Национальный горный университет — соответствие Времени



УДК 621.311.003:621.8.036:622.6
ББК 31.19
Р 17

Затверджено вченою радою університету як навчальний посібник для студентів спеціальностей “Електротехнічні системи електроспоживання” та “Енергетичний менеджмент” (протокол № 5 від 5 липня 2005 року).


Рецензенти:


О.В. Садовий, доктор технічних наук, професор, проректор з наукової роботи, завідувач кафедри електрообладнання Дніпродзержинського державного технічного університету;
В.М. Герасимович, кандидат технічних наук, керівник групи ДВАТ „Дніпродіпрошахт”.

Р 17   

Разумний Ю.Т., Заїка В.Т., Степаненко Ю.В.
Енергозбереження: Навч. посібник . - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2005. - 166 с


Розглянуто основні питання енергозбереження у діючих системах генерування та споживання енергії і палива, відомості про економію палива в енергетиці, зниження потреб у електричній енергії на технологічних установках, ефективність енергозбереження.

Наведено приклади розв’язання задач, контрольні запитання та завдання до самостійної роботи.

Зміст навчального посібника відповідає програмі вищої освіти щодо дисципліни „Енергозбереження”.

Бібліогр: 108 назв.


ББК 31.19

© Ю.Т. Разумний, В.Т. Заїка, Ю.В. Степаненко, 2005
© Національний гірничий університет, 2005



Зміст

Передмова 3

1. Основні відомості про енергію
7

1.1. Енергія і природа
7
1.2. Енергія і енергозбереження 12

2. Законодавча і нормативно-методична основи енергозбереження
18

2.1. Головні положення Закону України “Про енергозбереження”
18
2.2. Система забезпечення енергозбереження 20
2.3. Стислі відомості про стандарти з енергозбереження 20

3. Економія палива в енергетиці
25

3.1. Склад генеруючих потужностей і стан енергетики в Україні
25
3.2. Загальні тенденції розвитку енергетики 28
3.3. Використання палива на електростанціях 36
3.4. Собівартість вироблення електроенергії на теплових електростанціях 46

4. Комбіноване вироблення енергії
50

4.1. Поняття про комбіноване вироблення енергії
50
4.2. Вироблення енергії двигунами внутрішнього згоряння 55
4.3. Застосування газових і парових турбін для вироблення енергії 56
4.4. Виробництво енергії при використанні парової турбіни 58
4.5. Енергетична ефективність комбінованого способу вироблення енергії 61
4.6. Застосування ТЕЦ на вугільних шахтах для вироблення електричної і теплової енергії 64

5. Економія електричної енергії
67

5.1. Основні положення
67
5.2. Загальна оцінка економії електроенергії 68
5.3. Вентиляторні установки 77
5.4. Підйомні установки 83
5.5. Технологічний транспорт 85
5.6. Насосні установки 88
5.7. Компресорні установки 90
5.8. Способи зменшення втрат електроенергії в повітряних і кабельних лініях 93
5.9. Зниження втрат електроенергії в силових трансформаторах 94
5.10. Економія електроенергії в освітлювальних установках 96
5.11. Зниження споживання реактивної потужностіасинхронними двигунами 97
5.12. Тарифи на електроенергію 98

6. Ефективність енергозбереження
101

6.1. Головні положення
101
6.2. Методика оцінки ефективності енергозберігаючих проектів 102
6.3. Забруднюючі речовини і парникові гази 104
6.4. Визначення валових викидів забруднюючих речовин за даними постійних вимірювань 105
  6.5. Визначення викидів забруднюючих речовин розрахунковим 106
  6.6. Визначення об’єму сухих димових газів 114
  6.7. Характеристики газоподібного палива 115
  6.8. Платежі за викиди забруднюючих речовин в атмосферу 117
  6.9. Комплексна оцінка валових викидів забруднюючих речовин 118

Додаток А.

Словник термінів і визначень
129
Додаток Б. Перелік нормативних документів СРСР для застосування в суспільному виробництві з терміном дії 5 років, затверджений наказом Держкоменергозбереження від 31.05.02 р. № 65 137
Додаток В. Питома теплота згоряння різних видів палива і деяких 142
Додаток Г. Співвідношення між одиницями енергії і коефіцієнти перетворення одиниць виміру нафти, газу, продукції 143
Додаток Д. Перерахунок характеристик палива 146
Додаток Е. Склад і характеристики різних видів органічного палива 147
Додаток Ж. Параметри установок очищення димових газів 149
Додаток І. Показники емісії СО, вуглецю палива, N2O і СH4 155
Додаток К. Визначення теплової потужності котельної установки 156

Список літератури
157



ПЕРЕДМОВА

В останні десятиріччя фахівці з виробництва і використання енергії, вчені та громадськість передових країн світу все більше і більше переконуються в необхідності проведення дієвих заходів з енергозбереження. Це породжено багатьма причинами. Головні з них - прискорене виснаження природних не поновлюваних запасів палива та негативний вплив хімічних, теплових, механічних та викидів на навколишнє середовище, причому за оцінками фахівців екологічна проблема збережеться навіть, якщо в енергетику залучити вторинні енергоресурси (та поновлювані горючі ресурси) планети. Максимально обмежити дію шкідливих чинників на біосферу - завдання, від вирішення якого залежатиме збереження сприятливих умов життя на землі на даному етапі розвитку світового співтовариства.

Істотна увага цій проблемі приділяється і в Україні. Так, Закон України про енергозбереження вимагає вирішувати питання щодо використання енергії з урахуванням екологічних аспектів. Також не випадково, що національні нормативні документи вимагають, щоб ефективність заходів стосовно енергозбереження на промислових підприємствах оцінювалася, крім всього, рівнем скорочення платежів за забруднення навколишнього середовища (ДСТУ 2155-93).

Зростаюче розуміння на державному рівні проблеми енергозбереження дозволило Україні на початку 90-х років прийняти ряд принципових рішень і організаційних заходів, що направлені на стимулювання програм з економії палива та електроенергії в країні. Створений Інститут проблем енергозбереження НАН України. В 1993 р. заснований науково-технічний журнал «Проблеми енергозбереження», а у наступному році введений в дію Закон України про енергозбереження. У ці ж роки почалася розробка стандартів з енергозбереження. Затверджений Державний комітет України з енергозбереження, створені центральна і регіональні Державні інспекції. У навчальні програми вузів для відповідних спеціальностей уведена дисципліна «Енергозбереження». З'явилися різні організації і фірми, здатні надавати консалтингові, інжинірингові та інші послуги. Таким чином, до 2000 р. в Україні створена цілісна система, що забезпечує вирішення практично всіх питань в області енергозбереження.

В економіці узагальнюючою характеристикою енерговитрат виступає енергоємність валового внутрішнього продукту (ВВП). Цей показник для України у 2002 р. склав 0,86 кг умовного палива на гривню, що в 2 - 5 разів вище, ніж у розвинутих країнах світу. Що стосується частки ВВП на душу населення, то цей показник в Україні у 1,5 рази нижче, ніж у Білорусі та в 45 разів - ніж в Японії. Таке положення вказує на те, що у виробництві поки відсутні ефективні стимули енергозбереження. Як наслідок, економічний ефект від впровадження у 2001-2002 pp. енергозберігаючих технологій в промисловість склав усього лише 6,8 млн грн.

У той же час відомі приклади зростання валового національного продукту (ВНП) і одночасного зниження енергоємності ВВП. Такі процеси позитивно відображаються і на рівні життя населення. Наприклад, у Німеччині з 1973 по 1984 р. ВНП виріс на 21 %, а споживання енергії в 1984 р. не перевищило рівня 1973 р. Таких показників Германія досягла за рахунок раціонального споживання енергії. Цей приклад показує, що економічне зростання не обов'язково повинно супроводитися збільшенням споживання електроенергії.

На сучасному етапі позитивних результатів в енергозбереженні практично можна досягти у всіх галузях промисловості.

В енергетиці це, перш за все, модернізація електростанцій з метою зниження витрат палива; більш широке впровадження пікових електростанцій; розвиток комбінованого виробництва енергії; поліпшення якості вугільного палива; залучення вторинних енергоресурсів (поновлюваних і нетрадиційних джерел енергії) та ін.

У промисловості економія електроенергії і, відповідно, зниження її питомих витрат прямо пов'язані з організацією виробництва і режимами роботи технологічних установок (коефіцієнтами завантаження, включення тощо). Тому між працівниками виробництва та керуючим персоналом повинна встановлюватися зацікавленість до енергозбереження. Неприпустимо, коли технологи адресують рішення суміжних питань енергетикам, а енергетики - технологам.

Очевидно, досягти значних результатів в енергозбереженні можливо тільки на рівні міждисциплінарних знань. Тому більшість рішень і рекомендацій з енергозбереження повинна розроблятися та впроваджуватися енергетиками і технологами спільно. Активною стороною тут повинен бути енергетик (енергоменеджер). Він відповідає за впровадження і ефективність результатів.

Технічний прогрес породив декілька глобальних проблем у сфері виробництва і споживання енергії.

Одна з них - нерівномірність споживання. За даними джерел Організації Об'єднаних Націй (ООН), приблизно, 75 % енергоносіїв витратили промислово розвинуті країни, де мешкає близько 25 % світового населення. На країни “третього світу”, де мешкає не менше 75 % населення Землі, доводиться близько 25 % світового споживання енергії. При цьому кожен мешканець Північної Америки в середньому щорічно споживає близько 90 тис. кВт год, Німеччини - 50 тис. кВт год, в країнах “третього світу” на душу населення приходиться усього лише 4 тис. кВт год. У той же час збільшення споживання енергії в країнах “третього світу” до рівня однієї тонни умовного кам’яновугільного палива (УКП) на одного мешканця призведе до збільшення попиту на енергоносії, підвищення цін на енергію і, відповідно, до прискорення вичерпання запасів паливних ресурсів.

Не вирішена і проблема ефективного перетворення первинних енергоносіїв в електричну енергію. Приблизно дві третини видобутої енергії скидається як відхідне тепло у водоймища або в атмосферу. Перехід на комбіноване виробництво енергії (когенерацію) вирішить цю проблему, але лише там, де існує потреба і в тепловій, і в електричній енергії. Зіставлення також відображує, що використання електричної енергії для отримання тепла (пряме електроопалювання, підігрів води або її кип'ятіння для побутових потреб) неефективно, оскільки призводить, з урахуванням усіх етапів перетворення, до збільшення в два-три рази витрат первинного палива і зростання, у порівнянні з теплоелектроцентраллю, працюючою на вугіллі, викидів шкідливих речовин у навколишнє середовище в 5 і більше разів. У цьому секторі і прихований істотний потенціал енергозбереження.

Продовжується марнотратне використання тепла і на обігрів житлових приміщень. З урахуванням стану і конструкцій будинків, побудованих в Україні у 60-і - 80-і роки минулого століття, коефіцієнт теплопередачі для зовнішньої поверхні стіни складає не менше 1,4 Вт/м2. Це означає, що при різниці температур у 20 °С, на 1 м зовнішньої поверхні стіни втрачається, приблизно, в годину 28,0 Вт год енергії. Тому за рахунок поліпшення теплоізоляції стін і віконних отворів можна приблизно вдвічі знизити витрати на опалення.

Відчутна економія електроенергії може бути досягнута і в результаті удосконалення конструкції побутових приладів. Наприклад, застосування теплоізоляції з поліуретанового пінопласту завтовшки 7 см дозволяє знизити елект-роспоживання холодильників з 300 кВт год на рік до 100. При цьому витрати на ізоляцію в 3,5 рази менше витрат на вироблення електроенергії для її виготовлення.

І ще одна проблема - упаковка одноразового використання. Її переваги у тому, що вона легше, займає менше місця і не потребує пунктів прийому тари. Проте, не дивлячись на явні переваги, вона має і серйозні недоліки у порівнянні з упаковкою багаторазового використання. Для виробництва такої упаковки необхідно в 6 - 9 разів більше енергії. Так, якщо пиво, розливане в Україні у пляшки багаторазового використання, продаватиметься в алюмінієвих банках, то за розрахунками ця технологія призведе до збільшення споживання електроенергії, що відповідає можливостям її вироблення за допомогою енергоблоку потужністю не менше 150 МВт. Ще один недолік - зростаючий об’єм відходів.

Перелік напрямів щодо економії енергії можна було б продовжити. Проте ясно, шо для матеріального виробництва і практичної реалізації національних і регіональних програм за цією проблемою країні необхідні кваліфіковані фахівці.

Цей навчальний посібник є базою для вивчення дисципліни Енергозбереження студентами спеціальностей 8.000008 Енергетичний менеджмент і 8.090603 Електротехнічні системи електроспоживання, які здатні забезпечити реалізацію національної політики в області енергозбереження на підприємствах і в організаціях усіх форм власності.

Зміст даного навчального посібника відповідає програмі вищої освіти за професійним напрямом 0906 Електротехніка і програмі професійно-нормативної дисципліни Енергозбереження. СТАНДАРТ ВИЩОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ (НГУ) - СТВНЗ 2070743-0906.ПД-04.

У даній книзі розглядаються питання енергозбереження в діючих системах генерації та споживання основних видів енергії. Складається вона з шести розділів (модулів), в яких систематизовано розглянуті основні відомості про енергію та її взаємоперетворення (розділ 1); сутність законодавчої та нормативно-методичної бази енергозбереження (розділ 2), напрям і зміст роботи з економії палива в енергетиці (розділ 3), основні принципи і ефективність комбінованого способу виробництва енергії (розділ 4); економія електричної енергії на конкретних установках і обладнанні (розділ 5); економічна конкретних установках і обладнанні (розділ 5); економічна ефективність енергозберігаючих проектів і заходів (розділ 6).

Для засвоєння навчального матеріалу необхідні знання, надбані студентами при вивченні блоку енергетичних дисциплін: основи термодинаміки, енергетичні установки і теплотехніка, а також ряду інших дисциплін, визначених відповідними навчальними планами.

Для більш чіткої орієнтації студентів і слухачів у виробничій термінології приведений Додаток А, який запозичено з ДСТУ 2960-94. Організація промислового виробництва. Основні поняття. Терміни та визначення. Так, надані визначення коефіцієнтам екстенсивного, інтенсивного та інтегрального навантаження обладнання, оскільки аналогічні за назвою, але інші за значенням коефіцієнти застосовують фахівці в області електропостачання. Приведене визначення основних режимів роботи технологічного устаткування. Подібна термінологія, окрім технологів, використовується і енергетиками при описанні режимів електроспоживання.

Навчальний посібник містить також початкові дані та довідковий матеріал для виконання курсової роботи, теми рефератів, контрольні запитання, список літератури для самостійної роботи, що допоможе студентам і слухачам відповідних спеціальностей вивчити теоретичні питання та самостійно вирішувати практичні завдання щодо енергозбереження в різних галузях промисловості.


© 2006-2017 НГУ Інформація про сайт