МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Иркутский государственный технический университет
Кафедра электроснабжения и электротехники
Реферат
на тему: «Проблемы энергосбережения в системах электроснабжения»
Выполнил: Яцель М.Ю.
Принял: Степанов В.С.
Иркутск 2011 г.
Введение
Казалось бы, что такое энергосбережение, хотя бы в общих чертах представляет себе любой человек. Но осознание важности рационального использования имеющихся энергетических ресурсов, как правило, легко дается лишь в теории, когда же дело доходит до практики, то даже описание отрицательных последствий бесхозяйственного отношения к природным ресурсам редко оказывается побудительным мотивом для руководителей предприятий, чиновников и просто людей, привыкших жить сегодняшним днем. И это, в принципе, несложно понять, ведь под энергосбережением подразумевается целый ряд организационно-правовых, производственно-технических и научных мероприятий, обеспечивающих экономное использование энергоресурсов. И такая инертность оказывается главной причиной их нерационального использования.
Сейчас очень важно правильно подойти к вопросам производственного энергосбережения, поскольку именно промышленность является самым активным пользователем электроэнергии. Но также следует повышать общую культуру населения, касающуюся экономного расхода энергии, – несознательное отношение к энергосбережению ведет к значительным, но ничем не обоснованным тратам.
К сожалению, чиновники, руководствующиеся тактическими соображениями, видят, что на энергосбережении можно спекулировать. Но когда речь поднимается вопрос о финансировании соответствующих программ, они уходят от ответа, сводя все к малым платежам, поступающим от населения. Однако такой подход порочен, так как усугубляет ситуацию, и задачей каждого человека является внедрение, по мере его сил, в жизнь энергосберегающих технологий, способствующих процветанию всей нашей планеты.
Энергетическая стратегия России
Одним из основных движущих факторов в современной экономике является эффективность использования энергоресурсов, а именно рациональность использования природных, прежде всего топливных ресурсов, то есть энергосбережение. Рост населения мира и связанный с этим рост промышленности усиливает спрос на данные природные ресурсы, а их добыча усложняется. Для освоения и добычи углеводородов необходимо вкладывать все более существенные ресурсы и удорожание нефти и газа — естественный и далеко не завершенный процесс. В соответствии с «Энергетической стратегией», необходимым условием поддержания заданных темпов экономического развития страны является снижение энергоемкости экономики в 2 раза. По оценкам ИСЭМ СО РАН этот показатель навряд ли превысит значение 1,7, а Мировое энергетическое агентство вообще дает низкую цифру — 1,4. Из последнего следует, что к 2020 г. огромные различия по энергоемкости между РФ и развитыми странами останутся почти неизменными.
Энергоемкость российского ВВП превышает показатели развитых стран в 2,3-2,5 раза и почти вдвое — среднемировой уровень. Применение энергосберегающих технологий может уменьшить нынешний расход энергоресурсов в стране на 40-48%, или на 360-430 млн. т условного топлива, в год. Искусственная дешевизна природного газа и связанный с этим диспаритет цен на топливо стали причиной неоправданно высокой газовой составляющей в структуре энергетического баланса страны. Доля газа в производстве энергетических ресурсов увеличилась с 40,1% в 1990 г. до 51% в 2003 г. при снижении доли нефти до 32,5% и угля до 13,1%.
По мнению членов НП «Российское газовое общество», неоправданно высокая доля газа в энергетическом балансе опасна по условиям текущей надежности и долгосрочной устойчивости энергоснабжения потребителей, поскольку поставки газа на 85% обеспечиваются из одного района по сетям протяженностью тысячи километров. Особенно опасно это для европейских районов страны, где доля газа в общем энергопотреблении составляет 58%, а в обеспечении топливом электростанций и котельных — соответственно 74 и 78%.
Экспертные оценки показывают, что Россия обладает гигантским потенциалом по сокрещению потерь ресурсов и энергосбережение существенный скрытый резерв роста экономики. В цифрах данный ресурс оценивается в более чем 40% от общего энергопотребления (400-500 млн т.у.т. в год). Одна треть потенциала сосредоточена в отраслях ТЭК, другая треть — в промышленности и стройиндустрии, и четверть — в ЖКХ. Чрезвычайно важно подчеркнуть, что реализация указанного потенциала сопряжена с существенными затратами и не ограничивается простыми мероприятиями. По данным «Энергетической стратегии», 20% потенциала энергосбережения можно реализовать при затратах до 15 $/т.у.т., что сопоставимо с ценой топлива. Самые дорогие мероприятия обойдутся в сумму более 60 $/т.у.т. (15% потенциала энергосбережения). Основная часть мероприятий потребует затрат от 15 до 60 $/т.у.т. Таким образом, необходимы значительные целевые инвестиции. То есть энергосбережение — это удел богатых.
В Сибирском отделении с 2000 г. функционирует Научно-координационный Совет СО РАН по энергосбережению. Его задачи — реализация программ энергосбережения и формирование Демонстрационной зоны высокой энергоэффективности. Целевая программа СО РАН по энергосбережению, в отличие от подавляющего большинства аналогичных программ в других отраслях, имеет постоянную финансовую поддержку. Это позволяет, с привлечением дополнительных внебюджетных средств, разрабатывать новые энергоэффективные технологии и осуществлять энергосберегающие мероприятия. К сожалению, и здесь явно проявляются все те же известные проблемы, прежде всего, отсутствие экономических стимулов к энергосбережению в бюджетных организациях. Другая типичная проблема, характерная для инновационной деятельности в России, — трудность практической реализации научно-технических разработок, особенно при попытке массового распространения. Снова приходится говорить о крупных заделах и высоком научно-техническом потенциале, нежели о конечном результате. А заделы Сибирского отделения по разработкам в области энергосберегающих технологий действительно впечатляющие и хотелось бы некоторые из них перечислить:
системы автоматизированного учета и регулирования потребления энергоресурсов;
теплосчетчики и расходомеры;
лаборатории энергоаудита и метрологического обеспечения;
газоанализаторы и системы контроля горения; АСУ тепловых станций;
каталитические генераторы тепла;
плазменный поджиг;
разнообразные плазмохимические технологии;
системы сжигания углей ультратонкого помола и водоугольных суспензий;
термические и каталитические методы переработки отходов;
парокомпрессионные и абсорбционные тепловые насосы;
методы глубокой переработки углей и нефтепродуктов;
термические, каталитические и другие методы очистки воды и воздуха;
вихревые и радиационные методы очистки дымовых газов;
энергосберегающие источники света; т
еплосберегающие покрытия на стеклах;
кремний для солнечной энергетики;
вентиляторы-рекуператоры;
аккумуляторы тепла;
базальтовый утеплитель;
экологическое и энергоэффективное индивидуальное домостроение;
методы получения водорода для водородной энергетики и демонстрационные образцы топливных элементов;
ветрогенераторы и микроГЭС;
эффективные аппараты для измельчения и сушки твердых материалов, в том числе угля и древесины. Вот далеко не полный перечень.
Таким образом, нахождение правильной стратегии и главное, практики внедрения экономических преобразований системы модернизации промышленности и других сфер хозяйствования позволит ввести энергосбережение в ежедневную практику «работы экономики», а не в очередную компанию по внедрению достижений научно-технического прогресса в немотивированную для этого ткань экономического организма.
Мероприятия по энергосбережению
1) В электротехнической части
Под понятием «Энергосбережение» принято понимать реализацию научных, правовых, производственных, организационных, экономических и технических мер, которые направлены на эффективное и экономное использование топливно-энергетических ресурсов, с целью привлечения в хозяйственный оборот источников возобновляемой энергии. Постоянное увеличение спроса на энергетические ресурсы, повышение тарифов на них, сокращение запасов природных ископаемых – все это делает энергосбережение важным и придает ему особое значение. К тому же, энергосбережение является важной задачей по сохранению разнообразных природных ресурсов.
В рамках программы по энергосбережению разрабатываются различные мероприятия, которые способствуют экономии электроэнергии, как единичными потребителями в конкретной квартире, доме, так и крупными предприятиями, имеющими мощное производство и потребляющими большое количество энергии для обеспечения эффективной работы оборудования.
Мероприятия по энергосбережению для повышения энергоэффективности систем электроснабжения:
Проведение электротехнического анализа на вводах предприятия и на приоритетных потребителях
Приведение основных технико-экономических показателей в норму, т.е. cosF > или = 0,8.
Поставка электротехнического оборудования на предприятие (компенсация реактивной мощности) и подключение их к приоритетным потребителям.
Снятие нагрузок по току с линий и трансформаторов с помощью КУ.
Проверка «грубым анализом» соответствия электроприводов(асинхронных двигателей) нормам эксплуатации.
Применение для технологических линий электроприводов с частотным регулированием.
Применение, где возможно, программного обеспечения для исключения выхода пика электрической мощности за пределы договорных величин.
Применение, где необходимо, активных или пассивных фильтров для уменьшения влияния высших гармоник на работу программных устройств.
Применение автоматизированных устройств учета электроэнергии (АСКУЭ)
2) В водоснабжении
Проблема нехватки качественной питьевой воды сегодня приобрела всемирную остроту. Согласно резолюции, которая была подписана на Международной конференции экологов, во многих странах на территории СНГ уже нет наземных источников воды 1-4 категорий, то есть пригодной для питья. Все чаще необходимую воду приходится либо добывать из километровых глубин, либо подвергать многоэтапной очистке и дезинфекции. Однако если учесть масштабы расходования этого ресурса, экономия воды остается важной как никогда.
Мероприятия, благодаря которым становится возможной существенная экономия воды, вырабатываются в ходе обследования предприятия и входят в общую программу повышения энергоэффективности.
В число основных мер входят:
устранение течей и потерь воды во время ее транспортировки к потребителю;
внедрение автоматизированных систем подачи воды;
разделение систем водоснабжения для раздельной подачи питьевой воды и воды для технических нужд;
оснащение предприятий, организаций, жилищно-коммунального сектора приборами учета расходования воды, использование двух- и трехставочных счетчиков для различных категорий производств в зависимости от их технологического цикла и организации производства;
монтаж систем замкнутого цикла для повторного использования очищенной воды.
Вода используется в любом промышленном производстве, причем в поистине гигантских масштабах. Поэтому призыв экономить ресурсы относится не только к экономии энергоносителей. Экономия воды как одного из основных жизнеобеспечивающих ресурсов также становится частью программы ресурсосбережения.
В рамках же энергоаудита основной упор делается на то, что экономия воды как производственного ресурса ведет к снижению затрат энергоносителей на ее транспортировку к месту потребления.
3)В системах вентиляции
Периодическая работа систем вентиляции и кондиционирования воздуха
Один из путей снижения энергопотребления системами вентиляции и кондиционирования воздуха – обеспечение переменного расхода воздуха в течение года.
Недостатками этого метода регулирования являются потребность в относительно сложных и дорогостоящих воздухораспределителях, обеспечение переменной частоты вращения вала вентилятора, относительно сложная система автоматизации.
Альтернативным способом регулирования систем может служить периодическое вентилирование помещений. При периодическом включении систем суммарная за сутки продолжительность работы сокращается, чем и обеспечивается экономия электрической и тепловой энергии.
Частота включения, а следовательно и суммарное число часов работы, определяется в первую очередь газовым режимом помещения. Требуемая продолжительность проветривания зависит только от кратности воздухообмена и равна в часах 3/k, где k – кратность воздухообмена. Продолжительность перерыва зависит от кратности воздухообмена, объема помещения, величины газового потока.
Управление процессом проветривания можно вести вручную или с помощью реле времени Разработаны функциональные схемы автоматического управления на основе контроля концентрации углекислого газа или по изменению температуры воздуха (косвенным путем, отражающим изменение и газового состава). По данным исследований (в зрительных залах) экономия энергии при периодической вентиляции достигает 25%.
Замена кожухотрубных теплообменников пластинчатыми
В преимуществах пластинчатых теплообменников уже не приходится убеждать даже самых закоренелых скептиков.
Учитывая, что стоимость кожухотрубных теплообменников практически равна стоимости пластинчатых, можно сделать вывод о неизбежности в обозримом будущем замены кожухотрубных теплообменников на пластинчатые. Для двухступенчатых схем подключения теплообменников для приготовления горячей воды ряд фирм разработал б-портовый пластинчатый теплообменник, в котором совмещены два теплообменника (предподогрев обратной водой и догрев прямой водой). Естественно, что такой теплообменник будет существенно дешевле, чем два кожухотрубных.
4)Теплоснабжение и котельные
Мероприятия для повышения энергоэффективности систем отопления и котельных включают в себя:
Наладка систем отопления и опломбирование элеваторов и регуляторов в положение в соответствии с наладочными картами;
Установка автоматизированных узлов регулирования теплопотребления с балансировочными клапанами или индивидуальных тепловых пунктов;
Установка теплоотражателя между отопительным прибором и стеной;
Усиление теплозащиты стен и перекрытий (замена старых окон на стеклопакеты, остекление лоджий и балконов);
Снижение потерь тепла с инфильтрацией воздуха путем уплотнения щелей и неплотностей оконных и дверных проемов, установка доводчиков входных дверей;
Оптимизация работы вентиляционных систем, установка автоматического регулирования приточных камер системы вентиляции в зависимости от температуры наружного воздуха, утилизация теплоты вентиляционных выбросов (рециркуляция, теплообменники-утилизаторы);
Установка общедомовых и квартирных приборов учета, а также систем коммерческого учета тепловой энергии;
Теплоизоляция (восстановление теплоизоляции) внутренних трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения в неотапливаемых подвалах и на чердаках;
Снижение гидравлических и тепловых потерь за счет удаления отложений с внутренних поверхностей радиаторов и разводящих трубопроводных систем экологически чистыми технологиями без демонтажа оборудования.
5) В ЖКХ
Проблема энергосбережения в ЖКХ на сегодняшний день очень актуальна. ЖКХ является основной отраслью, которая обеспечивает надлежащий уровень социального комфорта и основных бытовых потребностей населения, поэтому организация энергосбережения в нем позволит существенно сократить энергозатраты и сэкономить природные ресурсы.
В Законе «Об энергосбережении
…», который был принят 23.11.2009 г., были четко определены первоочередные мероприятия, которые направлены на повышение энергоэффективности и сроки их исполнения. В Законе объекты ЖКХ отдельно не выделяются, но все сферы энергосбережения,, так или иначе непосредственно относятся к ней. Именно ЖКХ обеспечивает функционирование жилищной сферы, составляющей значительную часть всего имущества населения. Конкуренция в сфере ЖКХ невелика, но отрасль все равно несет убытки, которые образуются в результате выполнения социальных обязательств перед гражданами льготных категорий и перед самим государством. Затраты на модернизацию предприятий ЖКХ очень велики, поэтому отрасль является невосприимчивой к энергосбережению.
Тем не менее, энергосбережение в ЖКХ налаживать необходимо, и применять нужно комплексный подход, включая в сам процесс все ответственные организации, контролирующие органы и власти.
Для обеспечения экономии топливных ресурсов при выработке электрической и тепловой энергии рекомендуется:
использовать регенеративные и рекуперативные горелки и объемное беспламенное сжигание;
производить настройку паровых или водогрейных котлов с применением газотурбинных установок, минимизировать величину продувки котла, регулярно производить очистку стенок котла от накипи;
обеспечить эффективную работу дымоходов и систем удаления дыма;
применять обоснованные режимы понижения температуры теплоносителя;
повторно использовать выпар в котлоагрегатах, осуществлять сбор и возврат конденсата в котел;
прочее
Энергосбережение в ЖКХ предусматривает и увеличение энергоэффективности теплосетей, которое достигается многими способами:
применение пенополиуретановой изоляции, асбоцементных труб, электрохимической защиты металлических трубопроводов, оптимизация их сечения при перекладке;
применение специальных систем для проведения диагностики общего состояния трубопроводов;
произведение замены кожухотрубных теплообменников на центральных тепловых пунктах пластинчатыми;
установка приборов учета тепла на вводе линий теплоподачи в здание;
организация своевременного технического обслуживания тепловых сетей, устранение течей, проведение профилактических и ремонтных работ с применением современного оборудования и материалов;
материальная заинтересованность обслуживающего персонала ЦТП и теплосетей по результатам показателей энергоэффективности;
прочее.
Для повышения энергоэффективности электросетей и систем освещения применяется:
эффективная загрузка трансформаторов с исключением перегрузок;
замена устаревших светильников и ламп на современные;
использование современного электрооборудования и электроустановок;
устранение утечек тока;
своевременное обслуживание линий электропередач, замена изоляторов;
экранирование, использование энергосберегающих систем для улучшения качества электроэнергии;
применение установок для компенсации реактивной мощности в сети;
прочее.
Повышение уровня энергоэффективности систем водоснабжения:
применение современных технологий;
произведение замены труб;
автоматизация и оптимизация функционирования систем водоснабжения, диспетчеризация управления;
установка приборов учета израсходованной воды и прочего измерительного оборудования;
применение современного оборудования и материалов;
прочее.
Актуальны на сегодняшний день и нетрадиционные способы, позволяющие организовать энергосбережение в ЖКХ,предусматривающие использование энергии солнца, ветра, а также отходов производства и различных технологических процессов.
Существует довольно много способов, помогающих организовать энергосбережение в ЖКХ. Целесообразность их применения рассматривается отдельно для каждого конкретного региона, учитывая положения программы об энергосбережении, разработанной властями и ожидаемую результативность их проведения.
Энергоаудит.
Энергоаудит – еще один метод достижения улучшения энергоэффективности промышленных предприятий, коммерческих и жилых помещений.
Энергоаудит — это всесторонняя оценка деятельности предприятия, связанной с затратами на энергию различных видов, топливо, воду и некоторые энергоносители, направленная на выявление возможности экономически эффективной оптимизации потребления энергетических ресурсов. Результатом энергоаудита является энергетический паспорт.