Белов С.А., независимый эксперт
Затратына энергоснабжение являются существенной частью себестоимости конечногопродукта многих производственных предприятий. Сегодня цены на энергоносителипостоянно растут, доля стоимости топлива в тарифах на электроэнергию и теплосоставляет 50-60%. Таким образом, одной из первоочередных задач для бизнесастановится повышение энергоэффективности производства.
Идеяэнергоэффективности далеко не нова. Энергетический кризис 1973 года подтолкнулразвитые страны Запада к пересмотру своей энергетической политики, в результатечего развитие энергосберегающих технологий стало одним из ее приоритетныхнаправлений. Так, в западных странах энергоэффективность давно является однимиз основных принципов ведения бизнеса и поддержания конкурентоспособностисобственной продукции за счет снижения затрат на энергоресурсы.
В2009 году энергоэффективность также стала одним из основных направлениймодернизации экономики России: в ноябре был принят новый закон обэнергосбережении, а правительством поставлена цель — снизить энергоемкостьэкономики на 40%. Анализ энергосберегающего опыта развитых стран позволяетвыделить пути снижения энергоемкости производства.
Полезный эффект масштаба
Оченьчасто в случае удаленности поселков или производств от линий электропередач илипросто в ситуации нехватки энергии для обеспечения нужд бизнеса и населенияостро встает вопрос не только об экономии покупной энергии, но и о генерациисобственной. Решение данной проблемы находится в сфере малой энергетики.
На50-70% территории России нет централизованного энергоснабжения. Недостатокэнергии восполняют до 50 тысяч малых электростанций суммарной мощностью в 17млн. кВт, что составляет 8% от общей установленной мощности России. Однако длясравнения в США доля малой энергетики в общем объеме энергомощностей составляет10%, в Испании – 16%, а в Германии целых 25%.
Программыстроительства энергоблоков малой мощности активно стимулируются в США, вВеликобритании и других странах Евросоюза. В частности, в США по прогнозу до2020 года планируется ввести 300 млн. кВт установок малой мощности. В 2009 годуразвитие локальной энергетики получило активную государственную поддержку и вРоссии: государственный проект «Малая комплексная энергетика»является одним из приоритетных в области повышения энергоэффективностиэкономики страны.
Нетребуя сверхвысоких инвестиций, малые генераторы окупаются за 1-4 года, чтостановится привлекательным для инвесторов. И не только в рентабельности дело.
Малая эффективность
Малыеэнергетические установки обладают высокой эффективностью работы. В частности, самыйбольшой газовый двигатель J920 производства GE Jenbacher, предприятияамериканского энергетического гиганта General Electric, при мощности 9, 5 МВтобладает КПД по выработке электроэнергии на уровне 48, 7%. В режиме когенерации(одновременная выработка тепловой и электроэнергии) его КПД возрастает до 90%.Причем тот же двигатель J920 позволяет понизить выбросы углекислого газа на 1500 тонн в год, что равносильно загрязняющим выбросам 800 автомобилей, а это всвою очередь позволяет снизить компенсацию за выброс вредных веществ ватмосферу.
Вкачестве целесообразности применения установок малой мощности можно привестиопыт зарубежных университетов. В частности, в университете города Данди вШотландии был установлен энергоблок из трех двигателей GE Jenbacher на природномгазе. Интеграция установки в энергосеть университета позволила обеспечить более98% его нужд в электроэнергии и 50% — в тепловой энергии, а суммарный КПДсоставил до 74%.
Одинмалый генератор мощностью 9, 5 МВт способен удовлетворить потребности в энергииприблизительно 18, 500 домохозяйств, что соответствует размерам небольшогогорода. На сегодняшний день энергетические установки малой мощностиустанавливаются в Европе повсеместно.
Решение по науке
Всесовременные электростанции, в том числе и малой мощности, работают поклассическому термодинамическому циклу, предложенному в середине XIX векаинженером и физиком Уильямом Ренкиным. Данный цикл подразумевает преобразованиетепла в работу с помощью водяного пара.
Можноусердно регулировать процессы работы предприятия, добиваясь сокращения расходовна 1-2%, однако может быть достаточно одного высокотехнологичного решения, котороепозволит снизить издержки на все 10%. Одним из наиболее эффективных решений поэнерго- и ресурсосбережению на ТЭС всех типов в мировой практике признанаоптимизация энергопотребления для собственных нужд электростанции.
Однойиз последних разработок в данной сфере является установка на газовых турбинахоборудования для утилизации тепла, уходящего в атмосферу вместе с продуктами сгорания(так называемое сбросовое тепло). Такое оборудование позволяет получатьэлектричество и тепло даже из сбросовых газов. Разработанная инженерами GeneralElectric, концепция данной технологии заключается в интеграции органическойрабочей жидкости в классический цикл Ренкина. Это позволяет получатьдополнительную электроэнергию и даже ограничить объем выбросов вредных веществв атмосферу. Например, интеграция подобного цикла на «большой» турбине смощностью 43, 53 МВт и КПД 33, 3% позволяет получить 15, 6 МВт дополнительноймощности, а суммарный КПД составит 45, 2%.
Технологияорганического цикла применяется и на малых двигателях GE Jenbacher, позволяязначительно снизить операционные затраты и выброс загрязняющих веществ.Примером может послужить интеграция новой технологии в Словении в городеЛендава на электростанции, использующей в качестве топлива биогаз. Оборудованиетрех двигателей GE Jenbacher c органическим циклом установкой утилизациисбросового тепла CO.rA позволило увеличить эффективность работы на 5%.
Топливная независимость
Ещеодним из преимуществ таких малых станций является их «всеядность» вотношении топлива: в его качестве, помимо природного газа, могут выступатьпопутный нефтяной газ, получаемый в процессе разработки месторождений, биогазыпобочных продуктов сельского хозяйства, свалочный газ, а также самые различныевиды биогазов. Такая топливная «гибкость» позволяет устанавливатьмалые энергоблоки в труднодоступных регионах и снижать зависимость отобщедоступной газовой трубы или других видов энергоресурсов, за доставкукоторых потребителю приходится платить дополнительно.
Кпримеру, угольный метан обладает высоким потенциалом по замене природного газав роли топлива для малых электростанций. По данным специалистов Университеташтата Монтана (США), мировые запасы угля составляют 89, 9 – 259, 6 трлн. куб.м. Являясь почти полноценной альтернативой природному газу, метан началразрабатываться в 90-е года XX века. По оценкам экспертов, при текущем уровнеутилизации метана в 75-80 млрд. куб. м в год тенденция к росту утилизацииугольного метана сохранится, и к 2020 году мировая добыча метана с угольныхпластов достигнет 100-150 млрд. куб. м.
Вэтом году преобразование угольного метана в электроэнергию началось и в России:в середине февраля в Кемеровской области были запущена первая электростанция, работающаяна угольном метане. Генерация электроэнергии из метана осуществляется припомощи газопоршневых двигателей GE Jenbacher.
Эффективный выбор
Учитываяэффект масштаба, увеличение доли генераторов малых мощностей в общемэнергомощностном балансе России позволит значительно снизить потреблениеэнергоресурсов и выбросы вредных веществ. Это в свою очередь позволит ипредприятиям снизить себестоимость продукции и направлять больше средств на инновациии развитие.
Существуетмножество и других способов повысить энергоэффективность Российской экономики:от увеличения доли ветряков и других видов альтернативной энергетики вэнергомощностом балансе до использования энергосберегающих ламп при промышленномосвещении и в быту. Очевидно, что повышение энергоэффективности должно идти повсем направлениям.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.i-mash.ru