 % уменьшить потребление первичного топлива (газ, мазут, дрова, торф и т. д.) при сохранении той же производительности энергетического оборудования. Данная модернизация обойдется значительно дешевле, чем дополнительное строительство котельных установок и печей, поскольку нет необходимости в осуществлении капитального строительства.