И коэффициент полезного использования энергии кпи

И коэффициент полезного использования энергии кпи thumbnail

Summary:

Первичная энергия как критерий энергетической эффективности

Описание:

В нашей стране принято измерять энергопотребление либо в единицах энергии, либо в денежных единицах. В Европе используют другой критерий – первичную энергию, что позволяет оптимизировать процессы преобразования энергии и минимизировать расход первичного энергоресурса

Перед российскими проектировщиками, учеными и строителями
поставлены сложные задачи по достижению более высоких требований к
энергетической эффективности строительных объектов. По каким критериям
возможно оценить энергоэффективность? Познакомимся с концепцией первичной
энергии, применяемой в Европе для определения энергоэффективности зданий и
лежащей в основе действующих национальных законодательных документов по
энергосбережению.

Когда конечный
потребитель задумывается над значением слов «энергетическая эффективность», в
первую очередь ему на ум приходит энергопотребление автомобилей, бытовых
приборов или отопительных котлов. В любом случае определить величину
энергоэффективности возможно благодаря двум показателям. Во-первых, по расходу
энергии и топлива в единицу времени, измеряемым в литрах для бензина или
дизельного топлива, кубометрах для природного газа, киловаттах для
электроэнергии. Во-вторых, по экономическому показателю – цене за единицу того
или иного энергоносителя. Иначе говоря, по величине расходуемых финансовых
средств на теплоснабжение одного дома, поездку на машине на расстояние
100 км или на оплату электроэнергии для работы холодильника. При этом
не берутся в расчет энергетические или финансовые затраты, требуемые на
преобразование первичной энергии (топлива) в конечный энергетический продукт
(энергоноситель): электроэнергию, бензин и т. п.

С экономической, энергетической и экологической точки
зрения при определении энергоэффективности того или иного объекта необходимо
принимать во внимание весь энергетический процесс в целом. Решающую роль для
будущего развития энергоснабжения играет решение задачи: сколько первичных
энергетических ресурсов действительно должно быть затрачено для того, чтобы
предоставить конечному потребителю запрашиваемое им количество энергии.

Следовательно, для сбережения энергоресурсов и
эффективного использования быстро сокращающегося количества ископаемых
энергоносителей в качестве основного критерия энергоэффективности необходимо
обратиться к концепции первичной энергии.

Целью любой национальной экономики является максимально
эффективное использование традиционных ископаемых энергоресурсов. В этом
контексте главным преимуществом концепции первичной энергии как критерия
энергетической эффективности является способность оптимизировать процессы
преобразования энергии и минимизировать расход первичного энергоресурса на
производство единицы конечного энергоносителя.

Теплоснабжение зданий в концепции первичной энергии

В Германии, в зданиях с водяной системой отопления
применяют следующие виды энергоносителей, перечисленные по степени важности:

  • природный газ – 50 %;
  • дизельное топливо – 30 %;
  • центральное отопление (ТЭЦ) – 7 %;
  • электроэнергия – 5 %;
  • возобновляемые источники энергии (энергия солнечной
    радиации, низкопотенциальная энергия земли, теплота окружающего воздуха,
    твердое биотопливо) – 8 %.

Совокупный коэффициент полезного использования (КПИ)
первичного энергоресурса вышеперечисленных энергоносителей закреплен в немецком
стандарте DIN 4701 (ч. 10) (речь идет и о данных о потреблении первичной
энергии).

Наименее эффективный способ отопления с точки зрения
расхода первичной энергии – это прямое электрическое отопление.
Несмотря на то,
что этим способом можно без потерь отапливать здание, но более двух третей
первичной энергии не используется по причине крайне больших потерь, возникающих
в процессе выработки электроэнергии на электростанциях, а также при
транспортировке энергии по электрическим сетям. Это означает, что при прямом
электрическом отоплении коэффициент полезного использования первичного
энергоресурса равен 0,3. Другими словами, удельный расход первичного
энергоресурса на единицу полезно израсходованного кВт·ч теплоты у потребителя
составляет 3.

КПИ газового и дизельного отопления превышает 0,9, поскольку потери топлива и энергии на всех этапах энергетического процесса от
добычи и/или выработки до транспортировки природного газа и/или дизельного
топлива являются несущественными. В этом случае удельный расход первичного
энергоресурса составляет 1,1, т. е. потери не превышают 10 %. Это сравнительно
немного.

Самые лучшие результаты показывает отопление зданий за
счет сжигания древесного топлива (твердого биотоплива),
поскольку данное сырье
относится к категории возобновляемых энергоресурсов. Доля первичной энергии для
древесного топлива, используемого для отопления зданий, примерно равна 0,2.
Удельный расход первичного энергоресурса составляет 1,2. По сравнению с
остальными способами теплоснабжения здания, отопление твердым биотопливом
показывает самые лучшие результаты, поскольку данный вид сырья постоянно
восстанавливается.

Методология, заложенная в основу стандарта DIN 4701,
состоит в том, что КПИ здания привязывается к его годовому удельному расходу
первичного энергоресурса. Решающими показателями в данном случае являются, в
первую очередь, теплопотребление зданий, зависящее от качества теплоизоляции
наружных ограждающих конструкций, а во вторую – энергетическая эффективность
используемого инженерного оборудования зданий, предназначенного обеспечивать
утилизацию остаточного тепла.

Согласно немецкому закону об энергосбережении (EnEV),
основанному на стандарте DIN 4701, ч. 10, годовой удельный расход первичного
энергоресурса нового здания должен составлять примерно 60–70 кВт•ч/м2 в год. Для сравнения: уже существующие здания расходуют около 250 кВт•ч/м2 в год.

Читайте также:  Полезные отходы сканворд 5 букв сканворд

На
практике это означает, что для строительства новых зданий должны использоваться
высококачественные и хорошо утепленные наружные ограждающие конструкции и/или
инновационные инженерные системы. Для уже построенных зданий во время
проведения энергетической санации необходимо производить полную замену
устаревшего инженерного оборудования. Это позволит сократить энергопотребление
здания почти на 50 %.

Концепция первичной энергии, являющаяся в Германии
основным критерием энергоэффективности и лежащая в основе создания закона об
энергосбережении (EnEV) и стандарта DIN 4701, фактически запрещает
использование прямого электрического отопления из-за крайне низкого
коэффициента полезного использования первичного энергоресурса и высокого
удельного расхода первичного энергоресурса на единицу полезно израсходованного
кВт·ч тепловой энергии.

Рисунок 1 (подробнее)

Потребление первичной энергии типичным коттеджем

Рисунок 2 (подробнее)

Общее потребление энергии типичным коттеджем

Таблица 1
Удельный расход первичных энергоресурсов
ЭнергоресурсыУдельный расход
первичного
энергоресурса
ВсегоДоля
невозобнов-
ляемой
энергии
Ископаемое топливомазут1,11,1
природный газ1,11,1
сжиженный газ1,11,1
каменный уголь1,11,1
бурый уголь1,21,2
Биотопливобиогаз1,50,5
биобензин1,50,5
древесное топливо1,20,2
Централизованное
отопление
от систем комбинированной
выработки теплоты и
электроэнергии
ископаемое топливо0,70,7
возобновляемое топливо0,70
Централизованное
отопление
от электростанций
ископаемое топливо1,31,3
возобновляемое топливо1,30,1
Электроэнергияобщая из различных источников2,82,4
Возобновляемые источники
энергии
солнечной радиации1,00,0
геотермальная1,00,0
окружающей среды
(воздуха)
1,00,0
Утилизированная теплотаот технологических процессов1,00,0

Дом с нулевым энергопотреблением: будущее или иллюзия?

Дом с нулевым энергопотреблением – это здание, которое
обходится без использования первичных энергоресурсов. Это должен быть дом,
способный самостоятельно удовлетворить свои потребности в энергии для
отопления, охлаждения и работы бытовых приборов. Такая энерго-независимость
достигается за счет использования, например, энергии солнечной радиации,
геотермальной энергии и тепла окружающей среды. Поэтому для подобных домов
важным является наличие высокоэффективного оборудования, способного
аккумулировать тепло- и электроэнергию.

Несколько легче это решается при сохранении теплоты. В
здании с нулевым потреблением, благодаря применению комплексных мер по
повышению теплоизоляции, теплопотери такого здания крайне малы. Кроме того,
бетонные накопители и большие подземные водохранилища способны аккумулировать
значительное количество тепловой энергии, полученной из возобновляемых источников
энергии.

Однако при планировании энергетического будущего как
Европы, так и России строительство домов с нулевым энергопотреблением не
является панацеей. Сегодня получить дом, удовлетворяющий энергетическим
требованиям зданий с нулевым потреблением, возможно только при условии нового
строительства. И на это строительство потребуются чрезмерно большие затраты.

Поиск эффективных технологий для быстрого повышения
энергоэффективности и/или для внедрения возобновляемых источников энергии в уже
существующих зданиях и строениях – вот основная задача, решение которой
способно обеспечить стабильное энергетическое будущее развитого государства.
Именно в этой области скрыт огромный потенциал энергосбережения и возможности
снижения эмиссии CO2. Оптимальная комбинация между уровнем повышения
энергоэффективности и долей использования возобновляемых источников энергии
позволяет сэкономить до 50 % энергии только благодаря техническому
переоснащению. Прибавив к этому применение мероприятий по утеплению наружных ограждающих
конструкций здания, можно добиться снижения энергопотребления здания до 80 %.

Общеэкономический
потенциал снижения энергетических затрат в Западной Европе, по оценкам
Федеральной промышленной ассоциации Германии по бытовым, энергетическим и
экологическим технологиям, составляет минимум 30 %. Для достижения этой
цели недостаточно вести разъяснительные беседы о дорогостоящем и, можно даже
сказать, экзотичном доме с нулевым энергопотреблением, которые, как правило,
лишь запутывают конечного потребителя. Реально способствовать раскрытию
существующего экономического потенциала может капитальная реконструкция уже
существующих зданий и сооружений.

Источник

Студопедия

КАТЕГОРИИ:

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Для оценки эффективности использования энергии в про­изводстве, а также определения эффективности мероприятий по энергосбережению необходимы объективные показатели, которые могли бы отразить реальное использование энергоре­сурсов и давали бы возможность сопоставить результат оцен­ки с максимальными возможностями обеспечения энергосбе­режения.

В любом потреблении энергии присутствуют полезная сос­тавляющая и потери. Под полезно потребленной энергией по­нимается та часть израсходованного энергоресурса, которая непосредственно направлена на осуществление поставленной цели и удовлетворение потребностей. В силовых процессах — это механическая энергия на валу двигателя, в температур­ных технологических процессах — теплота, выделившаяся в объеме технологической печи, в сушилке и переданная нагре­ваемой среде, в осветительных процессах — количество полу­чаемой световой энергии от осветительных приборов и т.д.

Долю полезно потребленной энергии в расходе первичного природного энергоресурса определяет значение коэффициента полезного использования (КПИ) или коэффициента полезного действия (КПД), который является наибо­лее общим показателем эффективности энергоиспользования. По значению КПИ судят о совершенстве энергоснабжающего процесса в целом, включая его научно-технический уро­вень, организацию управления и культуру эксплуатации. КПИ можно определить для отдельного энергопотребляющего процесса, отдельного предприятия, города и республики в це­лом. В последнем случае КПИ является важнейшим показате­лем эффективности энергоснабжающей системы государства. Опираясь на данные прошлых лет, зарубеж­ные аналоги и с учетом происшедших изменений в структуре энергопотребления, можно определить наиболее вероятное ориентировочное значение КПИ энергоресурсов — около 42 % . Это означает, что суммарные потери энергии в республике по уровню 2009 года (37 млн. т у.т.) составляют порядка 21,3 млн. т условного топлива, или около 2 т условного топли­ва на каждого жителя. В материалах республиканской программы энергосбережения потенциал энергосбережения на 2005—2010 годы оценивается на уровне 6—7млн. т условного топлива.

Читайте также:  Полезная информация для детей по пдд

Если допустить, что весь названный потенциал энергосбе­режения будет реализован, то КПИ в республике достигнет 74,6 %. При этом суммарные потери энергии будут снижены до 10 млн. т условного топлива или примерно до 1 т на каждого жителя.

В свою очередь КПИ определяется как произведение час­тных коэффициентов полезного действия (КПД) различных звеньев энергоснабжающего процесса, включая добычу, тран­спортирование, хранение, переработку и преобразование пер­вичных (природных) энергоресурсов, а также передачу, рас­пределение и использование преобразованных энергоносите­лей. По соотношению частных КПД судят об энергетической эффективности каждого звена.

Для определения других показателей энергосбережения необходимо провести классификацию энергетических потерь. Они делятся на невозвратные и возвратные. К невозвратным относятся потери, которые невозможно устранить существую­щими ныне способами и технологиями. С их учетом определя­ются достигнутые на данном этапе технически предельные уровни КПД отдельных звеньев энергетического процесса и КПИ в целом.

К возвратным относятся потери, которые возможно устра­нить, осуществляя те или иные затраты на реконструкцию. По их величине судят о технически достижимом потенциале энергосбережения. Реальные же масштабы энергосбережения могут оказываться значительно ниже потенциальных и опре­деляться уровнем экономически оправданных вложенных средств.

Зависимость реализации возвратных потерь от осуществ­ленных затрат является важнейшей экономической характе­ристикой энергосбережения. Нижний предел их иногда может оказываться близким к нулю. Это так называемые малозат­ратные мероприятия, чаще всего организационного порядка. Верхний экономический уровень затрат в каждом конкретном случае индивидуален и обусловливается стоимостью замеща­ющего энергоресурса в альтернативном варианте. Следует ска­зать, что экономический предельный уровень затрат на энер­госбережение может существенно возрасти, если в цене заме­щающего энергоресурса учитывать обеспеченность его при­родными запасами.

Кроме того, при определении показателей энергосбереже­ния необходимо учитывать экономическую закономерность изменения стоимости потерь по звеньям энергетического про­цесса, а также по их качеству. В каждом звене, будь то добыча, транспортировка, преоб­разование и использование энергоресурсов, расходуются труд, материалы, денежные средства. Поэтому стоимость энергии по мере ее движения к потребителю возрастает, соответствен­но возрастает стоимость потерь. Аналогично обстоят дела и с энергетическим потенциалом потерь. Более калорийное топливо, более нагретая вода, пар с более высоким давлением и температурой обладают большим энергетическим эффектом и поэтому имеют более высокую це­ну, что, к сожалению, не учитывается при существующих та­рифах па тепло. Наибольшую цену имеет наиболее технологичный, качествен­ный и прогрессивный источник энергии— электроэнергия.

Оба названных обстоятельства необходимо учитывать при экономической оптимизации энергосбережения и распределе­нии средств в энергохозяйстве. Об эффективности энергосбереже­ния косвенно можно судить по показателю энергоемкости внутреннего валового продукта, сопоставляя его с аналогич­ными данными других государств. К сожалению, на данном этапе развития такое сопоставле­ние с промышленно развитыми странами не в нашу пользу.

Кроме энергоемкости внутреннего валового продукта, в со­поставимых ценах рассчитывается также удельная энергоем­кость производства отдельных видов продукции и сравнивает­ся с аналогичными показателями энергоемкости производства однотипной продукции на других предприятиях.

Таким образом, показатель энергоэффективности — это научно обоснованная абсолютная или удельная величина пот­ребления топливно-энергетических ресурсов (с учетом их нор­мативных потерь) на производство единицы продукции (ра­бот, услуг) любого назначения.

Кроме экономического роста и цен на энергоресурсы, на энергоемкость влияет НТП. Разница между энергопотребле­нием на основе старых и новых технологий определяет техни­ческий потенциал энергосбережения. Технический потенциал показывает максимальные воз­можности энергосбережения. Часть технического потенциала, которая может быть прибыльно освоена, составляет экономи­ческий потенциал.

Различают также поведенческий потенциал энергосбере­жения, который определяется мерой осознания актуальности задачи энергосбережения всеми лицами, реализующими ее.

4.5. Энергоэкономические показатели по нормированию ТЭР

Выявление резервов экономии ТЭР производится с помощью системы энергоэкономических показателей. Основными комплексными показателями энергоиспользования на предприятиях являются удельные расходы топлива, тепла и электроэнергии на единицу выпускаемой продукции. Прямые обобщённые энергозатраты, т у. т.,

Атер= В + КэЭ + KqQ,

где В – количество потреблённого топлива, поступившего на предприятие со стороны, т у. т.;

Кэ,, Kq – топливный эквивалент, выражающий количество условного топли­ва, необходимого для производства и передачу к месту потребле­ния единицы электрической и, соответственно, тепловой энергии; ежегодно устанавливается Министерством экономики Республики Беларусь (на 2009 г. — Кэ = 0,28; Кq = 0,175);

Э — количество электроэнергии, полученное предприятием со стороны, МВт — ч;

Читайте также:  Счетчик на воду срок полезного использования

Q — количество тепловой энергии, полученное предприятием со сторо­ны, Гкал.

Энергоёмкость продукции, работы, услуги (Ап, т у. т./шт. (т, кг и т. д.) представляет отношение прямых обобщённых энергозатрат (Атэр) к объёму продукции (П), произведённой за анализируемый период:

Ап=АТтер/П

Электроёмкость продукции (Эп тыс. кВт • ч/шт. (т, кг и т. д.) измеряет­ся отношением всей потреблённой электрической энергии (Э) к объёму про­дукции (П), произведенной за анализируемый период:

Эп=Э/П

Теплоёмкость продукции (Qп, Гкал/шт. (т, кг и т. д.) — отношение всей потребляемой тепловой энергии (Q) к объёму продукции (П), произведенной за анализируемый период:

Qп= Q/П

Энерговооружённость труда (Ам, т у. т./шт. (т, кг и т. д.) — отношение пря­мых обобщённых энергозатрат (Атэр) за анализируемый период к среднеспи­сочной численности промышленно-производственного персонала (Чср):

Ам=Атэр/Чср

Электровооружённость труда (Эт, тыс. кВт • ч/чел.) — отношение всей потреблённой на предприятии электроэнергии ) к среднесписочной чис­ленности ППП (Чср) за анализируемый период:

Эт = Эт /Чср

Электровооружённость труда по мощности (Этм, тыс. кВт-ч/чел ) -это отношение установленной мощности всех токоприёмников на предпри­ятии (ЭM) к среднесписочной численности ППП (Чср):

Этм=Эм/Чср.

Коэффициент электрификации (Ээ тыс. кВт-ч/т у. т.) — отношение всей потреблённой на предприятии электроэнергии (Э) к прямым обобщён­ным энергозатратам за планируемый период (Атер):

Ээ=Э/Атер

Тепплоэлектрический коэффициент (, Гкал/тыс. кВт-ч) – отношение всей потреблённой предприятием тепловой энергии (Q) к электрической энергии за анализируемый период (Э):

Qэ =Q/Э

Электротопливный коэффициент (Эв, тыс. кВт • ч/т у. т) — отношение всей потреблённой электроэнергии (Э) к количеству топлива, поступившему на предприятие за анализируемый период (В):

Эв=Э/В

Нормативные показатели расхода устанавливаются по следующим видам ТЭР:

-электрической энергии;

-тепловой энергии;

— котельно-печному топливу.

Измеряются соответственно в кВт-ч, Гкал, кг у. т., т у.т.

В машиностроении, строительстве, ремонтных, экспериментальных и других производствах, когда затруднено выбрать единый измеритель про­дукции в натуральных или условных единицах и нормирование производи­лось на стоимостной показатель, необходимо пользоваться коэффициента­ми, исчисленными по трудоёмкости продукции.

4.6. Методы разработки норм, порядок их согласования и утверждения

Основными методами разработки норм расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) являются:

-опытный метод, сущность которого заключается в определении удельных затрат ТЭР по данным, полученным в результате испытаний (экс­периментов);

-отчётно-статистический метод, предусматривающий опре­деление норм расхода ТЭР на основе анализа статистических данных о фак­тических удельных их расходах и факторов, влияющих на их изменение, за ряд предшествующих лет;

-расчётно-статистический метод, основанный на разработ­ке экономико-статистической модели в виде зависимости фактического удельного расхода ресурса от воздействующих факторов;

-расчётно-аналитический метод, который предусматривает определение норм расхода ТЭР расчётным путём по статьям расхода этих ресурсов в производстве, или путём математического описания закономер­ности протекания процесса на основе учёта нормообразующих факторов и с учётом прогрессивных показателей использования ТЭР.

Основными исходными данными для определения норм расхода ТЭР являются:

-первичная техническая и технологическая документация;

-технологические регламенты и инструкции, экспериментально прове­ренные энергобалансы и нормативные характеристики энергетического и технологического оборудования, паспортные данные оборудования и т. п.;

-данные об объёмах и структуре производства продукции;

-трудозатраты на единицу продукции i-го вида;

-фактические расходы энергии за анализируемый период;

-данные о плановом и фактическом удельном расходе энергии за про­шедшие годы;

-показатели передового опыта отечественных и зарубежных предпри­ятий, выпускающих аналогичную продукцию, по экономному и рациональ­ному использованию ТЭР и достигнутым удельным расходам;

-план мероприятий (программа) по энергосбережению.

Методическое руководство работой по нормированию расхода ТЭР и со­гласование норм осуществляет Комитет по энергоэффективности при Сове­те Министров Республики Беларусь (Госкомэнергоэффективность).

Отраслевые методические документы разрабатываются отраслевыми специализированными организациями (НИИ, ПКБ и т. д.), согласовываются с Госкомэнергоэффективность и утверждаются соответствующими респуб­ликанскими органами государственного управления. Субъектами хозяйство­вания нормирование расхода ТЭР осуществляется самостоятельно или с привлечением специализированных организаций.

Технически обоснованные нормы расхода ТЭР (полученные расчётно-аналитическим методом) разрабатываются субъектами хозяйствования неза­висимо от форм собственности 1 раз в 3 года, а также при изменении техно­логии, структуры и организации производства и совершенствовании мето­дологии нормирования расхода ТЭР, независимо от сроков предыдущего утверждения.

Нормы расхода ТЭР для предприятий, организаций и учреждений еже­годно утверждаются:

-соответствующими (по принадлежности) республиканскими органами государственного управления, объединениями, подчинёнными правительст­ву Республики Беларусь;

-местными исполнительными и распорядительными органами; При этом нормы расхода ТЭР для субъектов хозяйствования с суммар­ным годовым потреблением их в перерасчёте в условное топливо 1 тыс. т и более, и для котельных производительностью 0,5 Гкал/ч и выше согласовы­ваются с Госкомэнергоэффективность.

Для субъектов хозяйствования, не имеющих вышестоящих органов, нор­мы расхода утверждаются Госкомитетом по энергоэффективности.

Дата добавления: 2015-06-27; Просмотров: 2703; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Рекомендуемые страницы:

Читайте также:

Источник