энергоэффективность и энергосбережение промышленного предприятия

Игнатьев, руководитель проекта по повышению операционной эффективности и энергосбережению, г. Красноярск

Энергосбережение на производственных предприятиях – это комплекс мероприятий и процедур, направленных на увеличение объема вырабатываемой продукции при постоянном расходе топлива и сырья или снижение энергопотребления при постоянной мощности производства. На промышленных предприятиях вопрос энергосбережения особенно актуален, т. затраты на энергоснабжение в производственных компаниях доходят до 50% от общей массы затрат. Многие считают, что традиционные способы энергосбережения в промышленности исчерпали себя. Однако это далеко не так.

Львиная доля энергии в промышленных предприятиях расходуется технологическим оборудованием, которое можно разделить на пять основных групп:

• потребляющее электроэнергию;
• потребляющее тепловую энергию;
• потребляющее технологические газы, в том числе сжатый воздух;
• использующее оборотную и необоротную воду;
• использующее твердое, жидкое и газообразное топливо.

Загоскин В. 1, Лекарев А. 1, Калугин И

1Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Вопрос энергосбережения на различных промышленных предприятиях приобретает дополнительную популярность и потребность. Это вызвано постоянным ростом цен на различные энергоносители (газ, тепло, электроэнергия), а крупные промышленные предприятия потребляют очень много энергоресурсов. Для каждого промышленного предприятия необходимо выработать стратегию развития мероприятий по энергосбережению.

Инфляция в стране и постоянный рост цен на энергоносители приводит также к удорожанию продуктов, которые выпускают промышленные предприятия, так как себестоимость конечного продукта включает в себя и расходы на энергопотребление предприятия.

Доля таких затрат в себестоимости продукции выше из-за географического расположения и климатических показателей, чем аналогичный показатель в других странах, что приводит к низкой конкурентной способности отечественных продуктов и оборудования на мировом рынке.

В настоящее время вопросу энергосбережения на промышленных предприятиях уделяется недостаточное количество внимания. Это приводит к серьезным проблемам в организации предприятий, недостатку оборотных средств, высоким издержкам производства.

Причиной низкого уровня проработки вопроса по снижению энергозатрат сейчас не разрабатываются, выступает то, что зачастую отсутствуют специалисты, способные провести и реализовать такие мероприятия, а также отсутствует стимул для экономии электроэнергии.

Существует большое количество способов уменьшить затраты энергопотребления на предприятиях, но во-первых, необходима мотивация. Основным мотивом является финансовая эффективность и экономия.

Программа энергосбережения на промышленных предприятиях включает в себя необходимое количество организационных и технических мероприятий, к примеру:

Энергоаудит всего предприятия;

Финансовый аудит предприятия и учет затрат на энергоносители;

План мероприятий по реализации повышения энергоэффективности;

Дополнительное образование рабочего персонала на предприятии по использованию новых энергосберегающих технологий.

Самыми затратными и более эффективными являются технические мероприятия, к примеру:

Утепление существующих зданий и сооружений, для уменьшения потребности энергии на отопление;

Реконструировать существующие мощные котельные, в которых установлены большие котлы с низким коэффициентом полезного действия, и заменить на несколько новых котельных с новым и эффективным оборудованием.

Рисунок 1. Блочно-модульная котельная.

Утилизировать тепло уходящих дымовых газов;

Уменьшение протяженности наружных тепловых сетей и тем самым уменьшение теплопотерь в тепловых сетях;

Установить генераторы на базе ПГУ, ГТС, ГТУ и уменьшить издержки на покупку электроэнергии в 2-3 раза;

Заменить приборы электроосвещения и электропотребления на территории предприятия на более эффективные;

Рисунок 2. Общий вид насосов с электроприводом.

Внедрение автоматизации различных процессов и оптимизации;

Использование солнечных коллекторов и тепловых насосов;

Экономия воды и снижения объемов потребления;

Экономия энергопотребления за счет ликвидации промежуточных теплоносителей в системах теплоснабжения предприятия и технологических процессах.

Данные мероприятия требуют времени для реализации, а также требуют наличия финансирования. Максимальный срок окупаемости каждого из них составляет 6 лет, далее мероприятия будут приносить серьезную экономию денежных средств и снижение энергозатрат.

Методы энергосбережения для промышленных предприятий

11 Сентябрь 2019

Методы энергосбережения для промышленных предприятий

Михальченко Сергей Георгиевич директор по развитию ООО «Альянс ПРОФИТ»

Тема статьи для нашего предприятия имеет двойное значение. Прежде всего, мы производители электрощитового оборудования. Выпускаем мы его на собственной производственной базе и очень заинтересованы в экономии платных ресурсов.

За несколько последних лет нам удалось проанализировать ряд методов модернизации, приводящей к сокращению расходов. Некоторые из них мы внедрили и даже получили первые экономические показатели. Что же нас подтолкнуло на этот шаг? По нашей оценке, существенную долю расходов составляют потребленные энергоресурсы и затраты по замене вышедшего из строя электротехнического оборудования здания. При грамотном подходе расходы по данным статьям можно значительно сократить.

И еще одна причина, которая сделала наше исследование актуальным, — ужесточение требований законодательства в части энергоэффективности и экологии. Небольшая справка:

■ Федеральный закон № 261-ФЗ от 18. 2009 «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» озвучил основной тренд государства в области энергоэффективности.

■ Федеральный закон № 384-ФЗ от 23. 2009 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» одной из своих целей предусматривает обеспечение энергоэффективности зданий.

■ Начиная с 01. 2012 вступает в действие ГОСТ Р 54862-2011, основанный на европейском стандарте EN 15232:2007, который определяет методы повышения энергоэффективности здания и предлагает варианты для автоматизации управления зданием с описанием функций, повышающих энергоэффективность здания, а также методы оценки результатов проводимых мероприятий.

■ С октября 2012 года действует ГОСТ Р ИСО 50001-2012 «Системы энергетического менеджмента».

■ Выходит Постановление Правительства РФ от 15. 2014 № 321 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики».

■ С начала 2017 года начнет действовать ГОСТ Р 56743-2015 «Измерение и верификация энергетической эффективности. Общие положения по определению экономии энергетических ресурсов», который детально определяет механизм оценки энергоэффективности проводимых мероприятий.

■ В зависимости от расхода энергоресурсов, определяемых в кВт*ч/м2 в год, каждому новому и реконструируемому зданию уже сейчас присваивается класс энергоэффективности (от 1 до 4) с применением прогрессивных тарифов на энергоресурсы. Ряд федеральных законов по экологии (1995 г. № 174-ФЗ «Об экологической экспертизе», 1998 г. № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», Постановление Правительства РФ от 03. 2010 № 681) уже действуют давно, но с появлением в 2014 г. закона № 219-ФЗ «О внесении изменений в ФЗ «Об охране окружающей среды. » данные законы заработали, серьезно мотивируя к модернизации оборудования зданий, требуя сводить к минимуму влияние опасных веществ на окружающую среду и персонал.

Получается, что заниматься повышением энергоэффективности и экологической безопасности зданий необходимо как с экономической, так и с правовой точек зрения.

Вернемся к теме внедрения мероприятий по повышению энергоэффективности на нашем заводе. И приведем наше заключение по некоторым методам.

Хорев С. 1, Антонов А

Энергоэффективность — эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве. Достижение экономически оправданной эффективности использования ТЭР при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды. В отличие от энергосбережения (сбережение, сохранение энергии), главным образом направленного на уменьшение энергопотребления, энергоэффективность (полезность энергопотребления) — полезное (эффективное) расходование энергии.

Повышение энергоэффективности промышленного предприятия является одним из приоритетных факторов снижения производственных затрат и, следовательно, извлечения дополнительной прибыли, завоевания более значительной доли рынка и разрешения социальных проблем.

Мероприятия по повышению энергоэффективности промышленного предприятия должны рассматриваться в качестве фактора экономического роста, обеспечения благоприятной социально-бытовой и экологической обстановки, улучшения благосостояния всего населения, а не как беспредметная экономия энергоресурсов, которая часто проводится в ущерб производству.

Экономия топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), и как следствие денег, не является новой идеей ни в нашей стране, ни за рубежом. Во многих странах энергосбережение – неотъемлемая, а иногда и главная составляющая любого технического проекта. На практике, энергосбережение означает рациональный и разумный расход топливно-энергетических ресурсов, к которому стимулирует не только ежегодный рост тарифов, но и необходимость повышать конкурентоспособность и рентабельность производства.

Вопрос эффективного использования топливно-энергетических ресурсов становится особенно актуальным в связи с вступлением России в ВТО, ведь конкуренция при этом должна существенно возрасти. Весь мировой опыт показывает, что тратить меньше, при том же или большем объеме производства товаров и услуг вполне возможно.

Поэтому повышение энергоэффективности промышленного предприятия должно стать одной из определяющих сторон экономической политики предприятия.

Основными целями выполнения программы мероприятий по повышению энергоэффективности предприятия являются:

• увеличение эффективности использования энергоресурсов на единицу продукции предприятия;
• уменьшение финансовых затрат за счет снижения платы за энергоресурсы, топливо;
• получение дополнительной прибыли за счет уменьшения платы за энергоресурсы и увеличение региональных и местных бюджетов за счет дополнительных поступлений налогов;

Достижение этих целей обеспечивается путем проведения мероприятий по энергосбережению и внедрения систем учета, путем применения передовых технологий и разработки продуктивных финансово-экономических рычагов управления производством, потребления и транспортировки энергоресурсов.

Вместе с тем, это возможно лишь в том случае, если есть четкое понимание, как, и за счет чего можно добиться повышения энергоэффективности. На практике, это достигается за счет разработки и внедрения энергосберегающих мероприятий и проектов.

Условно, комплекс мероприятий по повышению энергетической эффективности можно разделить на 4 этапа:

• Первым шагом на пути повышения энергоэффективности, в любом случае, будет получение полных и достоверных сведений об энергопотреблении предприятия. Для этого существуют специально разработанные методики проведения энергетического обследования (энергоаудита). В ходе проведения обследования особое внимание должно уделяться режимам работы оборудования, и исследованию технологий. В результате проведения
• Вторым шагом будет разработка индивидуальной программы энергосбережения. Она представляет собой экономически обоснованный комплекс организационно-технических мероприятий, в результате внедрения которого будет обеспечена экономия энергоресурсов. Программа должна включать в себя подробное технико-экономическое обоснование, которое впоследствии ляжет в основу конкретного инвестиционного проекта.
• Третьим шагом будет внедрение разработанного комплекса мероприятий. С использованием наиболее выгодных для предприятия способов их финансового обеспечения, начиная от работы за счет собственных средств или заемных ресурсов.
• Финальным этапом должен стать мониторинг результатов внедрения мероприятий по повышению энергоэффективности. Именно мониторинг состояния инфраструктуры предприятия даст четкое представление о достигнутых на практике показателях экономии и степени их соответствия проектным параметрам.

Повышение энергетической эффективности отдельных предприятий позволит повысить не только конкурентоспособность своей продукции, но и конкурентоспособность всей страны. В любом случае, повышение энергоэффективности предприятия приведет к таким положительным результатам, как:

• повышению рентабельности за счет снижения затрат на энергоносители;
• улучшению качества выпускаемой продукции;
• улучшению корпоративного имиджа;
• повышению капитализации и конкурентоспособности предприятия.

• Кобелев Н.С., Энергосберегающие технологии в и нженерных системах промышленных и общественных зданий. – Курск: КурскГТУ, 2008. – 135 с.
• Энергосбережение. — Изд. офиц. ; введен впервые. — Москва : ИПК Издательство стандартов, 2004. — 148 с.

• N.S. Kobelev, Energy Technology and nzhenernyh systems of industrial and public buildings. — Kursk KurskGTU, 2008. — 135 p.
• Energy saving. — Ed. official. ; first introduced. — Moscow: Publishing IPC Standards, 2004. — 148 p.

Инструменты энергосбережения в системах, использующих оборотную и необоротную воду

Наиболее часто для нагрева и охлаждения технологического оборудования используют очищенную воду, строят системы оборотного водоснабжения. Статистика по промышленным предприятиям России такова, что большая часть компаний не уделяют должного внимания подготовке воды для оборотного водоснабжения и последующему поддержанию ее качества. Убытки, связанные с недооценкой важности технологии водоподготовки, носят скрытый характер. Ущерб начинает проявляться через 2-3 года, а максимальные затраты компания, которая построила систему водоснабжения нерационально, начинает нести в середине срока эксплуатации системы.

Вода используется на всех без исключения предприятиях и является еще одним видом потребляемых ресурсов. При оценке эффективности использования водных ресурсов, необходимо уделять внимание доле объемов оборотного водоснабжения. Чем меньше воды покупается или добывается на технологические и иные нужды, тем больше средств экономит предприятие.

При оценке систем водоснабжения необходимо оценить эффективность работы насосных установок. Оптимальный процесс перекачивания воды тот, при котором насос используется при наибольшем КПД, т. гидравлическое сопротивление трубопровода, местные сопротивления после насоса и статический напор водопровода в сумме равны напору, при котором электрический КПД насосной установки наибольший. Если руководство предприятия ставит цель использовать энергетические ресурсы эффективно, то надо исключить практику регулирования напора насосов прикрытием задвижек. Опыт показывает, что за счет правильного подбора напора насосных установок можно экономить до 30% электроэнергии.

В кольцевых системах водоснабжения большой потенциал энергосбережения (до 50%) может быть достигнут за счет определения фактического и поддержания потребного расхода воды; установки насосов, максимально соответствующих требуемому расходу и напору. Так на одном предприятии было обнаружено, что 75% питательной воды, подаваемой насосом-питателем, возвращается обратно на всасывание насоса и циркулирует в постоянном режиме. После установки насоса требуемого напора и производительности экономия электроэнергии составила 50% от первоначального электропотребления насоса.

Еще одним способом экономии в системах водоснабжения, график разбора в которых имеет непостоянный характер, является использование гидроаккумуляторов и напорных емкостей. В таких системах гидроаккумулятор и напорная емкость поддерживают давление в системе водоснабжения, благодаря чему насос включается только после разбора определенного количества воды. На одном предприятии Москвы, за счет установки гидроаккумуляторов, продолжительность работы насоса удалось снизить в 4 раза.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Организационные мероприятия на любом предприятии сильно отличаются в части модернизации производственных процессов, но большинство оставшихся сходны по своей методике и эффективности:

■ Сезонное изменение начала рабочего времени. Для нашего предприятия, при общих расходах на электроэнергию 20 тыс. руб. в месяц, экономия будет незначительна. А неудобства, связанные со сменой графика при достаточно плотной рабочей сетке, будут ощутимы.

■ Управление освещением в отдельных помещениях по графику с назначением ответственного исполнителя. Мы применили этот метод прежде всего для столовой и для испытательной лаборатории, а следом — для помещения зоны отгрузки готовой продукции и многоярусного склада. Для предприятия характерны высокие потолки в большинстве помещений, что ведет за собой установку светильников большой мощности. Однако в вышеперечисленные помещения доступ происходит кратковременно, поэтому, за исключением дежурных светильников, постоянное освещение не требуется. Целесообразно применить комплект из датчиков движения и контроллера освещенности (например СБ3-С-ВР), которые должны работать в соответствии с алгоритмами, заложенными к освещению в ГОСТ Р 54862-2011. Либо также прописать в обязанности сотрудника склада. Экономия на освещении за счет только лишь управления освещением по графику — до 15%: 3,5 тыс. руб. в месяц.

■ Управление обогревом помещений в зависимости от времени года, времени суток и температуры воздуха. Для реализации этого метода были составлены соответствующие графики и таблицы. По нашим расчетам экономия составила до 30%.

Инструменты энергосбережения в системах потребления электрической энергии

Поддержание оптимального значения косинуса фи (cos φ). Параметр косинус фи (cos φ) оказывает значительное влияние на эффективность использования электроэнергии. Его часто называют коэффициентом мощности, потому что при правильной синусодиальности тока эти два значения оказываются идентичными. Этот параметр показывает какая часть из полной мощности активная, а какая реактивная. Если на предприятии нет проблемы с большим объемом конденсаторной нагрузки, реактивная мощность оказывается бесполезной, поэтому для большинства предприятий косинус фи (cos φ) важный параметр, на который необходимо обращать внимание при получении и оплате электрической энергии.

Оптимальная загрузка трансформаторов. При неоптимальной загрузке трансформаторов часть поступающей на предприятие электрической мощности расходуется на холостой ход. КПД недогруженных трансформаторов оказывается значительно ниже паспортных.

Проверка соединений электрических цепей. Для нормальной и экономичной эксплуатации электротехнического оборудования все соединения электрических сетей должны проходить ежеквартальную, а при возможности и ежемесячную проверку. Плохое электрическое соединение является источником повышенного переходного сопротивления – электрических потерь, а также причиной быстрого выхода из строя электрических контактов и может вызывать возгорание.

Обеспечение бесперебойности для чувствительного производства. Обеспечение бесперебойности – способ снижения потерь из-за выпуска бракованного продукта. В зависимости от допустимости перебоев электроснабжения все промышленные предприятия и производственные участки делятся на категории. На предприятиях, в которых прерывание технологических процессов может нести многомиллионные потери, рекомендуется обеспечить электроснабжение предприятия как потребителя особой категории. В этом случае, повышение расходов на электроэнергию в будущем скомпенсируется за счет снижения выпуска бракованной продукции.

Оптимальная загрузка существующего оборудования. Электросиловые установки, уже установленные на промышленных предприятиях, должны загружаться согласно паспортных данных. Недогруз электродвигателей на 10% не дает снижение электропотребления на такую же долю. Поэтому, снижение загрузки электрического оборудования ниже паспортных данных, с большой долей вероятности, потребует большего времени работы данного оборудования и суммарный объем потребленной электроэнергии окажется выше, чем будет при использовании установок с нормальным уровнем загрузки.

Оптимальный подбор электропотребляющего оборудования с оправданным запасом мощности. При проектировании и строительстве новых производственных участков необходимо провести анализ и определить, какой режим работы будет иметь участок и какие технические параметры будут требоваться для электротехнического оборудования. В зависимости от полученных данных оборудование должно подбираться так, чтобы, с одной стороны, обеспечить необходимые технологические параметры в любой период работы, с другой стороны, быть максимально экономичными. Для достижения этих целей необходимо правильно определить экономически оправданный запас электрической мощности проектируемых установок и установить агрегаты с паспортной мощностью, максимально близкой к расчетному.

Использование частотно-регулируемых приводов. Использование частотно-регулируемых приводов в зависимости от цели использования позволяет уйти от нескольких видов потерь:

• потери за счет большой мощности существующего электросилового оборудования (тогда, когда эффект от лишней мощности гасится на следующих этапах);
• потери из-за постоянного изменения параметров технологического процесса и невозможности существующего электрического оборудования реагировать на эти изменения (потери неравномерного потребления и пиковых расходов энергии);
• иные потери из-за неуправляемости электрического оборудования.

Применение электрических двигателей с частотным преобразователем позволяет, во многих случаях, напрямую подстраивать производительность и параметры электропотребляющего оборудования под разные технологические нужды. Эффект получается как за счет снижения суточного электропотребления, так и за счет повышения качества, а значит и цены, товара.

Контроль качества электроэнергии. Для поддержания высоких КПД электроиспользующего оборудоваания промышленных предприятий рекомендуется постоянно отслеживать следующие показатели качества электрической энергии (ПКЭ):

• отклонение частоты δf;
• установившееся отклонение напряжения δUу;
• размах изменения напряжения δU1;
• дозу фликера (мерцания или колебания) Рt;
• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU;
• коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения КU(n);
• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2U’;
• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последо­вательности К0U;
• глубину и длительность провала напряжения δUn, ∆tn;
• импульсное напряжение Uимп;
• коэффициент временного перенапряжения КлерU.
• Отклонение любого из этих параметров снижает КПД электропотребляющего оборудования и срок их службы, повышает искажения измерительных приборов и повышает вероятность возникновения нештатных остановов и простоя.

ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (АСУЭ)

По нашему опыту, большую часть временных затрат на разработку методов экономии энергоресурсов составляет именно сбор информации об их реальном потреблении на каждом участке производства и в помещениях. К тому же, производство — живой организм, и нештатные ситуации, повреждение оборудования, проверки состояния, сбои на технологических потоках не редкость. Исходя из вышеизложенного, энергоаудит на предприятии можно организовать следующим способом: разделяем потребителей на группы, устанавливаем технические счетчики потребления электроэнергии. Из анализа собранных показаний счетчиков понимаем, где можно сэкономить, где имеются непроизводственные расходы, неоправданные технологические паузы либо неисправное оборудование, явно потребляющее больше электроэнергии. От этих действий до задачи построения автоматизированной системы управления зданием уже останется несколько шагов.

В целях энергосбережения работа служб здания и программное обеспечение систем должны проектироваться так, чтобы осуществлять управление зданием с учетом реальных потребностей пользователей, исключая или уменьшая неоправданные затраты энергии. Общие требования, заложенные в ГОСТ Р 54862-2011, позволяют не только выбрать подходящий комплекс мероприятий по автоматизации освещения, вентиляции, отопления, водоснабжения, а также оценить эффект от их внедрения.

Техническое управление зданием предоставляет информацию об эксплуатации, техническом обслуживании, работе отдельных служб и всей системы управления зданием, главным образом в целях оценки энергопотребления (различные измерения, анализ и хранение полученных данных), а также осуществляет своевременное диагностирование необоснованных затрат энергии. Оценка энергопотребления предъявляет требования к документообороту и процессу контроля и используется для разработки текущих и предупредительных корректирующих действий для повышения энергетической эффективности зданий.

Для зданий жилого и общественного назначения определены 4 класса эффективности системы автоматизации управления зданием. Для каждого класса энергоэффективности определен набор необходимых функций, реализуемых системой управления зданием (таблица 1 ГОСТ Р 54862-2011), а также указаны функции, оказывающие влияние на энергоэффективность здания (таблица 2 ГОСТ Р 54862-2011). Все это можно применить и для промышленного предприятия.

Способы экономии энергии в зданиях с помощью автоматики -это использование электричества только там, где это необходимо, например, датчики присутствия. Также есть метод использования только минимально необходимого энергопотребления, например, в системах постоянного освещения. Еще один способ — уменьшение влияния внешних факторов за счет установки датчиков открытия окон, регулировки жалюзи.

Есть еще и косвенная экономия: контролируя и регулируя состав газов в помещении, особенно уровень CO2, можно существенно снизить заболеваемость и, соответственно, затраты на оплату больничных листов, уже не говоря о поднятии производительности труда.

Инструменты энергосбережения в системах потребления технологических газов, в том числе сжатого воздуха

Технологические газы, используемые в технологическом оборудовании, могут нести разные функции:

• участие в химических процессах;
• изоляция взрывоопасных и иных веществ;
• функцию перемешивания и транспортировки;
• функцию нагрева и охлаждения и др.

Большой потенциал энергосбережения имеют участки, на которых газы используются для перемешивания и транспортировки жидких и сыпучих материалов. Часто, в установках, использующих сжатый воздух, потребляют газ в объемах, превышающих нормативные.

Крупными потребителями электрической энергии являются компрессорные установки. Многие предприятия используют компрессоры для сжатия атмосферного воздуха. Воздух примечателен тем, что его расход никак не влияет на экологическую обстановку и часто остается бесконтрольным. Из-за плохого регулирования расхода сжатого воздуха и невозможности регулировать давление газа, иногда из-за упущения инженерно-технического состава предприятия, компрессорные станции потребляют энергии значительно больше, чем могли бы потреблять.

Так по результатам обследования нескольких промышленных предприятий выяснилось, что большая доля сжатого воздуха используется не по назначению. Это связано, наверно, с тем, что у людей сформировывалось ложное мнение, что сжатый воздух ничего не стоит и его можно не экономить. На самом же деле 1 м3 сжатого воздуха в европейской части России стоит примерно 0,5 руб. , в Северных районах и удаленных районах Сибири значительно дороже, и ложится ощутимой статьей затрат на бюджет предприятия.

Также было обнаружено, что давления сжатия многих компрессоров значительно выше требуемых давлений. Из-за неоптимального подбора компрессоров по давлению многие предприятия несут большие убытки.

Из-за перерасхода сжатого воздуха и совершения лишней работы электропотребление большинства компрессорных станций оказывается на 30% больше практически достижимого электропотребления. По самым скромным подсчетам убытки обследованных предприятий составили не менее 50 млн руб. в год.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗДАНИЯ

Максимальный эффект мог быть достигнут еще на этапе проектирования здания при применении всех известных способов повышения энергоэффективности:

■ расположение здания по сторонам света с учетом естественной инсоляции и рельефа;

■ увеличение оконных проемов и оптимальное расположение окон;

■ применение современных энергоэффективных строительных материалов и технологий при монтаже здания;

■ теплоизоляция окон, стен и крыши.

В здании нашего завода несколько лет назад был произведен капитальный ремонт с заменой окон, утеплением стен и потолка. Поэтому искать здесь способы повышения энергоэффективности уже неактуально.

СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ НА ОТОПЛЕНИЕ

Модернизировав тепловое хозяйство, можно существенно снизить затраты на отопление в зимний период за счет внедрения системы тепловых насосов в паре с конвекторами с принудительной конвекцией. Это позволит эффективно применять данное решение в системе отопления наряду с традиционным централизованным отоплением и постепенно вытесняя его. Расчеты принципиальной окупаемости установки теплового насоса часто приводятся на сайтах производителей. Мы воспользовались одним из них: httр://тепловой-насос52. рф/гаschet. По окончании срока окупаемости данного решения предприятие практически становится независимым в плане отопления и горячего водоснабжения.

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ

На данный момент, на промышленных предприятиях страны, особенно построенных в прошлом веке, имеют широкое распространение светильники с газоразрядными лампами высокого давления и люминесцентными лампами. На надежность, долговечность и экологичность данных источников света рассчитывать не приходится. Пульсации света от газоразрядных ламп в 2-3 раза превышают требования СНиПов. Редко какая лампа ДРЛ прослужит более года в условиях промышленного предприятия, а требования к условиям хранения и утилизации вышедших из строя ламп ДРЛ ужесточаются с каждым днем. Даже находящиеся в рабочем состоянии лампы ДРЛ от перепадов напряжения в сети и перегрева имеют микротрещины, через которые в воздух попадают пары ртути. Но только при существенном снижении светимости их меняют на новые. Те же проблемы присущи светильникам, оснащенным люменесцентными лампами.

Есть несколько путей решения описанных проблем:

■ Применение диммирования освещения. Наибольший эффект это дает для обычных светильников с лампами накаливания.

Диммирование для люминесцентных ламп и ДРЛ не дает реальной экономии, так как при значительном снижении напряжения сети они попросту гаснут.

■ Установка универсальных пускорегулирующих устройств (УПРУ) на каждой лампе ДРЛ. Установка УПРУ позволяет на треть снизить потребление ламп ДРЛ за счет снижения пусковых токов, снижения коэффициента пульсаций и реактивной мощности, при этом увеличив срок службы таких ламп до 3-5 лет. Однако и стоимость УПРУ такова, что сравнима с заменой ДРЛ на светодиодную лампу, а время окупаемости (с учетом увеличения срока службы ламп ДРЛ) около 3-5 лет.

■ Замена на более экологичные и экономичные светодиодные осветительные приборы. На нашем предприятии установлены люминесцентные лампы и ДРЛ-250, суммарным потреблением 35 кВт/ч. При 8-часовом рабочем дне за месяц потребляют 5,88 МВт, при стоимости кВт/ч энергии 3,5 руб. расходы на освещение составляют около 20 тыс. рублей в месяц. За счет большей светимости, при той же мощности, при переходе на светодиодное освещение вместо ламп ДРЛ-250 получаем экономию 3 МВт в месяц, экономия на замене люменесцентных ламп составит 1 МВт в месяц. То есть, экономия в три раза. Сроки окупаемости замены ДРЛ на светодиодные светильники менее 1 года, а люминесцентных ламп около 1,5-2 лет. Весомыми аргументами в пользу перехода на светодиодное освещение может быть отсутствие необходимости в хранении и утилизации содержащих пары ртути ламп. При этом средний срок службы светодиодных светильников 50 тыс. часов (до 25 лет).

При стоимости 1 кВт/ ч электроэнергии для предприятия 3,41 рубля экономия за счет перевода ламп ДРЛ-250 на светодиодное освещение в день составляет 500 рублей.

Затраты на 67 светодиодных ламп по 2000 р. = 134000 рублей.

При работе в одну смену срок окупаемости вложений 268 рабочих дней.

При работе в две смены 1 и 2 участка срок окупаемости вложений 228 рабочих дней.

Такая же информация собрана по замене люминесцентных ламп на светодиодное освещение. При 8-часовом рабочем дне потребление люминесцентных ламп на заводе составляет 10713,6 Вт*8 часов = 85,7 кВт.

За тот же период светодиодные лампы потребляют 4140 Вт*8 часов = 33 кВт.

При стоимости 1 кВт/ч электроэнергии 3,41 рубля экономия после замены составит: (10713,6-4140)/1000 = 6,5 кВт*3,41 руб = 22,4 р/ч. В день экономия 180 рублей.

Стоимость одной светодиодной лампы — 313,5 рубля, в светильнике две лампы.

Необходимо заменить лампы в 115 светильниках, т. затраты составят 115*2*313,5 = 72105 рублей.

Фото. Цех сборки

Табл. Расчет перевода освещения на производстве с ламп ДРЛ-250 на светодиодное

РАБОЧИЙ ЦЕНТРКОЛ-ВО ЛАМППОТРЕБЛЕНИЕКОЛ-ВО ЛАМППОТРЕБЛЕНИЕЭКОНОМИЯДРЛсветодиодныхкВт/чВырубной пресс Finn Power X512390,4052,595Листогиб Finn Power Е2530,7530,1350,615Листогиб 2,5м61,530,1351,365Кривошипные пресса12340,182,82Сварка газовая20,530,1350,365Сварка конденсаторная61,520,091,41Сварка контактная0020,09-0,09Окраска184,5110,4954,005Промывка20,520,090,41Сборка НКУ (этажных щитов)92,2580,361,89Сборка НКУ (ВРУ, ГРЩ)30,7540,180,57Сборочно-упаковочный участок8260,271,73Заготовительный участок НКУ20,520,090,41Участок гл. механика20,580,360,14ИТОГО8521,25673,01518,235

Таким образом, вложения окупятся за: 72105/180/20 = 20 месяцев.

Диммирование светодиодных светильников имеет смысл только для больших помещений с малой посещаемостью. При этом следует учесть, что стандартные диммеры не всегда совместимы со светодиодными лампами, нужно изначально выбирать светодиодные лампы со встроенным диммером, либо светодиодные лампы с драйвером MAX16841, позволяющие применять практически любые диммеры в схеме освещения.

Инструменты энергосбережения в системах, использующих твердое, жидкое и газообразное топливо

Энергетические установки, использующие в качестве топлива природный либо иной газ, имеют более высокие КПД, чем котлы и печи на твердом и жидком топливе. При редуцировании газообразного топлива из магистралей среднего и высокого давлений необходимо задуматься, не экономичнее ли вместо клапана постоянного давления установить турбодетандерную установку и превращать в работу энергию, которую много километров от газоредуцирующей станции затратили компрессоры. Турбина с цельнолитым или разъемным рабочим колесом является относительно несложным конструктивным устройством, уже давно выпускаются турбореактивные двигатели размером со спичечную коробку. При установке турбодетандерных генераторов большинство ГРС промышленных предприятий можно перевести на электрическое самообеспечение.

При использовании жидкого топлива необходимо уделить пристальное внимание входному контролю качества топлива. Практика показывает, что некоторые поставщики дизельного и иного топлива не выдерживают нормальные показатели по составу топлива и зачастую жидкое топливо содержит низкосортные примеси. Это приводит к тому, что расход топлива значительно увеличивается, оборудование, рассчитанное под определенное качество топлива, выходит из строя раньше гарантийного срока. Поэтому, в рамках энергосбережения, на промышленных предприятиях целесообразно организовывать пункты оперативного контроля качества входного топлива с передачей данных энергетикам предприятия.

Твердое топливо в России больше всего используется в регионах, расположенных за Уралом. В Сибирских и Дальневосточных регионах часто можно увидеть дымовые трубы, покрывающие близлежащие площади обильным слоем выдуваемого твердого топлива. Это случается при использовании низкосортного мелкофракционного угля в топках слоевого сжигания, а также при неправильной подаче воздуха в зону горения котлов. При слоевом сжигании мелкофракционный уголь ложится относительно плотным слоем на колосниковую решетку и запирает пути доступа воздуха для горения. Объем воздуха, нагнетаемый вентиляторами, находит наименее плотные участки слоя угля и большим потоком устремляется через них, унося частицы мелкого несгоревшего угля. Черный дым из труб – не что иное как смесь продуктов неполного сгорания угля и вынесенных частиц топлива.

Твердое топливо, кроме уноса в дымовую трубу, может иметь большую долю несгоревшего углерода в шлаке и золе. Суммарный механический недожог мелкофракционного топлива может достигать 20%. Пятая часть топлива в этом случае выбрасывается в шлакоотвал и приносит дополнительные расходы без отдачи эффекта.

Для снижения недожога в твердотопливных котлах и печах можно применить технологию предварительного брикетирования топлива. Предварительное брикетирование – получение сортового топлива из низкосортного – топливного отхода.

Использование твердого топлива, прошедшего предварительную подготовку, позволяет снизить унос топлива в дымовую трубу, минимизировать провал топлива сквозь решетку, обеспечить нормальный процесс горения. Это наиболее экономичный способ достижения проектных мощностей котельных со слоевым сжиганием топлива, первоначальное качество которого очень низкое.

Брикетирование мелкосортного каменного угля, кроме снижения затрат на энергоресурсы, снижает и необходимость выплаты штрафов за загрязнение окружающей среды. В последние годы это особенно актуально.

ПРИМЕНЕНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

На данный момент в реалиях нашей страны по вопросу применения альтернативной энергетики на промышленном предприятии нами были сделаны следующие выводы:

■ Можно часть энергии получать за счет альтернативных источников энергии (солнечные батареи, ветряки, мини-гидроэлектростанции, приливные электростанции, электрогенераторы на биогазе).

■ Выработка энергии от этих источников непостоянная, поэтому и рассчитывать на данную энергию нужно как на сезонную в качестве дополнения к существующей электросети.

■ Сроки окупаемости данного оборудования составляют от 7 до 15 лет, но и сроки службы по 20-25 лет. Это выгодное капиталовложение при наличии свободных активов.

Инструменты энергосбережения в системах потребления тепловой энергии

Тепловая энергия, наравне с электроэнергией, занимает ведущую роль в общем объеме энергопотребления промышленных предприятий. Она является двигателем и рычагом управления многими технологическими процессами, а также единственным способом создания комфортных рабочих условий для персонала.

В технологических целях тепловая энергия используется в теплообменниках, ректификационных, абсорбционных и других колоннах, в реакторах с рубашкой и других аппаратах. Известно, что в каждом отдельном аппарате теплопередающая поверхность имеет свою уникальную конструкцию. Но вне зависимости от конструкции (если руководство предприятия нацелено на эффективное и долгосрочное использование оборудования) все теплопередающие поверхности должны быть максимально чистыми от солевых, углеродных, полимерных и других наслоений. Все теплопередающие поверхности изготавливаются из материалов, обеспечивающих максимальную скорость теплообмена. Появление на теплопередающих поверхностях ржавчины, накипи, закоксовавшегося углерода и пека многократно снижают скорость теплообмена в технологических аппаратах. Результатом несвоевременной очистки теплообменников становятся снижение производственной мощности предприятия либо неоправданное увеличение количества технологического оборудования. Оба случая приводят к снижению выручки и чистой прибыли предприятий.

Кроме чистых теплопередающих поверхностей, технологическое оборудование, потребляющее тепловую энергию, должно иметь:

• хорошую теплоизоляцию, т.к. плохая изоляция – прямой источник тепловых потерь;
• оптимальную материалоемкость, т.к. повышенные габариты – это всегда повышенные тепловые потери в атмосферу и потери на разогрев;
• правильно рассчитанные или подобранные величины технологических потоков, участвующих в теплообменных процессах;
• качественный теплоноситель (очищенная, обессоленная, деаэрированная вода или другая среда).

Все перечисленные выше пункты влияют не только на теплопотребление производственного предприятия, но и на объем и качество выпускаемой продукции.

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

В зависимости от объема помещения, количества человек, характера работ выбирается вариант системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При выборе данных систем нужно убедиться в наличии возможностей выполнения системой функций, описанных в ГОСТ Р 54862-2011.

Дополнить стандартные варианты систем вентиляции и кондиционирования воздуха в целях повышения энергоэффективности здания можно следующими путями:

■ Применение в качестве дополнительного энергоносителя резервуара с водой, через который пропускается воздух при вентиляции помещения, что обеспечит снижение затрат на охлаждение приточного воздуха в теплое время года и на обогрев в холодное время.

■ Установка солнечных коллекторов и тепловых насосов. Это более дорогостоящее решение, но также очень экономичное в обслуживании, поскольку не требует затрат на энергоресурсы в процессе эксплуатации.

ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВСЕМИ ПОДСИСТЕМАМИ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗДАНИЯ

Новая модель здания — это сочетание технологии «пассивного здания» с микрогенерацией (тепловой и электрической) и активным энергосбережением. На выходе получается так называемый дом с «нулевым потреблением». Промышленное предприятие, конечно, не будет обладать «нулевым потреблением», но затраты на потребленные энергоресурсы, относящиеся к обслуживанию самого здания, можно реально свести к минимуму. В основе должен быть все тот же механизм: сбор информации — оценка — принятие решения для экономии ресурсов — внедрение принятого решения.

В этом нам может помочь решение, продвигаемое компанией Schneider Electric, позволяющее не только учитывать потребление самих энергоресурсов, но и контролировать качество данных энергоресурсов, тем самым предупреждая возможные сбои в работе электрооборудования, связанные с качеством электропитания.

Объединение функции сбора данных с функциями мониторинга и отчетности системы энергетического менеджмента позволяет создать мощное средство анализа энергоэффективности, позволяющее определять контрольные показатели, находить «узкие места» и принимать своевременные меры к решению возникших проблем.

Сравнение схем сбора информации системами АСКУЭ, охранно-пожарной сигнализации, контроля доступа позволяет сделать вывод, что они практически однотипны.

Объединив каналы передачи данных этих подсистем здания и сведя всю информацию в единый аналитический центр (диспетчерский пункт), получим наиболее точную, информативную и полезную систему управления зданием без лишнего дублирования каналов передачи информации каждой подсистемой. Тем самым достигнем оптимума между такими показателями, как функциональность, стоимость внедрения и эксплуатации, энергоэффективность и ремонтопригодность системы управления предприятием.

Заключение

Обобщая перечисленные примеры, хочется сказать, что без значительных капиталовложений и закупки новых технологий, промышленные предприятия можно оптимизировать за счет нетрадиционного подхода к вопросу энергосбережения. Энергосбережение нельзя рассматривать отдельно от технологических процессов – эффективность производства необходимо оценивать не только с позиции достижения количественно-качественных показателей выпускаемой продукции, но и с точки зрения энергоэффективности ведения технологических процессов. На предприятиях, построенных более 15 лет назад, большинство процессов можно выполнять на 15-20% эффективнее, не снижая качества продукции. В зависимости от характера производства и технического совершенства промышленного предприятия внедрение инновационных энергосберегающих мероприятий может дать от 5 до 30% экономии энергоресурсов.

Рекомендуемые инструменты уже были внедрены на предприятиях разных направлений промышленности и показали свою универсальность.

12 ПРАВИЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ, ИЛИ ЧТО НУЖНО И ЧТО НЕ НУЖНО ДЕЛАТЬ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ, СВЯЗАННЫХ С НЕСОВЕРШЕНСТВОМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

• Занимайся совершенствованием энергетического хозяйства только в том случае, когда эта работа может дать, в конечном счете, существенный экономический либо экологический эффект.
• Определи, какие потери эксергии в данном объекте могут быть устранены (технические), а какие нет (собственные). Занимайся только первыми и не трать время на вторые.

Это правило, разумеется, не относится к случаю, когда производится радикальная замена объекта на новый, более совершенный.

Первые приводят к необходимости значительно увеличивать рабочие поверхности аппаратов, вторые – к большим потерям эксергии. В первом приближении оптимальные разности температур между потоками должны быть пропорциональны средней абсолютной температуре.

Иногда это трудно сделать без радикального изменения технологии, например, при смешении кислорода с воздухом для обогащения доменного дутья, в других случаях цель может быть достигнута путем небольших изменений.

• По возможности используй противоточные, а не прямоточные процессы, как при теплопередаче, так и массопередаче и химических реакциях. При противотоке потери эксергии всегда меньше.
• Не сбрасывай высокотемпературные потоки – как вещества (жидкость или газ), так и тепла в окружающую среду; то же относится и к потокам с температурой существенно ниже, чем в окружающей среде.

Лучше найти или создать потребителя (в своем хозяйстве или поблизости), нуждающегося в нагреве или охлаждении своих объектов. Таким путем можно в максимальной степени использовать полезный интервал температур потока.

В результате такого взаимодействия может произойти снижение эффективности системы в целом.

• Помни, что стоимость эксергии всех видов тем больше, чем дальше расположен данный участок технологической цепи от ее начала (входа). Поэтому экономия в 1 кВт•ч в заключительных звеньях системы приведет к большему снижению общих затрат, чем экономия многих кВт•ч на начальных участках.
• Обращай главное внимание на потери тех видов энергоносителей, которые обладают наиболее высокой эксергией: электроэнергия, высокотемпературные или низкотемпературные потоки (водяной пар высоких параметров, жидкие кислород и азот, сжатый воздух и т. д.).
• Старайся по возможности использовать природные эксергетические ресурсы (солнечное излучение, ветер, низкую температуру воздуха в зимние месяцы и т. д.).
• Рационально используй временные «провалы» в потреблении электроэнергии – не только непосредственно в производстве продукции, но и для аккумулирования эксергетических ресурсов (тепла, сжатого воздуха и др.).

Примечание. Работы по пунктам 1–11 могут дать нужные результаты, только если все мерить, учитывать и контролировать.

Бродянский, профессор, Московский энергетический институт