Чохонелидзе А.Н. Курс лекций по дисциплине Энерго - и ресурсосбережение - файл n1.doc

Чохонелидзе А.Н. Курс лекций по дисциплине Энерго - и ресурсосбережение
скачать (143 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc143kb.20.11.2012 04:07скачать

n1.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Тверской государственный технический университет

Д.т.н., проф. Чохонелидзе А.Н.
Курс лекций

по дисциплине «Энерго- и ресурсосбережение»

Тверь 2005

Содержание

Лекция 1. Введение.

1.1. Современное состояние вопроса и постановка

проблемы энерго- и ресурсосбережения

1.2. Виды энергии и энергоресурсы

1.3. Общие сведения о невозобновляемых и возобновляемых

источниках энергии

1.4. . Проблемы энергообеспечения

1.5. Энергоэнтропийный и термодинамический подходы

к энергопотреблению

1.6. Состояние энергосбережения в России

1.7. Основные направления реализации потенциала ЭиРС

1.8. Обзор информационных источников по лекции
Лекция 2. Энерго- и ресурсосбережение – комплексная научно-техническая проблема

Лекция 3. Методы оценки эффективности работ по энергосбережению

Лекция 4. Показатели эффективности тепло- массообменных процессов в промышленности

Лекция 5. Основные направления экономии энергоресурсов

Лекция 6. Энерго- и ресурсосбережение в промышленности

Лекция 7. Экологические проблемы в энерго- и ресурсосбрежении

Cсодержание лекции № 1

1.1. Современное состояние вопроса и постановка 4

проблемы энерго- и ресурсосбережения 4

1.2. Виды энергии и энергоресурсы 11

1.3. Общие сведения о невозобновляемых и возобновляемых 15

источниках энергии 15

1.4. Проблемы энергообеспечения 19

1.5. Энергоэнтропийный и термодинамический подходы к энергопотреблению 20

1.6. Состояние энергосбережения в России 22

1.7. Основные направления реализации потенциала ЭиРС 29

1.8. Обзор информационных источников по лекции 35


Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Современное состояние вопроса и постановка

проблемы энерго- и ресурсосбережения



Проблема снижения энергетических затрат, проблема энергосбережения становится все более актуальной в мировом аспекте. Особенно актуальна эта проблема для российской экономики, поскольку в России энергоемкость промышленного производства и социальных услуг оказывается во много раз выше общемировых показателей. Эта проблема еще более обостряется в связи с постоянным увеличением в нашей стране стоимости энергоносителей: природного газа, нефтепродуктов, электроэнергии и т.д. В себестоимости продукции в России доля энергозатрат часто становится доминирующей. В связи с этим конкурентоспособность отечественной продукции все больше зависит именно от экономного расходования энергетических ресурсов. Подавляющую часть энергоресурсов представляют в настоящее время так называемые невозобновляемые источники энергии в виде органических минеральных топлив. Это природный газ, нефть, уголь, торф и другие виды топлив.

Использование этих топлив как энергетических источников приводит и к значительным выбросам как парниковых газов, так и вредных веществ (пыли, оксидов серы и азота и т.д.). Поэтому проблема энергосбережения тесно связана с решением ряда важных экологических проблем, в том числе и глобальных.

При решении проблем энергосбережения важно определить основные стратегические подходы и методы рационального использования энергоресурсов, которые могут быть как общими для всей экономики, так и специфичными для отдельных отраслей промышленности, сельского хозяйства и социальной сферы. Среди таких наиболее общих подходов в стратегии энергосбережения можно было бы назвать применение ресурсосберегающих технологий в сфере энерготехнологических объектов, использование методов математического моделирования и оптимизации при проектировании и реконструкции предприятий различных отраслей промышленности, замену дорогостоящих энергоемких видов энергоносителей, таких как электроэнергия, кокс на более дешевые, в частности, на природный газ, все более широкое использование возобновляемых источников энергии - ветра, солнца, биомассы и др.

Несмотря на имеющуюся литературу по проблемам энергосбережения, в том числе и выпускаемые периодические журналы, все же освещение этих вопросов остается недостаточным. Это затрудняет как принятие обоснованных решений в области энергосбережения, так и обеспечение соответствующего кадрового сопровождения.

Необходимо изучить блок вопросов, связанных с законодательно-правовой базой в энергосбережении, стандартами, лицензированием, паспортизацией, энергоаудитом, нормированием и тарифообразованием на энергоносители.

В курсе дисциплины “Энерго- и ресурсосбережение” отражены основные направления экономии энергоресурсов в топливо- и электропотребляющих установках. Существенное внимание уделено освещению теоретической базы энергосбережения, напрямую связанной с рациональным использованием энергоресурсов — обобщенной теории эффективностей процессов тепломассообмена и современным методам математического моделирования этих процессов.

В курсе лекций особое внимание уделено вопросам, связанным с определением энергоёмкости продукции, с оценкой основных факторов энергоемкости, что особенно важно для решения задач снижения энергозатрат в нашей стране и приближению к мировому уровню.

Полно и на достаточно современном уровне представлены также рекомендации по энергосбережению в самых различных сферах народного хозяйства — в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве.

В учебном процессе основное внимание уделяется именно российским проблемам энергосбережения, которые часто являются более острыми и злободневными, чем это имеет место на Западе.

Можно полагать, что представленный конспект лекций по полноте охвата и значимости проблем заметно восполнит тот пробел, который существует в настоящее время в области литературы по энерго- и ресурсобережению. Конспект может быть использован для решения актуальных задач рационального использования и экономии энергоресурсов, а также для повышения квалификации специалистов в области энергосбережения.

Одна из особенностей современной жизни в России — это формирование определенной системы и структуры по рациональному снабжению и потреблению энергии, которую можно назвать также проблемой энергосбережения. Такая проблема была всегда, но на протяжении десятилетий она оставалась инициативной и периодически директивной. В настоящее время ситуация изменяется коренным образом.

Государственной Думой 13 марта 1996 года принят Федеральный закон N228-Ф3 “Об энергосбережении”, который ставит своей целью регулирование отношений, возникающих в процессе деятельности в области энергосбережения, в целях создания экономических и организационных условий для эффективного использования энергетических ресурсов.

Опыт освоения рыночных отношений последнее десятилетие показал, что Россия оказалась не готовой по своим показателям энергоэффективности быть достойным конкурентом в едином мировом экономическом пространстве.

В связи с этим, проблема энергосбережения стала остро актуальной в различных отраслях промышленности — определяя в немалой степени и конкурентоспособность нашей продукции, и устойчивость всей экономики.

Жизнь заставляет нас жить по правилу — расходовать как можно меньше энергии, используя ее рационально и эффективно.

За последние годы принято большое количество самых различных нормативных актов, напрямую или косвенно связанных с энергосбережением, накоплен определенный опыт, сложилось несколько конкретных направлений формирования энергосберегающей политики на региональном уровне.

Все это требует подготовки высококвалифицированных специалистов по проблемам энергосбережения, знающих законодательные и нормативные положения по рациональному использованию энергии, умеющих на практике предлагать конкретные рекомендации.

На наш взгляд, задача рационального и эффективного использования энергоресурсов в конечном счете должна стать одной из общенациональных идей, имеющей не только техническое, экономическое, но и политическое значение.

Таким образом, все более возрастающее внимание к проблемам энергосбережения вызывает необходимость изучения средств и методов решения данной проблемы, обеспечивающих исследование эффективности проводимых мероприятий, их обоснованный выбор, научный подход к анализу и оптимизации принятых решений.

Таким научным подходом является теория тепломассообменных эффективностей энерготехнологических процессов, включающая анализ органически сочетающихся тепловых и физико-химических (массообменных) процессов на базе термодинамических подходов.

В течение ряда десятилетий наша страна занимала ведущее место в мире в плане создания и применения математических моделей тепломассообменных процессов.

Особенно важны в настоящее время разработки по методам оценки энергоемкости продукции и про ведение анализа по ее снижению. В частности, российскими учеными впервые предложен сквозной (полный) энергетический анализ в рамках разработанного диссипационного метода оканчивается не только оценкой энергоемкости продукции, но, в соответствии с теорией тепломассообмена, определением глобального энергетического к.п.д. энерготехнологических процессов.

Этим проблемам уделяется все возрастающее внимание и за рубежом. Об этом свидетельствует, большой успех разработанной в Манчестере под руководством профессора Б. Линнхофа так называемая пинч-технология, направленная на оптимальное построение сложных систем теплообмена. Эта система широко внедрена в промышленности целого ряда стран. Несмотря на то, что эта методика часто имеет серьезные недостатки связанные с точностью решения.

На актуальность проблемы указывают также ежегодные международные конференции серии ECOS, регулярные международные круглые столы, Всемирный энергетический конгресс в Лас-Вегасе и так далее. Широко используются также эксергетический метод анализа энергетических потерь и другие методы, основанные на втором законе термодинамики. Этим методам также будет уделено определенное внимание в процессе обучения.

Данный курс органически сочетает представление нормативных материалов, теоретических подходов и конкретных рекомендаций по энергосбережению в отдельных отраслях производства и коммунального хозяйства. Следует все же отметить практическую невозможность ответить на все вопросы, касающиеся конкретных объектов и процессов промышленного производства в данном курсе, поэтому ряд вопросов выносится для самостоятельного изучения. Отдельные сферы производственной деятельности будем описывать достаточно схематично. Но при этом представление о наиболее общих подходах к энергосбережению на основе теории энергетического и эксергетического анализа, на базе теории обобщенных эффективностей тепломассообменных процессов постараемся рассмотреть более детально.

Из последних отечественных изданий, касающихся вопросов энергосбережения в промышленности с большим количеством справочных материалов, следует отметить справочно-методическое пособие В.Г. Лисиенко, Г.Я. Вагина, Л.В. Дудникова, Е.А. Зенютича и др. Эти материалы представляют большой интерес в области промышленности.

Все представленные в курсе материалы тесно связаны между собой единой идеологией и неразрывны по своему содержанию. Большое внимание уделено рассмотрению стратегических проблем энергопотребления, законодательно-правовой базе, методикам энергоаудита, тепломассообменного и энергетического анализа, моделирования и расчета процессов тепломассообмена и оценки показателей эффективности.

1.2. Виды энергии и энергоресурсы



В настоящее время имеется научно обоснованная классификация видов энергии. Их много — около 20. Рассмотрим только те виды энергии, которые сейчас наиболее часто используются как в повседневной жизни, так и в научных исследованиях.

1. Ядерная энергия — энергия связи нейтронов и протонов в ядре, освобождающаяся в различных видах при делении тяжелых и синтезе легких ядер; в последнем случае ее называют термоядерной.

2. Химическая (логичнее — атомная) энергия — энергия системы из двух или более реагирующих между собой веществ. Эта энергия высвобождается в результате перестройки электронных оболочек атомов и молекул при химических реакциях. Когда мы говорим — АЭС (атомная электростанция), это не совсем точно. Точнее было бы — ЯЭС (ядерная электростанция).

3. Электростатическая энергия — потенциальная энергия взаимодействия электрических зарядов, то есть запас энергии электрически заряженного тела, накапливаемый в процессе преодоления им сил электрического поля.

4. Магнитостатическая энергия - потенциальная энергия взаимодействия “магнитных зарядов”, или запас энергии, накапливаемый телом, способным преодолеть силы магнитного поля в процессе перемещения против направления действия этих сил. Источником магнитного поля может быть постоянный магнит, электрический ток.

5. Упругостная энергия — потенциальная энергия механически упруго измененного тела (сжатая пружина, газ), освобождающаяся при снятии нагрузки чаще всего в виде механической энергии.

6. Тепловая энергия — часть энергии теплового движения частиц тел, которая освобождается при наличии разности температур между данным телом и телами окружающей среды.

7. Механическая энергия — кинетическая энергия свободно движущихся тел и отдельных частиц.

8. Электрическая (электродинамическая) энергия — энергия электрического тока во всех его формах.

9. Электромагнитная (фотонная) энергия — энергия движения фотонов электромагнитного поля.

Часто в особый вид энергии выделяют биологическую. Биологические процессы — это особая группа физико-химических процессов, но в которых участвуют те же виды энергии, что и в других.

Из всех известных видов энергии, а также и перечисленных выше, в практике непосредственно используются всего четыре вида: тепловая (около 70-75 %), механическая (около 20-22 %), электрическая (около 3-5 %) и электромагнитная — световая (менее 1 %).

Главным источником непосредственно используемых видов энергии служит пока химическая энергия минеральных органических горючих (уголь, нефть, природный газ и др.), запасы которой, составляющие доли процента всех запасов энергии на Земле, вряд ли могут быть бесконечными (т.е. возобновляемыми).

В настоящее время в ряде стран все шире используются возобновляемые источники энергии (ветровая, речной воды и др.)

Практически в любом технологическом процессе используется несколько видов энергии. Топливно-энергетические балансы при этом составляются обычно по видам используемых топлив, видов энергии для каждого технологического цикла отдельно. Это не позволяет провести объективное сравнение различных технологических процессов для производства одного и того же вида продукции. Для энергоемкости какого-либо технологического продукта было предложено все виды энергии классифицировать на три группы:

1. Первичная энергия Э1 — химическая энергия ископаемого первичного топлива, с учетом энергетических затрат на добычу, подготовку (обогащение), транспортировку и т.д.

2. Производная энергия Э2 — энергия преобразованных энергоносителей, например, пара, горячей воды, электроэнергии, сжатого воздуха, кислорода, воды и др., с четом затрат на их преобразование.

Скрытая энергия Э3 — энергия, израсходованная в предшествующих технологиях и овеществленная в сырьевых исходных материалах процесса, технологическом, энергетическом и т.п. оборудовании, капитальных сооружениях, инструменте и т.д.; к этой же форме энергии относятся энергозатраты по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии (ремонты), энергозатраты внутри- и межзаводских перевозок и других вспомогательных операций.

Для многих массовых видов продукции величина энергетических затрат в виде скрытой энергии, то есть вносимой оборудованием и капитальными сооружениями, является относительно незначительной по сравнению с другими двумя видами энергии, ипоэтому в первом приближении может включаться в расчет по примерной оценке.

Полные сквозные энергозатраты (1) на производство единицы какой-либо продукции в этом случае можно записать в виде:
Эсум = Э1 + Э2 + Э3 - Э4 (1)
где Э4 — энергия вторичных энергоресурсов, которая вырабатывается в процессе производства данной продукции, но передается для использования в другой технологический процесс.

Суммарные энергозатраты называют также технологическим топливным числом (ТТЧ) конкретного вида продукции (бензина, кирпича и др.).

1.3. Общие сведения о невозобновляемых и возобновляемых

источниках энергии



Общие запасы энергии оцениваются ресурсами, которые можно разделить на две большие группы — невозобновляющиеся и возобновляющиеся.

К первой группе следует отнести запасы органического топлива, ядерной энергии деления. К этой группе некоторые специалисты относят также и геотермальную энергию.

Возобновляющаяся энергия:

— падающая на поверхность Земли солнечная энергия;

— геофизическая энергия (ветра, рек, морских приливов и отливов);

— энергия биомассы — это древесина, биологические отходы и др.

Из разведанных и легко добываемых запасов органического топлива на Земле можно назвать следующие объемы (в млрд. т у.т.): уголь (включая бурый) — 800; нефть — 90; газ — 85; торф — 5.

Так что легко добываемые запасы энергоресурсов никак нельзя назвать значительными.

Следует отметить, что распределение запасов органического топлива на земле очень неравномерно. Более 80 % сосредоточено на территории Северной Америки, бывшего СССР и развивающихся стран. Это уже служит основанием для возникновения всякого рода чрезвычайных ситуаций и кризисов.

В настоящее время мировое потребление невозобновляемых энергоресурсов в год составляет, по разным данным, 12-15 млрд. т у.т. Из них более 50 % составляют нефть и газ.

Из возобновляемых источников энергии наибольшее развитие получила гидроэнергетика, до 9% от общей выработки электроэнергии. Пока возможный технически гидроэнергетический потенциал используется в мировой практике примерно на 0,1 % из общего мирового потенциала в 7 млрд. т у.т./год.

Общий вклад в современное энергопроизводство таких источников энергии, как солнечная, ветровая, приливная, очень мал и не превышает 0,1 %. Оценки, выполненные в Японии, свидетельствуют, что максимальный вклад этих источников при современных методах использования предельно может достичь 3 % от современного уровня энергообеспечения (для Японии). Следует учесть, что не каждая страна может себе позволить необходимые инвестиции в освоение этих видов энергоресурсов.

Достаточно перспективно использование энергии биомассы. Общий энергетический потенциал биомассы оценивается в 5,5 млрд. т у.т./год. В ряде стран (Китай, США, Индия) для освоения энергии биомассы широко используются биогазовые установки для получения искусственного горючего газа. Подобные установки имеются и в нашей стране, которые также производят высокоэффективные удобрения.

Считается, что в российском животноводстве и птицеводстве в год образуется около 150 млн. т. органических отходов. При их переработке в биогазовых установках можно ежегодно получать дополнительно 95 млн. т у.т., что эквивалентно 190 млрд. кВтч электроэнергии. Этой энергии достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь агрокомплекс России. Плюс к тому — полученные в биореакторах более 100 млн. т высокоэффективных удобрений (без следов нитритов и нитратов, болезнетворной микрофлоры и даже семян сорняков). Однако темпы освоения возобновляемых источников энергии в нашей стране чрезвычайно низки.

Энергетические ресурсы делятся на первичные и вторичные (табл. l).
Таблица 1

Классификация энергетических ресурсов


Первичные

Вторичные

Невозобнавляемые: уголь, нефть, сланцы, природный газ, торф, радиоактивные металлы

Возобнавляемые: древесина, гидроэнергия, энергия ветра, солнца, геотермальная энергия, термоядерная энергия

Промежуточные продукты обогащения и сортировки углей, гудроны, остаточные продукты переработки нефти, древесины; горючие газы; тепло уходящих газов; отработанный пар силовых промышленных установок; горячая вода из систем охлаждения



Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) относятся к минеральным ресурсам (полезным ископаемым) — это часть природных ресурсов, скопления минералов в недрах литосферы (земной коры) Земли в промышленных концентрациях. Как и все минеральные ресурсы, ТЭР относятся к категории исчерпаемых и невозобновляемых.

Рациональность их использования определяется полнотой отбора, степенью использования, удельными затратами на производство конечного продукта, окупаемостью использования данного вида полезного ископаемого, степенью сохранения окружающей среды и др., т.е. всем тем, что и определяет политику энергосбережения.

Топливные (энергетические) полезные ископаемые заключены прежде всего в угольных и нефтегазоносных бассейнах, которые имеют осадочное происхождение и обычно сопутствуют чехлу древних платформ и их внутренним и краевым прогибам.

Основная часть мировых угольных ресурсов приходится на Азию, Северную Америку и Европу и залегает в 10 крупнейших угольных бассейнах, находящихся на территории России, США и ФРГ. Основные нефтегазоносные ресурсы сосредоточены в Азии, Северной Америке и Африке.

Использование энергетических ресурсов разнообразно.

Во-первых, можно получать тепловую энергию, сжигая ископаемое топливо, и использовать эту энергию.

Во-вторых, можно преобразовать заключенную в топливе тепловую энергию в работу, например, использовать продукты перегонки нефти для приведения в действие различных механизмов.

В-третьих, можно преобразовать тепловую энергию, высвобождающуюся при сгорании топлива или выделяющуюся при делении ядер урана, в электрическую, а потом направить полученную электрическую энергию либо для производства тепла, либо для выполнения механической работы.

Электроэнергию можно получить за счет преобразования других видов энергии (например, за счет энергии падающей воды). Электроэнергия играет роль посредника между источником энергии и ее потребителями на месте.

1.4. Проблемы энергообеспечения



Энергетические проблемы в России на современном этапе можно разделить на проблему энергообеспечения и проблему энергосбережения. Естественно, эти проблемы теснейшим образом связаны между собой.

В связной проблеме энергообеспечения ­ энергосбережения возникают глобальные стратегические вопросы, связанные и с уровнем добычи топлив, кпд тепловых и атомных электростанций, уровнем потерь энергии, т.е. с глобальным потенциалом энергосбережения.

Кроме того, разумеется, имеются и тактические проблемы энергосбережения, связанные с разработкой конкретных энергосберегающих технологий, вопросами учета, контроля и управления энергоресурсами, использованием различного рода регенераций, утилизаций и ВЭР тепловой и химической энергии.

Вопросы энергоснабжения и энергосбережения волнуют все мировые сообщества, при этом разные страны, естественно, имеют свои подходы и возможности в решении этих проблем.

1.5. Энергоэнтропийный и термодинамический подходы к энергопотреблению



Между биологическими системами и окружающей средой непрерывно происходит самопроизвольный обмен веществом и энергией. Обмен, происходящий между человеком и природой в процессе его трудовой деятельности, материального производства и потребления, переходит на другой уровень: от самопроизвольного обмена к осознанной трудовой деятельности человека, направленной на видоизменение и приспособление предметов природы для удовлетворения своих потребностей. Если говорить об энергетической сущности этих процессов, то впервые на них обратил внимание наш соотечественник С.А. Подолинский, который еще в 1880 году, исследуя различные виды труда, показал, что все они подчиняются закону накопления энергии трудом.

Можно утверждать, что примерно 125 лет назад С.А. Подолинский обосновал энергоэнтропийную сущность трудовой деятельности.

Именно через реализацию энергетического потенциала на свое развитие человечество обеспечило появление промышленности, науки, культуры, которое и определяет качество нашей жизни. Все это было бы невозможно без активного использования энергетических ресурсов Земли, к сожалению, пока в основном за счет их невозобновляемой части. Основным показателем качества жизни человека на Земле большинством специалистов признается длительность жизни одного индивида. Эта характеристика, несмотря на значительные колебания, связанные с климатическими, политическими (войны), историческими особенностями развития различных стран, зависит от энергетического потенциала человечества. На рис. 2 показано изменение средней длительности жизни человека в зависимости от среднего (по всем странам мира) потребления первичной энергии.


Рис. 2. Изменение средней продолжительности жизни на планете в зависимости от потребления первичной энергии
В недавнее время термодинамический подход к анализу различных природных явлений и влияние энергетического потенциала на эффективность жизни наглядно и убедительно обосновал в своих работах В.П. Бурдаков.


1.6. Состояние энергосбережения в России



Экономический кризис, охвативший Россию после развала Советского Союза, сопровождался ростом и без того высокой энергоемкостью экономики. Обусловлено это было целым рядом факторов, главными среди которых были крайне слабый учет, контроль и регулирование расходования энергетических ресурсов во всех сферах потребления, искусственно заниженные тарифы на электроэнергию и цены на другие энергоносители, отсутствие заинтересованности энергопотребителей в рациональном использовании и экономном расходовании энергоресурсов, практически полное отсутствие национального производства энергоэффективного оборудования, преобладание монопольной системы энергоснабжения и т.д.

К началу экономических реформ в стране энергоемкость российской экономики в 2-3 раза превышала аналогичный показатель во многих других индустриально развитых странах.

Вопреки ожиданиям, экономические реформы, сопровождающиеся падением промышленного и сельскохозяйственного производства и снижением уровня жизни основной массы населения, не привели к повышению эффективности использования топлива и энергии, а, наоборот, энергоемкость экономики продолжала возрастать. В основном это стало возможным из-за массовых неплатежей за энергоносители, сводивших на нет ожидавшееся влияние роста цен на уровень энергопотребления, слабой загрузки или полной остановки производственных мощностей, отсутствия средств на модернизацию и реализацию энергосберегающих мероприятий.

Практически до конца 1996 г. темпы снижения валового внутреннего продукта в стране более чем вдвое опережали темпы уменьшения потребления первичных энергетических ресурсов.

Нельзя, однако, не учитывать тот факт, что относительно более высокий уровень энергоемкости экономики по сравнению с другими индустриальными странами мира в определенной мере может быть объяснен объективными причинами, главными среди которых являются высокая доля энергоемких отраслей в общем промышленном производстве, более суровые климатические условия, огромные масштабы территории страны.

В самые последние годы (1993-1997 гг.) в России были предприняты большие усилия для создания условий, позволяющих приступить к осуществлению широкомасштабной политики энергосбережения во всех сферах жизни общества.

С 1993 г. в рамках федеральной целевой программы “Топливо и энергия” реализовывалась подпрограмма “Энергосбережение” с использованием значительных средств бюджета. В ноябре 1995 г. Правительство РФ издало постановление “О неотложных мерах по энергосбережению”, согласно которому началось осуществление комплекса мероприятий по повышению эффективности использования топлива и энергии, главным среди которых следует считать оснащение промышленных предприятий и других энергопотребителей современными приборами учета, контроля и регулирования расхода энергоносителей. Пересмотрены и введены в действие несколько сот государственных стандартов, строительных норм и правил, содержащих требования, обеспечивающие эффективное использование энергоресурсов. Весьма важным для создания предпосылок, обеспечивающих в общегосударственном масштабе осуществление мер по переводу экономики страны на энергосберегающий путь развития, стало создание во многих регионах страны местных центров энергоэффективности и фондов энергосбережения.

Этому же содействовало вступление в начале 1996 г. в силу федерального закона “Об энергосбережении”. Аналогичные законодательные акты были приняты в некоторых субъектах Федерации на региональном уровне.

К сожалению, дефицит инвестиций не позволил выполнить в полном объеме все намечавшиеся в период до 1997 г. энергосберегающие мероприятия. Удалось лишь приостановить в 1996 г. дальнейший рост энергоемкости экономики и создать базу, позволяющую перейти к новому этапу в процессе повышения эффективности использования и экономного расходования энергетических ресурсов.

С сожалением приходится констатировать, что Россия на рубеже ХХ-ХХI веков остается страной расточительной. Энергоемкость экономики России в 3 раза выше энергоемкости мировой экономики, в 7 раз больше, чем в Японии, в 4,5 раза больше, чем в США.

В жилищно-коммунальной сфере российские нормы расхода тепла и воды в 3 раза (а по фактическим расходам — в 4-5 раз) выше, чем у наших “северных” соседей — Финляндии и Норвегии.

Нерациональное использование энергоресурсов (особенно газа, угля, мазута) оценивается в 500 млн. т у.т. или порядка 2/3 всего объема потребления первичных энергетических ресурсов. Таким образом, ежегодно в России сливается в канализацию, выбрасывается через дымовые трубы, вылетает в открытые окна и двери более 25 бюджетов Тверской области (это без учета экологических последствий).

Несмотря на все усилия в области энергосбережения, ситуацию в России изменить коренным образом не удается. Так, за 1998-2000 гг. в стране произошел фактический рост энергоемкости ВВП на 3,7 %, вместо планируемого снижения.

Превышение энергоемкости отечественной продукции над среднемировыми показателями в 1,5-4 раза напрямую определяет существенный рост стоимости изделий российской промышленности по сравнению с мировыми ценами.

Превышение расходов ТЭР на единицу продукции в России по сравнению со среднемировыми показателями: стальной прокат — 1,5-2 раза; полимеры — 1,5-3 раза; алюминиевый прокат — 1,3 раза; медный прокат — до 2 раз; огнеупоры — 2 раза.

Базовой государственной программой, решающей стратегические задачи эффективного использования топливно-энергетических ресурсов, снижения энергоемкости отечественной промышленной продукции и обеспечения перехода российской экономики на энергосберегающий путь развития, должна стать Федеральная целевая программа (ФЦП) “Энергоэффективная экономика”, охватывающая деятельность МинэнергоРоссии, Минпромнауки, Госстроя, МПС, Минтранса и Минсельхоза России, которые распоряжением Правительства Российской Федерации определены государственными заказчиками соответствующих разделов подпрограммы, а Минэнерго России — госзаказчиком, координатором ФЦП в целом.

“Энергетической стратегией России на период до 2020 года” в числе основных проблем энергоэффективности в сфере потребления выделены следующие направления:

— устойчивое обеспечение населения и экономики страны энергоносителями. Особенно остро данная проблема проявилась в ряде регионов Сибири и Дальнего Востока в осенне-зимний период 2000-2001 гг.;

— повышение эффективности использования ТЭР и создание необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития. Как уже отмечалось, вместо предусмотренного ФЦП “Энергосбережение России” снижения в 1998­2000 годах энергоемкости ВВП на 5,3 %, произошел ее рост на 3,7 %;

— уменьшение негативного воздействия энергетики на окружающую среду. ТЭК России выбрасывает в атмосферу страны около половины всех вредных веществ, 27 % сточных вод, до 70 % парниковых газов;

— обеспечение энергетической безопасности страны и ее регионов. Не создана цельная система законодательных актов в сфере использования топлива и энергии, действующие акты имеют фрагментарный характер и не достаточны для государственного регулирования;

— устранение несоответствий в топливно-энергетическом балансе страны, вызванных провозглашенной в 80-е годы “газовой паузой”. Наметившийся дефицит в топливе, особенно в районах Сибири и Дальнего Востока, может быть успешно компенсирован ростом добычи и глубины переработки угля, а также включением в состав приходной части баланса ТЭР статьи “Энергосбережение”.

Успешное решение данных проблем возможно только за счет реализации программных мероприятий, базирующихся на системном и комплексном подходе к их разработке и осуществлению. В их числе следующие административные и экономические меры, направленные на эффективное использование энергии:

— приоритетность энергосбережения перед наращиванием объемов добычи и производства энергоресурсов;

— включение в топливно-энергетические балансы страны и регионов заданий по экономии ТЭР, использованию местных видов топлива и нетрадиционных источников энергии в качестве реального энергетического ресурса;

— возвратность и самоокупаемость средств на энергосбережение. Реализация в инвестиционный ресурс стоимости сэкономленных топлива и энергии, инвестирование краткосрочных и малозатратных энергосберегающих проектов с окупаемостью их не более 1,5-2 лет;

— установление в составе стандартов норм, регулирующих энергопотребление, введение штрафных санкций за невыполнение правил учета и правил энергопотребления;

— развитие системы лимитирования потребителей федерального и региональных бюджетов, обязательных энергетических обследований и энергоаудита и включение бюджеты отдельной статьей средств для финансирования проектов энергосбережения;

— стимулирование создания специализированных энергосервисных организаций;

— проведение ценовой политики, в том числе ликвидация диспропорции цен на природный газ и уголь.

Программа развития Российской Федерации на долгосрочную перспективу предполагает к 2010 году (от уровня 2000 года):

— рост ВВП в 1,7 раза;

— рост внутреннего потребления топливно-энергетических ресурсов на 9 %;

— снижение энергоемкости ВВП на 36 %.

Очевидно, что это возможно только при коренной перестройке промышленности с опережающей реализацией политики энергосбережения.

1.7. Основные направления реализации потенциала ЭиРС



Современные условия развития мирового сообщества и его экономики выявили ряд фундаментальных принципов и зависимостей. Приведем некоторые из них:

— только при наличии достаточного количества энергии возможно осуществление нормального промышленного производства и нормальной жизнедеятельности общества;

— статистические данные, полученные на протяжении 20-го столетия более чем в 50 странах, показывают тесную зависимость между валовым национальным продуктом (ВНП) и расходом энергии на душу населения;

— не отрицая обязательность использования стоимостных показателей для определения динамики изменения всего общественного продукта, необходимо параллельное выполнение экономического анализа в натуральных (энергетических) показателях даже для развитой рыночной экономики;

— следовательно, в любом обществе энергию можно принять необходимой и достаточно объективной единицей оценки и измерения экономических показателей;

— независимо от показателей динамики темпов промышленного производства конкретной страны, необходимо обеспечение ежегодного снижения или хотя бы сохранения энергетических затрат на единицу ВНП;

— объективным показателем успешного развития экономики любого общества является снижение индекса расхода энергии на единицу прироста ВНП.

В наших российских условиях обеспечивается, пожалуй, только одно условие — наличие относительно достаточного количества энергии. Энергоэффективность СССР была не менее чем в 2,5 раза ниже, чем в западных странах. За период с 1990 по 1995 год расход энергии на единицу ВНП уже в России увеличился не менее чем на 35 %, что связано с неоптимальными режимами ее использования, вызванными недогрузкой промышленного оборудования, ухудшением качества сырья, ростом потерь в сетях централизованного теплоснабжения и др.

Следовательно, находясь, по сути дела, в едином экономическом пространстве с развитыми странами, наш производитель вынужден платить за энергию при производстве той же продукции в несколько раз больше.

Анализ показал, что российская экономика располагает значительным потенциалом энергосбережения, он формируется следующими основными составляющими.

1. Снижение удельной энергоемкости экономики в связи с улучшением использования имеющегося производственного потенциала и относительном снижении энергозатрат при росте ВВП. Этот фактор будет проявлять себя за счет снижения удельных энергетических расходов при догрузке имеющихся производственных мощностей. За годы реформы произошло повышение удельной энергоемкости экономики при ее спаде в 1,2 раза (в сопоставимом рублевом исчислении), что соответствует дополнительным затратам в стране примерно 180-200 млн. т у.т. энергоресурсов. При прогнозируемом “реверсе” экономики можно считать, что удельная энергоемкость достигнет к 2008-2009 гг. уровня 1990 года. Этот фактор будет действовать главным образом на первом этапе, в период 2000-2005 гг.

2. Снижение энергоемкости экономики в связи со структурными ее трансформациями, выражающимися в увеличении доли малоэнергоемких услуг в структуре ВВП и в энергосберегающих преобразованиях структуры промышленного производства. В результате доля указанных энергоемких производств к концу периода 2001-2005 гг. снизится с 45,5 до 34,9 %, а неэнергоемких возрастет с 36,0 до 43,7 %.

Технологическое энергосбережение. Потенциал энергосбережения, реализуемый за счет использования высокоэффективных технологий и организационных мероприятий, которым располагает экономика страны, в сопоставлении с мировым уровнем оценивается величиной в 45-50 % годового от всего объема внутреннего энергопотребления в России.

Около 40-45 % ТЭР, вырабатываемых в стране, потребляют промышленные предприятия, поэтому резервы экономии ТЭР в промышленности особенно велики.

Многочисленные исследования показывают, что наибольшие резервы экономии ТЭР нa российских предприятиях кроются в технологических процессах. Это связано с тем, что обновление технологических процессов в основном производится при их полном моральном износе. Мировая практика показывает, что обновление технологических процессов должно производиться после окончания “экономического” срока службы оборудования, который значительно меньше технического срока службы. Падение промышленного производства в России в период 1991-1998 годов привело к тому, что удельные расходы ТЭР на выпуск единицы продукции возросли в 1,5-2 раза.

Повышение эффективности использования энергоресурсов можно осуществлять различными путями. Причем в зависимости от проводимых мероприятий будут изменяться как необходимое для их осуществления время, так и материальные затраты на их проведение.

К наиболее простым относятся мероприятия организационно-технического порядка, не связанные с использованием нового оборудования и дополнительных затрат: постоянный контроль за состоянием топливоиспользующего оборудования, строгое соблюдение оптимальных режимов его эксплуатации, тарифная политика, поощрение деятельности по энергосбережению и т.д.

Мероприятия, связанные с модернизацией оборудования, которые требуют небольших капитальных затрат и могут быть выполнены силами самих предприятий: замена газогорелочных устройств, реконструкция топочной камеры и т.д.

И, наконец, мероприятия, связанные с реконструкцией производства и внедрением энергосберегающих технологий, которые связаны с большими капитальными затратами. К таким реконструкциям, например, относится когенерация, непрерывная разливка стали, перевод производства цемента с мокрого способа на сухой. Эффект, получаемый от последних мероприятий, безусловно, наивысший, но и для их осуществления требуются большие издержки, проведение целенаправленной инновационной политики.

Представляет значительный интерес в плане поддержки решения проблем энергосбережения высказывание по этому поводу Президента Российской Федерации В. В. Путина: “Сегодня достаточно ощутимая дешевизна энергоресурсов в России дает очень хороший шанс нам всем — и гражданам России, и экономике России — стать цивилизованными и конкурентоспособными во всех смыслах этого слова, для экономики это крайне важно. Но мы должны понимать, что если мы не обозначим сроков перехода к нормальному функционированию всех отраслей, то тогда мы либо энергетические отрасли наши загоним в тупик и развалим окончательно, и не создадим той системы конкурентоспособности, о которой мы говорим. Поэтому мы должны думать сегодня об этом, говорить об этом и строить соответствующие реальные планы по реформированию.

Если говорить об энергосбережении в других странах, то это вызвано в том числе и реальными ценами на энергоносители. Обращаю ваше внимание на то, что сегодня у нас внутри страны стоимость газа 12 долларов за тысячу кубов, в Западной Европе сегодня 132 доллара за тысячу кубов. Примерно то же самое в Штатах. Стоимость бензина в три раза дороже, чем у нас. То же самое касается топочного мазута.

Но перспектива для всех должна быть обозначена. Все должны понимать, что это когда-то должно закончиться. Если мы сегодня не будем об этом говорить, то это и не закончится никогда. Все будут просто потреблять бездумно и без счета. Вот для этого мы сегодня с вами собрались, для того, чтобы обсудить эту тему и выработать ясный график движения в правильном направлении“.


1.8. Обзор информационных источников по лекции



1. Ахмедов Р.Б., Брюханов О.Н., Лисиенко В.Г. и др. Рациональное использование газа в промышленных установках. Справочное пособие / Под ред. А.С. Иссерлина. - С.-Пб.: Недра, 1995. - 352 с.

2. Ахмедов Р.Б., Брюханов О.Н., Иссерлин А.С. и др. Рациональное использование газа в энергетических установках. Справочное руководство / Под ред. А.С. Иссерлина. - Л.: Недра, 1990. - 423 с.

3. БатищевВ.Е., Мартыненко Б.Г., Сысков С.Л., Щелоков Я.М. - М.: Энергосбережение (Справочное пособие). - Екатеринбург: РИА “Энерго-ПРЕСС”, 1999. - 304 с.

4. Бурдаков В.П. Эффективность жизни. - М.: Энергоатомиздат, 1997. - 304 с.

5. Вагин Г.Я., Дудников Л.В., Зенютич Е.А. и др. Экономия энергоресурсов в промышленных технологиях. Справочно-методическое пособие / Под ред. С. К. Сергеева. - Н. Новгород: НГТУ, НИЦЭ, 2001. - 296 с.

6. Данилов Н.Н., Евпланов А.Н., Михайлов В.Ю., Щелоков Я.М. Энергосбережение. Введение в проблему. - Екатеринбург: Изд-во “Сократ”, 2001. - 208 с.

7. Данилов Н. Н. Энергетическая политика региона// Энергетика региона. 1999. - № 7. - С. 3-5.

8. Путин В.В. Пока у нас есть шанс // Энергетика региона. 2001. - № 7-8. - С. 3.

9. Симонян Л.М. Рациональное природопользование: Курс лекций. - М.: МИСиС, 2001. ­ 90 с.

10. Фаворский О.Н. Энергообеспечение России на ближайшие 20 лет // Вестник Российской Академии Наук. 2001. - Т. 71. - № 1. - С. 3-9.

11. Фаворский О.Н. Ситуация в электроэнергетике // ТЭК. - 2000. - № 2. - С. 41-42.

12. Чоджой М.Х. Энергосбережение в промышленности. - М.: Металлургия, 1982. - 272 с.

13. Щеклеин С.Е. Человек - энергия - природа. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1998. - 58 с.

14. Якушев В.С. Крупнейший экспортер природного газа ХХI столетия - Япония? // Газовая промышленность. - 1998. - № 1. С. 72-74.

15. Technology Paгtnerships. Enchancing the Competitiveness, Efficiency, and Environmental Quality of American lndustry / U.S. Depaгtment of Energy Nationa1 Renewable Energy Laboratory. DОЕ/БО­10095-170. ОЕ 9500408. Washington. April, 1995. - 142 р.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации