Энергоэффективность как необходимое условие для развития современного энергетического хозяйства

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ КАК НЕОБХОДИМОЕ УСЛОВИЕ ДЛЯ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ПРЕДПРИЯТИЯ

М. С. СЫСОЕВА

В статье раскрываются проблемы экономии энергоресурсов, использование альтернативных источников энергии, а также влияние данных ресурсов на экологическую обстановку в России и мире.

Потребление ресурсов происходит почти вполовину быстрее, чем их может воспроизводить планета. В связи с этим роль альтернативных источников энергии приобретает все большее значение. Использование прогрессивных технологий в процессе производства энергии позволит повысить его экономическую и экологическую эффективность.

Ключевые слова: энергосбережение, источники энергии, ископаемые виды топлива, альтернативные источники энергии, экологичность источников энергии, энергосберегающая политика.

На современном этапе становления энергоэффективной экономики новой России, стремящейся минимизировать влияние командно-административной экономики Советского Союза, все большее значение, приобретает развитие по инновационному пути. Развитие эффективного энергетического хозяйства - задача XXI в.

Ресурсосбережение в сфере производства и потребления энергии, экологическая чистота, рентабельность становятся главными ориентирами реформирования энергетических хозяйств предприятий.

Российский энергетический сектор является одним из крупнейших в мире и оказывает большое влияние на энергетический баланс, состояние окружающей среды в региональном и глобальном масштабах, что подчеркивает его значение для обеспечения устойчивого развития всего мирового сообщества. Однако, даже выступая ведущим звеном национальной экономики, энергетические хозяйства России еще не в полной мере преодолели внутренние противоречия развития.

Экономия энергоресурсов - не только внутренняя, но и мировая проблема. Запасы невозобновляемых источников энергии (это нефть, газ, уголь, уран и т. д.) не бесконечны. По прогнозам уже в этом веке запасы нефти и газа будут исчерпаны, также как запасы урана для классических типов реакторов. Использование углеводородного сырья для получения энергии ведет к образованию углекислого газа, который вызывает «парниковый

эффект». Продуктом жизнедеятельности атомных станций (АЭС) являются опасные радиоактивные отходы - облученное ядерное топливо (ОЯТ). Ограничено число рек и соответственно возможностей для строительства ГЭС. Возобновляемые источники энергии могут обеспечить человечество, не угрожая его существованию. В отличие от невозобновляемых источников, их запасы практически неисчерпаемы, обладают нулевым уровнем выбросов, однако, достаточно дороги в эксплуатации. К ним относятся - энергия биомассы, ветра, солнца, морских волн и течений, тепло земли.

В настоящее время производство энергии в мире, в том числе и в России, в значительной степени базируется на ископаемых видах топлива [1]. Возобновляемые источники энергии с каждым годом будут играть все большее значение. Возобновляемые источники энергии очень дорогостоящие в разработке, установке и эксплуатации, но они и более энергоэффективны (рис. 1). В последнее время достаточно популярным является совмещение использования возобновляемых и невозобновляемых источников энергии (например, природного газа и одного из видов возобновляемой энергии).

Повышение эффективности энергетических систем будет наиболее важным фактором в решении энергетических и экологических проблем в будущем. Использование прогрессивных технологий в процессе производства энергии позволит повысить его экономическую и экологическую эффективность.

2030г., 36000 млрд кВ

2006г., 18000 млрд кВ

10 20 30 40 60 60 70 80

90 100

уголь  нефть Шгаз Шядерная Игидро  возобновляемые источники энергии

0

Рис. 1. Производство энергии

Компания Siemens является ведущим мировым поставщиком возобновляемых источников энергии, включая энергию ветра и солнечной энергии.

Согласно данным Международного энергетического агентства (МЭА) и компании Siemens, к 2030 г. во всем мире потребность в электроэнергии возрастет на 63 % по отношению к 2008 г. в общей сложности на 33 000 тераватт-часов (ТВт.ч.) [5]. Все большая доля этой энергии будет основываться на возобновляемых источниках энергии. Согласно прогнозам МЭА и Siemens ожидается, что количество электроэнергии от ветра, солнечной энергии, биомассы и геотермальной энергии к данному периоду увеличится почти в десять раз с 581 ТВт.ч до 5,583 ТВт.ч (ветровая энергия значительная часть этого роста). Количество используемой электроэнергии ветра увеличится примерно в тринадцать раз.

Еще более впечатляющим прогнозируется рост солнечной электроэнергии, которое должно вырасти в 140 раз. Согласно исследованиям, про-

веденным компанией Clear Edge Inc., специализирующейся в секторе новых технологий на рынке фотоэлектрических, ветряных энергетических систем и биотоплива к 2018 г. произойдет увеличение продаж на 35,7 %. Ветряной энергии будет сгенерировано на сумму около 140 млрд долл. к 2018 г., что существенно превышает объемы 2009 г. [4].

Несмотря на рост производства возобновляемых источников энергии около 54 % электроэнергии во всем мире в 2030 г. по-прежнему будут произведены из ископаемых энергетических источников, таких, как уголь и природный газ. В целях защиты климата и сокращения выбросов парниковых газов, крайне важно, повысить эффективность электростанций. Также необходимо создавать технологии для удаления диоксида углерода - либо до, либо после сгорания - так, чтобы он больше не выходил в атмосферу. Потенциал повышения эффективности электростанций наглядно демонстрирует следующий пример: если на всех существующих электростанциях повысить

№ 6 (Gil), 2G1G

КПД до уровня обеспечиваемого современными технологиями, то это приведет к уменьшению годовых выбросов CO2 на 2,5 млрд т, что составляет около 10 % от всех связанных с энергетикой выбросов CO2 во всем мире.

В случае использования возобновляемых источников энергии выбросы CO2 будут сокращены до нуля. Но вместе с тем возникает ряд других проблем. Проблемы использования солнечной энергии и энергии ветра связаны с тем, что они зависят от определенных климатических условий, являются непостоянными и часто недоступны.

Эксперты Всемирной метеорологической организации опубликовали международный доклад Greenhouse Gas Bulletin 2009, где говорится, что в конце 2008 - начале 2009 гг. мировые промышленные выбросы парниковых газов достигли самого высокого уровня с момента начала индустриального развития человечества.

В докладе отмечается, что по состоянию на конец 2008 г. содержание углекислого газа в атмосфере планеты выросло на 38 %, метана - на 157 %, окиси азота на 19 % от начала эпохи промышленного развития (1750 г.).

Также в процессе исследований метеорологи выявили сокращение концентрации хлорфторуг-леродов, что стало возможным благодаря Монреальскому протоколу, принятому в 1989 г. и направленному на защиту озонового слоя планеты.

Потребление ресурсов происходит почти вполовину быстрее, чем их может воспроизводить планета. Таким образом, Земле требуется почти два года, чтобы нивелировать эффект годового потребления ресурсов людьми. Если человечество продолжит наращивать потребление такими же темпами, то к 2030 г. объем потребляемых ресурсов удвоится и человечеству понадобиться для комфортного проживания пять таких планет как Земля.

Еще в 1961 г. человечество имело доступ примерно к половине ресурсов планеты, сейчас этот показатель достиг 80 %. Очевидно, что и дальше этот показатель продолжит свой рост. От деятельности промышленно развитых держав в первую очередь будут страдать развивающиеся страны [3].

Международное энергетическое агентство разработало Рекомендации по вопросам энергоэффективности в поддержку Плана «Большой Восьмерки».

Данное агентство является самостоятельным органом, основанным в 1974 г. в рамках Организации экономического сотрудничества и развития

(ОСЭР) с целью осуществления международной экономической программы.

МЭА рекомендует лидерам «Большой восьмерки» принять и безотлагательно внедрить представленный комплекс мероприятий с целью существенного повышения энергоэффективности.

Данный комплекс был разработан в рамках Гле-ниглского плана действий «Большой восьмер-ки»(2005 г., Глениглс), провозглашающего в качестве цели стремление к экологически чистому, продуманному и конкурентоспособному энергетическому будущему.

Все рекомендации МЭА из этого комплекса соответствуют строгим критериям, т. е. рекомендация считается обоснованной, если:

- она способна привести к экономии большого количества энергии при низких затратах;

- она направлена на решение существующих проблем несовершенства рынка и преодоление рыночных барьеров;

- она направлена на заполнение значительных пробелов в существующих политических мерах;

- относительно нее существует некий консенсус на международном уровне.

МЭА рекомендовало ряд политических мер участникам саммитов «Большой восьмерки» в 2006 г. (Санкт-Петербург), 2007 г. (Хайлиген-дамм) и 2008 г. (Хоккайдо). Сводный комплекс рекомендаций этих саммитов касается 25 сфер деятельности в семи приоритетных областях: межотраслевая деятельность; здания; бытовые приборы; освещение; транспорт; промышленность; и системы электроснабжения.

На промышленность приходится почти одна треть потребления энергии в мире и 36 % выбросов СО2. Производство многочисленных сырьевых материалов, таких как химикаты, нефтехимические вещества, железо и сталь, цемент, бумага, целлюлозно-бумажные и другие материалы и металлы составляет более двух третей этой величины. В целом с 1971 по 2004 гг., конечное потребление энергии промышленностью возросло на 61 %. Однако анализ Международного энергетического агентства показывает, что все еще остаются существенные возможности по повышению энергоэффективности в промышленности, которые прежде всего связаны с продвижением промышленных энергоэффективных устройств и повышением общей эффективности посредством управления потреблением энергии [2].

Российская Федерация, являясь неотъемлемым участником мирового сообщества, также взяла курс, направленный на энергосбережение.

Было принято распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715-р об утверждении Энергетической стратегии России на период до 2030 г. (ЭС-2030).

Энергосбережение - это еще один «источник» энергии. В России до 40 % вырабатываемой энергии теряется на пути к потребителю или в результате расточительного использования. Это означает, что Россия добывает и сжигает почти в 2 раза больше угля, нефти и газа, чем это необходимо в действительности. Потенциал энергосбережения России сравним с объемом всей экспортируемой нефти и нефтепродуктов.

Потери энергии происходят и в самом топливно-энергетическом комплексе (из-за низкого КПД установок), и в промышленности (в основном, по причине износа оборудования), а также в секторе ЖКХ. На этот сектор приходится почти треть всех потерь - 110 млн т условного топлива.

Энергосберегающая политика является государственным приоритетом, определяющим энергетическую безопасность страны. Энергосбережение следует рассматривать как самостоятельный и крупный источник энергоснабжения всей страны. Под термином «энергосбережение» следует понимать комплекс правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мероприятий, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов. Энергосберегающая политика государства определяет правовое, организационное и финансово-экономическое регулирование деятельности в области энергосбережения. Федеральные законы «Об электроэнергетике» и «Об энергосбережении» утверждают принципы энергосберегающей политики, определяют экономические и финансовые механизмы ее осуществления, вводят льготы потребителям и производителям энергии. На основании федеральных документов разработаны и действуют программы по энергосбережению на предприятиях, в городах, регионах.

Российская Федерация располагает одним из самых больших в мире технических потенциалов повышения энергоэффективности, который составляет более 40 % от уровня потребления энергии. В абсолютных объемах это 403 млн т.у.т., а с учетом сокращения сжигания попутного газа в факелах - порядка 420 млн т.у.т. Это выше, чем предусмотренный в Энергетической стратегии России на период до 2030 г. прирост производства первичной энергии в России в 2008-2020 гг. в 244270 млн т.у.т. Ресурс повышения энергоэффективности следует рассматривать как один из основных источников будущего экономического роста.

Во исполнение поручения Президента РФ от 15 июля 2009 г. № Пр-1802 ГС по итогам расширенного заседания президиума Государственного совета РФ 2 июля 2009 г. и распоряжений Правительства РФ от 17 ноября 2008 г. № 1663-р и от 25 декабря 2008 г. № 1996-р, Минэнерго России разработан проект Государственной программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период до 2020 г.

Решение задач энергосбережения на промышленном предприятии невозможно без разработки стратегии энергосбережения, основанной на внедрении систем контроля и учета энергоресурсов; развития собственных энергоисточников на предприятии; утилизации вторичных энергоресурсов; создании АСУ-энерго для минимизации энергозатрат; разработке режимов рационального энергопотребления; внедрении энергосберегающих технологий и оборудования.

Важнейшей составляющей энергоэффективности является система нормирования и планирования энергопотребления, включающая:

1) научное обоснование норм, определяемое

зависимостями, связывающими потребление

энергоресурсов с факторами производства;

2) возможность определения норм расхода энергии как по способу агрегирования норм расхода низшего уровня, так и на основании уравнений-моделей энергопотребления цеха (предприятия) в целом;

3) обеспечение оптимального режима потребления энергоресурсов путем установления удельного расхода энергии как минимально возможной величины или величины, соответствующей оптимальным значениям других производственных показателей;

4) методическое обеспечение нормирования на высших уровнях (предприятие, отрасль), предусматривающее классификацию объектов по условиям производства и величине потребления энергии, установление закономерностей потребления для однородных групп объектов и определение плановой меры расхода энергии для соответствующих условий производства каждой группы.

Выделяют четыре основных направления энергосбережения в энергетическом хозяйстве промышленного предприятия:

1. Непосредственное освещение рабочего места.

2. Использование энергосберегающих лампочек и оборудование.

3. Утепление окон и дверей.

4. Установка регуляторов подачи тепла (батареи с вентилем).

Относительно последнего направления энергосбережения следует отметить, что для многих предприятий реально существует проблема избыточного отопления помещений. Особенно это актуально для зданий, расположенных поблизости от пунктов подачи тепла. Установка регулятора отопления, как правило, сопровождается заменой радиаторов отопления (батарей) на более современные. Этот процесс достаточно кропотливый и потребует финансовых затрат.

Промышленность является не только крупным потребителем топлива и энергии, но и источником вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), использование которых сокращает покупку энергоносителей. ВЭР разделяют: 1) на образующиеся горючие энергетические ресурсы; 2) на тепловые энергетические ресурсы (физическое тепло отходящих газов и пара); 3) на ресурсы технологических газов (с избыточным давлением) и при редуцировании природного газа.

Большое значение имеет возвращение ВЭР непосредственно и технологический процесс и использование утилизируемой энергии для выработки энергетических ресурсов (электроэнергии, пара или горячей воды). Накопленный и нереализованный потенциал энергосбережения в части утилизации ВЭР на отечественных предприятиях высок. Например, энергетические затраты в себестоимости металлопродукции у нас составляют 30-35 %, а на аналогичных предприятиях Европейского Союза 18-22 %. Вплоть до конца 80-х гг. загрузка основных технологических агрегатов в базовых отраслях промышленности находилась на уровне 90-98 %. Традиционным направлением повышения эффективности использования электроэнергии в этих условиях было укрупнение технологических агрегатов и рост мощности оборудования. В целом это снижало удельные затраты электроэнергии на единицу продукции, так как уменьшало удельные непроизводительные потери энергии, в том числе наружными поверхностями. Аналогичный подход к снижению потерь энергии применялся и для предприятий в целом: чем оно крупнее и больше партии выпускаемой продукции, тем ниже затраты электроэнергии в расчете на единицу продукции.

Снижение объемов производства и неравномерная посуточная производительность предпри-

ятий изменили режимы работы технологического оборудования, изменив и процессы потребления электроэнергии.

Движение российских предприятий по пути развития энергетических хозяйств с учетом энергоэффективности не имеет альтернатив; с реформами в сфере энергетики связываются перспективы повышения благосостояния предприятий, укрепления его внутренней стабильности и конкурентоспособности на международной арене.

Литература

1. Аджиев М. С. Энергосберегающие технологии // Подписная научно-популярная серия: ТЕХНИКА. № 2. 1999.

2. Рекомендации по вопросам энергоэффективности, ОЭСР/МЭА, 2009. URL: http://www.iea.org.

3. Через 20 лет человечество удвоит потребление ресурсов // «Экологические системы»: электронный журнал Энергосервисной компании. №1, 2010. URL: http://www.pcweek.ua.

4. Pictures of the future/Fall 2009 Growing Demand for Renewables and Smart Grid Technologies, 2009.

5. The Siemens environmental portfolio. Published by: Siemens AG Corporate Communications and Government Affairs (CC) Government Affairs (CC GA), June 2008.

* * *

ENERGY EFFICIENCY AS NECESSARY CONDITION TO DEVELOPMENT OF MODERN POWER ECONOMY OF ENTERPRISE

M. S. Sysoyeva

This paper reveals the problems of energy resource saving, the use of alternative energy sources, and the influence of these resources on the environmental situation in both Russia and the world.

The speed of consuming of the resources is faster by almost half than the speed that they can be reproduced by the planet at. In this connection, the role of alternative energy sources is becoming increasingly significant. The use of advanced technologies in producing the energy will allow to increase economic and environmental efficiency of the production.

Key words: energy savings, energy sources, fossil kinds of fuel, alternative energy sources, ecological compatibility of energy sources, energy-saving policy.