энергоэффективность тока

Свяжитесь с нами

Живой чат с представителями Tektronix. С 9:00 до 17:00 CET

Загрузить руководства, технические описания, программное обеспечение и т

Хотите предоставить отзыв? Мы будем рады услышать ваше мнение.

Ваши отзывы, как положительные, так и отрицательные, помогают нам постоянно совершенствовать веб-сайт Tek. com. Сообщайте нам, когда сталкиваетесь с проблемами или если считаете нашу работу важной и полезной.

Сообщите свое мнение

Класс энергопотребления – это параметр потребления электрической энергии, обязательный для указания на многих электротоварах, бытовых приборах с 2011 года (согласно Директивам Комиссии Евросоюза по энергетике и транспорту, которые постоянно меняются и дополняются новыми сведениями, в некоторых случаях – новыми классами). Он показывает количество используемого для функционирования прибора тока и общую эффективность работы электрического бытового приспособления, определяется после вычисления Energy Efficiency Index, индекса энергетической эффективности.

Энергоэффективность и энергосбережение

На сегодняшний день к любым инженерно-строительным сооружениям предъявляются строгие требования энергоэффективности (энергосбережения). Без соответствия им нельзя говорить и о получении разрешений на ввод в эксплуатацию новых объектов. «ПК Энергия» помогает подбирать или приводить в соответствие оборудование, которое будет не только отвечать строгим техническим нормам, но и поможет вам уменьшить эксплуатационные расходы. Мы предлагаем весь спектр электроиспытаний комплексных систем и электрооборудования:

• контроль состояния элементов заземляющих устройств;
• проверка целостности системы заземления, замеры переходных сопротивлений между заземлителями и заземляющими проводниками, заземляемым оборудованием;
• замеры удельного сопротивления земли;
• замеры сопротивления заземляющих устройств и молниезащиты;
• измерение сопротивления изоляции любых типов кабелей, обмоток двигателей, вторичных цепей и т.д., напряжением до 1000 Вольт;
• измерение полного сопротивления петли «фаза-ноль» (тока однофазного которого замыкания) в установках с глухозаземлённой нейтралью;

Электроизмерения будут проведены с максимальной точностью и быстротой. Воспользуйтесь услугами наших специалистов сейчас (все измерительные процедуры занимают совсем немного времени) и Вы обеспечите себе безопасность и бесперебойную работу всего оборудования в дальнейшем. Работа с электроустановками до 1000 ВДля проверки соответствия электроустановок техническим нормам и проектной документации необходимо проводить измерения электроустановок. Одновременно будут проверены и условия эксплуатации конкретной установки / оборудования. Что дают электроизмерения, проводимые нами? Возможность своевременно выявить неисправности в электрических сетях; Избежать искрения, перегрузок, перегрева или возгорания (замер сопротивления изоляции); Предотвратить короткие замыкания или утечки тока.

Воротницкий, д. н, профессор, главный научный сотрудник АО «НТЦ ФСК ЕЭС», г. Москва

Что считать под полезным эффектом от использования энергетических ресурсов применительно к технологическому процессу передачи и распределения электроэнергии и юридическому лицу «электросетевая компания» остается только догадываться. В электрических сетях энергетические ресурсы не производятся, а затрачиваются на обеспечение технологического процесса.

В частности, из электротехники известно, что для того, чтобы по электрической сети передать потребителям определенное количество поступившей в сеть электрической энергии, часть ее нужно затратить на преодоление активного сопротивления сети, на собственные нужды подстанций, корону в линиях, потери в стали трансформаторов, компенсирующих устройствах и т. Эти затраты называют техническими потерями электроэнергии в сети. В денежном выражении они составляют около 90% от всех затрат на энергоресурсы электросетевой компании, включающих кроме затрат на покупку потерь, расходы на водоснабжение, теплоснабжение и горючесмазочные материалы. Учитывая это, часто под основным показателем энергоэффективности электрических сетей понимают «относительные потери электроэнергии», равные отношению абсолютных потерь к отпуску электроэнергии в сеть.

Но правильно ли это? Можно ли считать энергетически эффективной электрическую сеть, в которой минимальные относительные потери, но не выполняются допустимые требования по качеству и надежности электроснабжения потребителей, по пропускной способности сетей? Не является ли энергетическая эффективность передачи и распределения электрической сети и электросетевой компании более комплексной характеристикой?

Ответ на эти вопросы достаточно четко сформулирован в «Стратегии развития электросетевого комплекса Российской Федерации» (далее Стратегия), разработанной на период до 2030 года во исполнение Указа Президента РФ от 22 ноября 2012 г. №567 и утвержденной распоряжением Правительства РФ от 03 апреля 2013 г. № 511-р. Там, в частности, сказано, что «основной целью (миссией) деятельности электросетевого комплекса является «долгосрочное обеспечение надежного, качественного и доступного энергоснабжения потребителей Российской Федерации путем организации максимально эффективной и соответствующей мировым стандартам сетевой инфраструктуры по тарифам на передачу электрической энергии, обеспечивающим приемлемый уровень затрат на электрическую энергию для российской экономики и инвестиционную привлекательность отрасли через адекватный возврат капитала».

Рис. Последствия повышения перетоков реактивной мощности.

Из этой цели следует, что под повышением энергетической эффективности электрических сетей, скорее всего, необходимо понимать не только (а чаще не столько) снижение потерь в сетях, но и повышение надежности и качества электроснабжения, а также повышение пропускной способности сетей для обеспечения недискриминационного доступа потребителей к сетям. Эти показатели технологически тесно связаны между собой. Как правило, их комплексный учет особенно необходим при разработке капиталоемких мероприятий по модернизации и развитию электрических сетей, присоединению к ним новых потребителей и генерирующих источников, внедрению новой техники и технологий по передаче и распределению электроэнергии.

Именно при таком комплексном учете можно получить объективную оценку технико-экономической и энергетической эффективности внедрения этих мероприятий. Наглядным примером наиболее эффективного и универсального мероприятия, одновременно влияющего на все четыре показателя, является компенсация реактивной мощности.

Дополнительные к оптимальным потоки реактивной мощности в электрических сетях приводят к увеличению полного тока на отдельных участках и к соответствующему росту потерь напряжения, потерь мощности и электроэнергии, снижению пропускной способности линий и нагрузочной способности трансформаторов. В конечном итоге все это отрицательно сказывается на экономике электросетевых предприятий и тарифах на электроэнергию для конечных потребителей.

Современные ЦОДы способны обеспечить PUE на уровне 1,5 или ниже — это стало возможным за счет целого ряда улучшений.

Центры обработки данных — это фундамент цифровой экономики, однако для их работы требуется огромное количество энергии. Стараясь сделать цифровую трансформацию более экологичной, необходимо в первую очередь правильно проектировать ЦОДы и использовать энергоэффективные компоненты ИТ-инфраструктуры. Ключевую роль в решении этой задачи играют SSD.

В последние годы заметно вырос спрос на центры обработки данных, что можно объяснить цифровой трансформацией и растущей популярностью облачных сервисов. Соответственно, количество ЦОДов растет, а существующие объекты продолжают расширяться. Едва ли эта тенденция пойдет на спад, ведь «Интернет вещей» тоже стремительно развивается, в результате чего в ближайшие годы мы можем ожидать взрывного роста объема данных, для обработки которых потребуется еще более продвинутая цифровая инфраструктура.

Впрочем, судя по рекордно низким показателям PUE (power usage effectiveness), ЦОДы стали заметно эффективнее: этот коэффициент обозначает общий объем энергопотребления по отношению к энергетической потребности ИТ-инфраструктуры. Другими словами, насколько эффективна базовая инфраструктура, в том числе системы охлаждения и насосы, ИБП и аккумуляторы. Современные ЦОДы способны обеспечить PUE на уровне 1,5 или ниже — это стало возможным за счет целого ряда улучшений, в том числе оптимизации систем охлаждения, широкого применения вторичного тепла, продвинутых ИТ-компонентов, которые больше не требуют экстремального охлаждения помещений, а также правильно настроенных трансформаторов тока. В современных ЦОДах более двух третей энергии потребляют ИТ-системы.

Таким образом, хотя 10 млрд киловатт-часов из упомянутых 16 составляют львиную долю потребления в центрах обработки данных в 2020 году, теперь оборудование куда совершеннее: по данным Borderstep Institute, с 2010 года энергопотребление в ЦОДах выросло на 75%, а производительность – в восемь раз. Чтобы добиться этого, производители ИТ-оборудования активно вкладывались в техническую модернизацию. А кроме того, ужесточились правовые нормы в этой сфере — например, недавний регламент ЕС 2019/424 устанавливает минимальный уровень эффективности для источников питания в серверах и системах хранения.

Выше производительность с прежним бюджетом мощности

Серверы, системы хранения и сетевые компоненты в ЦОДах работают в комплексе, поэтому зависят друг от друга в плане затрат мощности. Растущие объемы данных приводят к увеличению энергопотребления не только хранилищ, но также серверов и сети, ведь данные необходимо передавать и обрабатывать. Работа над сбережением энергии исключительно в системах хранения возможна, только когда речь идет об архивных данных, однако усложняется их регулярной валидацией, при которой задействуются остальные ИТ-компоненты. Поэтому операторы ЦОДов выделяют бюджет мощности на стойку, который распределяется между отдельными потребителями.

Однако, если речь идет о развертываниях с действительно высокими потребностями в памяти, очень важно вдумчиво подойти к планированию эффективности хранилищ, ведь каждый ватт, не использованный в эксплуатации, будет доступен для других систем в стойке. За счет энергоэффективного хранилища стойка обеспечит более высокий уровень производительности с прежним бюджетом мощности.

Теоретически SSD требуют меньше энергии, чем жесткие диски, ведь они не имеют механических компонентов. Однако, поскольку на SSD возлагаются определенные операции, например управление ячейками памяти и обновление состояний памяти для обеспечения готовности к использованию, во время простоя они потребляют столько же энергии, сколько и жесткие диски, а вот в режиме эксплуатации – наоборот, гораздо больше. Например, если текущий PCIe-накопитель четвертого поколения от KIOXIA в активном состоянии потребляет до 21 Вт, то жесткий диск корпоративного уровня с 7200 оборотами в минуту требует вдвое меньше.

Впрочем, здесь не учитывается производительность этих носителей. Расхода 8–12 Вт жесткого диска хватает лишь на несколько сотен IOPS, в то время как SSD достигает показателя 1,4 млн IOPS. Это означает, что в активном состоянии последний гораздо энергоэффективнее.

Более того, SSD предоставляют данные гораздо быстрее, поэтому для обработки определенной рабочей нагрузки им нужно заметно меньше времени при максимальном расходе энергии. Например, KIOXIA CM6 передает данные на скорости 6900 Мбайт/c, то есть на файл объемом 500 Гбайт уходит 72 секунды: при максимальном расходе мощности в 21 Вт это соответствует 0,4 Вт∙ч, тогда как фактическое энергопотребление для последовательных операций чтения несколько ниже. С другой стороны, жесткому диску на передачу 500 Гбайт потребуется около 28 минут: при расходе 9 Вт это 4 ватт-часа. Таким образом, SSD в десять раз более энергоэффективен.

Однако по-настоящему серьезным преимуществом является прямой доступ. Если стандартный жесткий диск корпоративного уровня обеспечивает около 250 IOPS, то SSD от KIOXIA достигает 1,4 млн IOPS — в 2400 раз выше.

Качественное охлаждение в новых формфакторах

Благодаря своей высокой производительности SSD заметно эффективнее и в плане охлаждения. Подтверждено, что SSD новейшего поколения с поддержкой PCIe имеет более высокие требования к охлаждению во время эксплуатации при полной нагрузке, чем жесткий диск за тот же период времени. Однако для передачи файла или определенного количества IOPS жесткому диску понадобится гораздо больше времени, что означает более продолжительный период охлаждения и более высокие требования к системе охлаждения.

Пример обозначения энергоэффективности

Рассмотрим пример этикетки обычного холодильника.

На ней при покупке потребитель может найти следующую информацию:

• Производитель (торговая марка).
• Модель холодильника.
• Класс энергопотребления (обозначается латинской буквой от A до G, также существует классы «А+», «А++» и «А+++»; примечательно, что каждая буква маркируется на своём цветовом фоне).
• Количество потребляемой энергии (в киловаттах в год).
• Общий полезный объём продуктов, помещаемых в холодильник (обозначается в литрах, то есть в кубических дециметрах).
• Тот же показатель, но для замороженных продуктов.
• Обозначение характера работы при охлаждении и замораживании.
• Уровень звуковой мощности (измеряется в децибелах).

Сравнение индексов энергоэффективности

Приведём сравнительную таблицу коэффициентов энергоэффективности и энергопотребления для различных бытовых электрических приборов, для всех существующих классов.

Классы энергоэффективности / виды техникиА+++
А++
А+
А

Холодильники, морозильникименее 2222-3333-4242-55
Стиральные машинки, коэффициентменьше 0. 320менее 0. 440меньше 0. 560менее 0. 680
Стиральные машинки без функции сушки белья (энергопотребление в киловатт-часах на каждый килограмм белья)менее 0. 130меньше 0. 150менее 0. 170меньше 0. 190
Стиральные машинки с функцией сушки белья (энергопотребление в киловатт-часах на каждый килограмм белья)меньше 0. 330менее 0. 450меньше 0. 570менее 0. 690
Сушилки конденсационныеменее 0. 280меньше 0. 370менее 0. 460меньше 0. 550
Вентилируемые сушилкименьше 0. 270менее 0. 350меньше 0. 430менее 0. 510
Посудомоечные машины (усреднённый показатель потребления электроэнергии в кВт·ч, вычисленный для мытья комплекта посуды на двенадцать персон)менее 0. 460меньше 0. 660менее 0. 860меньше 1. 060
Посудомоечные машины (индекс качества мытья Рс)более 1. 4801. 36-1. 4801. 24-1. 3601. 12-1. 240
Посудомоечные машины (индекс качества сушки Рd)более 1. 5301. 380-1. 5301. 230-1. 3801. 080-1. 230
Кондиционеры (функция охлаждения)3. 800-4. 0003. 600-3. 8003. 400-3. 6003. 200-3. 400
Кондиционеры (функция нагрева)4. 200-4. 4004. 000-4. 2003. 800-4. 0003. 600-3. 800
Телевизорыменее 0. 1000. 100-0. 1600. 160-0. 2300. 230-0. 300
Духовки электрические маленькие с объёмом менее 35 л—менее 0. 200меньше 0. 400менее 0. 600
Духовки электрические среднего размера с объёмом более 35 л, но менее 65 лменьше 0. 200менее 0. 400меньше 0. 600менее 0. 800
Духовки электрические большие с объёмом более 65 лменее 0. 400меньше 0. 600менее 0. 800меньше 1. 000
Пылесосы (ранее указывался усреднённый коэффициент энергоэффективности, но теперь эта градация отменена)менее 0. 2500. 250-0. 550
Водонагреватели (коэффициент сезонной энергоэффективности ηs)более 150%125-150 %98-125 %90-98 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для типоразмера 3XS)более или равно 62 %53-62 %44-53 %35-44 %
Водонагревательные приборы (коэф. ηwh для S-размера)более или равно 90 %72-90 %55-72 %38-55 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для типа М)более или равно 163 %130-163 %100-130 %65-100 %
Водонагревательные приспособления (ηwh для L-размера)более или равно 188 %150-188 %115-150 %75-115 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для XL)более или равно 200 %160-200 %123-160 %80-123 %

Классы энергоэффективности / виды техникиB
C
D

Холодильники, морозильники55-7575-9595-110
Стиральные машинки, коэффициентменьше 0. 810менее 0. 930меньше 1. 050
Стиральные машинки без функции сушки белья (энергопотребление в киловатт-часах на каждый килограмм белья)менее 0. 230меньше 0. 270менее 0. 310
Стиральные машинки с функцией сушки белья (энергопотребление в киловатт-часах на каждый килограмм белья)меньше 0. 810менее 0. 930меньше 1. 050
Сушилки конденсационныеменее 0. 640меньше 0. 730менее 0. 820
Вентилируемые сушилкименьше 0. 590менее 0. 670меньше 0. 750
Посудомоечные машины (усреднённый показатель потребления электроэнергии в кВт·ч, вычисленный для мытья комплекта посуды на двенадцать персон)менее 1. 250меньше 1. 450менее 1. 650
Посудомоечные машины (индекс качества мытья Рс)1. 00-1. 1200. 88-1. 0000. 76-0. 880
Посудомоечные машины (индекс качества сушки Рd)0. 930-1. 0800. 780-0. 9300. 630-0. 780
Кондиционеры (функция охлаждения)3. 000-3. 2002. 800-3. 0002. 600-2. 800
Кондиционеры (функция нагрева)3. 400-3. 6003. 200-3. 4002. 800-3. 200
Телевизоры0. 300-0. 4200. 420-0. 6000. 600-0. 800
Духовки электрические маленькие с объёмом менее 35 лменьше 0. 800менее 1. 000меньше 1. 200
Духовки электрические среднего размера с объёмом более 35 л, но менее 65 лменьше 1. 000менее 1. 200меньше 1. 400
Духовки электрические большие с объёмом более 65 лменее 1. 200меньше 1. 400менее 1. 600
Пылесосы (ранее указывался усреднённый коэффициент энергоэффективности, но теперь эта градация отменена)0. 550-0. 7500. 750-0. 950более 0. 950
Водонагреватели (коэффициент сезонной энергоэффективности ηs)82-90 %75-82 %36-75 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для типоразмера 3XS)32-35 %29-32 %26-29 %
Водонагревательные приборы (коэф. ηwh для S-размера)35-38 %32-35 %29-32 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для типа М)39-65 %36-39 %33-36 %
Водонагревательные приспособления (ηwh для L-размера)50-75 %37-50 %34-37 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для XL)55-80 %38-55 %38-35 %

Классы энергоэффективности / виды техникиE
F
G

Холодильники, морозильники110-125125-150более либо равно 150
Стиральные машинки, коэффициентменее 1. 170меньше 1. 290более либо равно 1. 290
Стиральные машинки без функции сушки белья (энергопотребление в киловатт-часах на каждый килограмм белья)меньше 0. 350менее 0. 390больше либо равно 0. 390
Стиральные машинки с функцией сушки белья (энергопотребление в киловатт-часах на каждый килограмм белья)менее 1. 170меньше 1. 290более либо равно 1. 290
Сушилки конденсационныеменьше 0. 910менее 1. 000больше либо равно 1. 000
Вентилируемые сушилкименее 0. 830меньше 0. 910более либо равно 0. 910
Посудомоечные машины (усреднённый показатель потребления электроэнергии в кВт·ч, вычисленный для мытья комплекта посуды на двенадцать персон)меньше 1. 850менее 2. 050больше либо равно 2. 050
Посудомоечные машины (индекс качества мытья Рс)0. 64-0. 7600. 52-0. 640более 0. 52
Посудомоечные машины (индекс качества сушки Рd)0. 480-0. 6300. 330-0. 480больше 0. 330
Кондиционеры (функция охлаждения)2. 400-2. 6002. 200-2. 400менее 2. 200
Кондиционеры (функция нагрева)2. 600-2. 8002. 400-2. 600меньше 2. 40
Телевизоры0. 800-0. 9000. 900-1. 000более 1. 000
Духовки электрические маленькие с объёмом менее 35 лменее 1. 400меньше 1. 600больше либо равно 1. 600
Духовки электрические среднего размера с объёмом более 35 л, но менее 65 лменее 1. 600меньше 1. 800более либо равно 1. 800
Духовки электрические большие с объёмом более 65 лменьше 1. 800менее 2. 000больше либо равно 2. 000
Пылесосы (ранее указывался усреднённый коэффициент энергоэффективности, но теперь эта градация отменена)В наше время такие виды пылесосов встречаются уже крайне редко
Водонагреватели (коэффициент сезонной энергоэффективности ηs)34-36 %30-34 %менее 30 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для типоразмера 3XS)22-26 %19-22 %меньше 19 %
Водонагревательные приборы (коэф. ηwh для S-размера)26-29 %23-26 %менее 23 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для типа М)30-33 %27-30 %меньше 27 %
Водонагревательные приспособления (ηwh для L-размера)30-34 %27-30 %менее 27 %
Водонагреватели (коэф. ηwh для XL)30-35 %27-30 %меньше 27 %

Кондиционеры

Кондиционеры и различные сплит-системы имеют определённый функционал (несколько режимов работы, двухканальную или одноканальную систему и так далее), благодаря которому эти устройства причисляются к тому или иному энергоклассу. Учитывается не только возможность охлаждения/кондиционирования воздуха, но и способность кондиционера нагревать обслуживаемое помещение.

Для определения класса энергоэффективности систему запускают на полную мощность на час. Коэффициент рассчитывается таким образом: охлаждающая или греющая производительность кондиционера делится на общую мощность прибора. Так, кондиционер А-класса должен иметь выходной показатель на уровне 3,2-3,4 (для функции охлаждения) или 3,6-3,8 (показатели для функции согревания воздуха).

Телевизоры

Телевизор получает определённый уровень по классу энергоэффективности как соотношение потребляемого тока (мощности) к размеру ТВ-экрана. Примечательно, что телевизоры класса А+ появились лишь несколько лет назад, а сейчас наиболее энергоэффективными являются ТВ-устройства, имеющие класс А++ (например, TFT-модели). При этом в скором времени будут активно выпускаться телевизоры «А+++»-класса.

Эталонная мощность для телевизора определяется по формуле:

Pref = Pbasic + A * 4,3224, где

• Pref – мощность телевизора, которая выражается в Вт/дм2 (Ватт на квадратный дециметр);
• Pbasic – базовый коэффициент (берут из таблицы типов телевизоров, в которой для телевизора с 1-им тюнером Pbasic = 20 Вт, для ТВ с жёсткими дисками 24 Вт, для ТВ с 2-мя и более ресиверами или тюнерами 24 Вт, для телевизора, имеющего и диски, и несколько ресиверов 28 Вт, для монитора 15 Вт);
• А – площадь экрана, выраженная в дм.

Чтобы обеспечить требуемые характеристики устройств, необходимо безопасное тестирование с высокой скоростью и точностью полевых МОП-транзисторов на основе Si, SiC и GaN в лабораторных условиях, а также на уровне пластины. В следующих материалах описываются проблемы тестирования, возникающие при включении в разработку силовых устройств на основе SiC и GaN, а также способы решения таких проблем. Узнайте, как свести к минимуму потери энергии и довести до максимума время работы от аккумуляторной батареи разрабатываемых устройств. Сократите время вывода на рынок новых разработок.

Водонагреватели, котлы и бойлеры

Такое энерговырабатывающее оборудование как бойлеры, различные водонагреватели и котлы подразделяется на классы согласно сезонному коэффициенту энергоэффективности нагревательного устройства. Вычисляется этот показатель путём деления количества затраченной на нагревание электроэнергии (для определённого сезона) на годовое потребление энергии, которое нужно для удовлетворения этого спроса, выраженное в процентах. Так, сезонный коэффициент для водонагревателя класса А находится в диапазоне от 90% до 98%, для техники А+ класса это число будет составлять 98%-125%.

Ещё одним коэффициентом для определения класса водонагревающих приборов является энергоэффективность нагрева воды. Определяется этот немаловажный параметр так. Вычисляется отношение между величиной электроэнергии, которая была затрачена водонагревающим приспособлением на нагревание воды, и процентом общего размера энергозатрат.

Особенности классов энергопотребления группы «А»

При необходимости указания класса энергопотребления, маркируемого буквой А, информация располагается на зелёном фоне, что значит наиболее низкий уровень энергопотребления. Показатель энергоэффективности такой техники находится на высоком уровне. Считается, что электроприборы А-класса позволяют экономить на 50-80% больше электрической энергии, чем обычные среднестатистические по энергопотреблению приборы.

Получается, что электроприборы класса А примерно на 50% эффективнее, класса А+ – на 60%, класса А++ – на 70%, класса А+++ – на 80%. Из указанного следует, что основное отличие класса А+ от А состоит в том, что энергоэффективность устройства с маркировкой А+ примерно на десять процентов больше, чем приспособления с маркировкой А.

Рассмотрим пример с холодильниками, имеющими разный класс энергоэффективности. Известно, что устройство для хранения продуктов класса А+ будет тратить примерно на 30 киловатт в год меньше электроэнергии. Если учесть постоянное регулярное увеличение тарифов на все коммунальные услуги и долгий срок полезной эксплуатации качественного холодильника, экономия представляется существенной. В большинстве случаев через несколько лет эксплуатации затраты полностью оправдаются, ведь охлаждение и заморозка для продуктов в современной квартире или в частном доме нужны круглые сутки. В то же время нецелесообразно переплачивать за высокий класс только для той техники, которая будет использоваться редко.

Зарубежный и отечественный опыт компенсации реактивной мощности

Учитывая сравнительно высокую экономическую и энергетическую эффективность компенсации реактивной мощности, большинство промышленно развитых стран уделяют ей большое внимание. В частности, в США и Японии мощность конденсаторов составляет около 70% от активной пиковой мощности. В отдельных энергокомпаниях США мощность установленных конденсаторов уже составляет 100% от мощности генераторов. При этом во многих странах наблюдается тенденция уменьшения выдачи генераторами электростанций реактивной мощности за счет увеличения доли, вырабатываемой конденсаторами.

Что касается коэффициента реактивной мощности tgφ в режиме максимальных нагрузок, то в США, Японии, большинстве европейских стран его оптимальное значение в зависимости от номинального напряжения сети должно поддерживаться на уровне tgφ =0,2-0,4, что соответствует cosφ=0,98-0,92.

В ряде стран, в системе расчета тарифов на мощность или электроэнергию с целью стимулирования установки компенсирующих устройств введены поправочные коэффициенты, зависящие от коэффициента мощности нагрузки. В частности, в Индии, при cosφ>0,995 вводится скидка 7%, при cosφ<0,9 вводится штраф 2%. Кроме этого существуют две составляющие тарифа – за активную и полную потребленную энергию. Чем ближе cosφ к единице, тем меньше полная потребляемая мощность при той же активной мощности и, соответственно, плата за нее.

В Италии и Великобритании введены тарифы за потребление реактивной энергии в соответствии с таблицами 1 и 2.

Табл. Тарифы за потребление реактивной энергии в Италии.

Табл. Тарифы за потребление реактивной энергии в Великобритании.

cos φ
Больше 0,9
Меньше 0,9

tg φ или Q/P
Меньше 0,5
Больше 0,5

Тариф за потребление реактивной энергии ( фунт / квар · час )

Низкое напряжение
0
0,0056

Среднее напряжение
0
0,0036

В бывшем СССР в течение длительного времени (с 30-х годов прошлого века и до 2000 г. ) взаимоотношения энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии в части реактивной мощности также регулировались скидками (надбавками) к тарифам на электроэнергию. Главгосэнергонадзором велся ежегодный учет и анализ уровня компенсации реактивной мощности по предприятиям, союзным республикам, энергообъединениям и стране в целом. Уровень компенсации определялся как отношение суммарной установленной мощности конденсаторных батарей, синхронных компенсаторов и 30% мощности синхронных двигателей к максимальной активной нагрузке предприятия, региона и страны в целом.

За период с 1976 по 1985 гг. этот уровень увеличился с 19,54 до 27,6%. Ставилась задача к 1990 г. довести его до 60%, но началась перестройка и намеченные планы так и не удалось реализовать.

В постперестроечный период, особенно в соответствии с приказом Минэнерго РФ от 10. 2000 г. № 2, действующие в области компенсации реактивной мощности документы были признаны утратившими силу и, соответственно, внимание к этой важнейшей проблеме существенно упало. За тот же период по ряду объективных причин значительно выросли реактивные нагрузки при существенном отставании вводов генерирующих активных мощностей и электросетевого строительства. Появилось большое количество энергорайонов России, характеризующихся дефицитами реактивной мощности и, как следствие, работой с пониженными уровнями напряжения в нормальных режимах. В этих районах все чаще стали возникать трудности с выводом оборудования в ремонт и его аварийными отключениями. При выводе оборудования в ремонт, часто было невозможно обеспечить допустимые уровни напряжения в сети 110 кВ и выше без ввода графиков ограничения потребителей. При аварийных отключениях в сети происходило снижение напряжения на 20-30% на головных подстанциях с последующим автоматическим сбросом нагрузки.

Указание класса энергопотребления на технике

Любую единицу бытовой техники можно причислить к одному из классов, узнав её потребление электроэнергии. Подобной классификации подлежат холодильники, морозильные камеры, сплит-системы, телевизоры, стиральные машинки, кондиционеры, светильники и лампы, электрические духовки, машины посудомоечные, пылесосы, электрические плиты (поверхности), микроволновые печи, чайники, водонагреватели, бойлеры и другие электрические приборы для нагрева воды.

Ситуация с компенсацией реактивной мощности в последние годы

Судя по результатам проведенных в 2011-2012 гг. энергетических обследований электрических сетей, по результатам исследований АО «НТЦ ФСК ЕЭС», ситуация с уровнем компенсации реактивной мощности в электрических сетях в последние годы существенно не изменилась, а кое-где ухудшилась. К сожалению, в настоящее время отсутствует полная и достоверная информация о фактической степени компенсации реактивной мощности по стране в целом, по отдельным регионам и уровням напряжения электрических сетей. Но и та ограниченная информация, которой мы располагаем сегодня, свидетельствует о значительных проблемах, которые требуют безотлагательного решения.

В частности, значительное число линий и автотрансформаторов в магистральных электрических сетях 220-500 кВ работает с повышенными перетоками реактивной мощности (tgφ>0,5), что характеризуется табл.

Табл. Количество подстанций и линий электропередачи, работающих с повышенными перетоками реактивной мощности

Наиболее подробный анализ режимов реактивной мощности по данным телеизмерений был проведен в ОЭС Сибири в 2011 году. Из 266 обследованных автотрансформаторов 220-550 кВ на 137 (более 50%) tgφ их нагрузки превышал допустимое значение 0,5.

По нормативным документам ПАО «ФСК ЕЭС» компенсация зарядной мощности ВЛ 500 кВ должна составлять 80-100%. Тем не менее по той же ОЭС Сибири, она составляет 0,67. По отдельным энергосистемам этой ОЭС степень компенсации находится в пределах 0,35-3,95, что видно из табл.

Табл. Степень компенсации реактивной мощности по отдельным энергосистемам ОЭС Сибири

Энергосистема
Отношение мощности компенсирующих устройств (Qку) к зарядной мощности линий (Qзар)Qку/Qзар, о. е

Алтайская
1,20

Кузбасская
0,35

Новосибирская
0,66

Омская
1,26

Томская
3,95

Западная Сибирь
0,78

Иркутская
0,44

Красноярская
0,48

Хакасская
0,45

Восточная Сибирь
0,46

ОЭС Сибири
0,67

Не лучше ситуация и в других ОЭС. Степень использования установленных в магистральных электрических сетях 220-500 кВ компенсирующих устройств находится в пределах 40-50%.

Отмеченное выше, безусловно, сказывается на уровнях напряжения в электрических сетях. На ряде линий в режимах минимальных нагрузок имеет место избыток реактивной мощности и повышенное напряжение, на ряде перегруженных линий в часы максимума нагрузки наблюдаются пониженное напряжение. И в том и в другом случае это создает трудности при выводе оборудования в ремонт и при ликвидации аварий, а также приводит к дополнительным потерям мощности и электроэнергии в сети.

Недопустимые отклонения напряжения в контрольных точках сети вызваны не только недостаточными степенями компенсации реактивной мощности и использования средств компенсации, но и низкой оснащенностью автотрансформаторов 220-750 кВ средствами автоматического регулирования на трансформаторах (АРНТ) и степенью использования РПН и АРНТ, что видно из табл.

Табл. Оснащенность автотрансформаторов 220-750 кВ устройствами РПН и АРНТ и степень их использования, по состоянию на 2011 г.

Характеристики оснащенности и степени использования
Численное значение для номинального напряжения автотрансформаторов, кВ

220-330
500-750

Общее количество автотрансформаторов (АТ), шт. 1639
306

Число АТ, оборудованных РПН
шт. 1536
277

% от общего кол-ва АТ
94
90

Число РПН, использование которых запрещено руководством
шт. 116
48

% от общего кол-ва АТ
7
16

Общее число не используемых РПН
шт. 640
219

% от общего кол-ва АТ, оборудованных РПН
41
79

Общее число АТ, оборудованных АРНТ
шт. 802
169

% от общего кол-ва АТ
49
55

Общее количество АТ, оборудованных АРНТ и работающих
шт. 81
3

% от общего кол-ва АТ
4,9
1

Из этой таблицы, в частности, следует, что число неиспользуемых РПН от общего количества АТ, оборудованных РПН, составляет в сетях 220-330 кВ – 41%, в сетях 500-750 кВ – 79%. С использованием средств автоматического регулирования напряжения ситуация еще хуже. Только около 50% АТ оборудовано этими средствами, а используется для регулирования напряжения в сетях 220-330 кВ – 4,9%, а в сетях 500-750 кВ – 1% от общего количества АТ.

Тенденции в секторе энергоэффективности

Инженеры компании высказывают своё мнение о том, почему самым критически важным фактором разработки становится энергоэффективность.

«В этом году мы наблюдали переломный момент в технологиях на основе карбида кремния, которые обеспечили создание множества промышленных устройств».

Пат Хенсли, Tektronix

Электрические кухонные плиты и духовые шкафы

Электрические духовые шкафы, поверхности для готовки пищи также получают перед продажей определённый класс эффективности, индексом которого является потребление электроэнергии, выраженное в киловатт-часах. Также учитывается объём духовки или количество конфорок. Проверка осуществляется так: плита (все конфорки) включается на полную мощность и продолжает работать на протяжении часа. После этого оценивается уровень потребления электроэнергии. Так, к наиболее энергоэффективным классам относят электрическую кухонную технику, потребляющую менее одного киловатта в час (класс А). Класс А+ при этом потребляет 0,4-0,8 кВт/ч (в зависимости от внутреннего объёма).

Классы эффективности

Окончательные варианты стандартов DIN и Европейских стандартов основаны на стандарте IEC. Минимальные значения из Европейских стандартов введены в Правило ЕС, относящееся к внедрению Директивы 2009/125/ЕЕС для отдельных типов электродвигателей.

Коды классов

Введены следующие коды классов: IE1, IE2, IE3 и IE4. Эта система схожа с кодами IP, IM и IC, используемыми в электротехническом машиностроении уже много лет. IE означает «International Energy Efficiency Class» — международный класс энергоэффективности. Ожидается, что эта система найдет широкое применение.

Классы эффективности IE

• IE1 = Стандартная эффективность
• IE2 = Высокая эффективность
• IE3 = Премиум эффективность
• IE4 = Суперпремиум эффективность
• IE5 = (конкретное название не определено)

Сравнение классов энергоэффективности

Повышение класса энергоэффективности достигается, прежде всего, в асинхронной технологии за счет использования более активных материалов. С каждым увеличением КПД изменяется длина рамы двигателя и, при необходимости, размер рамы двигателя. Чтобы избежать скачков размеров двигателя, возможны различные варианты оптимизации, например, увеличение заполнения пазов за счет адаптированных обмоток, использование более качественных электрических ламинатов и, при необходимости, меди в качестве материала ротора сепаратора. На диаграмме показаны кривые зависимости КПД от мощности для двигателей IE2 — IE4 из сферы действия Постановления (ЕС) 2019/1781.

Исключения из классификационных требований IEC 60034-30-1

• Двигатели с управлением через преобразователь, которые нельзя запитывать непосредственно от сети.
• Двигатели, не поддающиеся непосредственному измерению, например, двигатели насосов со смачиваемыми роторами.

Сверхвысокая эффективность класса IE4/IE5 для новой технологии

Этот класс КПД описан в стандарте IEC 60034-30-1 для двигателей переменного тока с прямым сетевым управлением и в IEC TS 60034-30-2 для двигателей переменного тока с регулируемой скоростью. В стандарте IEC TS 60034-30-2 впервые указаны минимальные значения КПД для класса эффективности IE5.

Класс эффективности IE4 применяется ко всем типам сетевых электродвигателей переменного тока. Класс эффективности синхронных двигателей с постоянными магнитами Bauer для питания от инвертора был выведен из класса эффективности IE4/IE5, описанного в IEC TS 60034-30-2. Эти двигатели обычно оцениваются по крутящему моменту, а не по мощности. Общий КПД определяется с учетом рассеиваемой мощности в преобразователе и часто значительного выигрыша в процессе, достигаемого при регулировании скорости. Поэтому прямое сравнение двигателей с линейным управлением и двигателей с регулируемой скоростью не имеет смысла.

Подписка

• Ежедневная
• Еженедельная

На указанный Вами адрес электронной почты будет выслано письмо с подтверждением данной услуги и подробными инструкциями по дальнейшим действиям.

Пылесосы

Пылесосы также до 2019 года имели свой класс энергоэффективности, который определялся в совокупности двух показателей: отдельно для уборки твёрдых половых поверхностей и для уборки ковров. Учитывается не только потребление тока, но и наличие, количество пыли, которая осталась в воздухе только что убранного помещения. Кстати, расход электроэнергии указывается из расчёта пятидесяти уборок помещения, имеющего площадь в 87 квадратных метров.

💡 В настоящее время после обращения британского предприятия «Дайсон» в суд было установлено, что для такого типа бытовой техники как пылесос использовать стандартизацию или распределение по классам нецелесообразно. Причиной такого положения дел является трудность в определении реальной эффективности пылесборочного приспособления, так как она сильно зависит от наличия или отсутствия пыли в специальном мешке.

Стиральные машинки

Расчёт энергетической эффективности осуществляется специалистами в соответствующей экспертной организации на основе сразу нескольких параметров для каждого отдельного вида (артикула) прибора в зависимости от их размеров, мощности, функционала. Так, для электрической стиральной машинки важными при определении энергокласса является показатель мощности, которая потребляется за час работы, качество стирки и количество стираемого за один раз белья.

Если при вычислении энергопотребления машинки для стирки одного килограмма белья используется минимум 0,17, максимум 0,19 киловатт в час, это прибор можно относить к А-классу. Следующий класс А+ стиральной машины отличается тем, что потребляет от 0,15 до 0,17 киловатт в час для однокилограммовой загрузки (при расчёте необходимо делать поправку на максимальное количество килограмм грязного белья, которое может обработать машинка за один раз). Наличие на этикетке (в паспорте) стиральной техники сразу нескольких букв, обозначает разные классы энергоэффективности для различных процессов – для непосредственно стирки, для отжима, для сушки.

💡 Проверка эффективности стиральных машин осуществляется следующим образом. Берут два одинаковых чистых куска материи, один из них загрязняют и отправляют в стирку при температуре в 60 градусов по шкале Цельсия на час. После этого сравнивается эталонный и выстиранный кусок ткани и оценивается, насколько хорошо отстирались пятна и каково было потребление электрического тока.

Посудомойки

Что касается посудомоечных машин, их класс напрямую зависит не только от используемого количества киловатт электрической энергии, но и от эффективности мойки, а также сушки посуды. Чтобы определить, к какому энергоэффективному классу относится та или иная посудомойка, оценивается качество её работы после двухсот восьмидесяти полных циклов, которое соотносится со средним количеством потребляемой при этом электроэнергии (среднее значение считается равным 462 кВт/ч в год). Класс А+ потребляет менее 0,86 кВт/ч, класс А – менее 1,06 кВт/ч.

Морозилки и холодильники

Для холодильников важным при расчёте энергоэффективности и их класса используют такую информацию как объём камер, наиболее низкая допустимая температура внутри устройства, наличие удобных дополнительных опций вроде автоматической разморозки или наличия доступа к сети Wi-Fi. Наиболее высокий класс энергоэффективности, который может быть присвоен холодильному оборудованию – А+++. Так, холодильник Samsung RL-44 QEUS (объём 326 л) имеет класс A+ и потребляет при этом в течение года 315 кВт/ч.

Морозильные камеры оцениваются аналогично холодильникам по энергоэффективности. При получении показателя энергопотребления менее 22 кВт морозилке причисляется наивысший класс – А+++, при потреблении на уровне от 22 кВт до 43 кВт – класс А++ или А+, для потребления от 44 кВт до 55 кВт – класс А.

Выводы

С целью координации услуг, совершенствования нормативно правовой базы в соответствии с современными требованиями, передовым отечественным и зарубежным опытом, развития отечественного производства по компенсации реактивной мощности в России, представляется целесообразным:

• Внести в соответствующие разделы Правил оптового и розничного рынков электроэнергии, а также в постановления Правительства РФ дополнительные требования по распространению услуги по реактивной мощности на генерирующие компании и потребителей, по координации и экономическому стимулированию оказания этих услуг;
• ПАО «Россети» по согласованию с ПАО «СО ЕЭС» разработать и внедрить отраслевой стандарт по оценке системного экономического эффекта от установки и ввода в работу средств компенсации реактивной мощности в магистральных и распределительных электрических сетях;
• ПАО «СО ЕЭС», ПАО «Россети» и ОАО «Совет рынка» разработать, согласовать и внедрить единую математическую модель ЕЭС – ЕНЭС России для расчетов и оптимизации текущих и перспективных режимов работы, выбора мест и мощности средств компенсации реактивной мощности;
• ПАО «СО ЕЭС» совместно с ПАО «Россети» ускорить разработку программы, обеспечить финансирование и поэтапное внедрение многоуровневой автоматизированной системы управления потоками реактивной мощности и уровнями напряжения в электрических сетях;
• Минэнерго России в составе Государственной информационной системы предусмотреть систему государственной отчетности и мониторинга объемов внедрения компенсирующих устройств, степени и эффективности их использования в электрических сетях и у потребителей;
• ПАО «СО ЕЭС» в раздел 2 проекта «Правил технологического функционирования электроэнергетических систем» внести дополнение «-оптимизации потерь мощности и электроэнергии в электрических сетях»;
• ПАО «Россети» провести инвентаризацию и анализ точности средств измерения реактивной мощности на границах балансовой принадлежности, подготовить и внедрить поэтапную программу приведения системы измерения реактивной мощности в соответствие с современными требованиями. Особое внимание при этом обратить на необходимость учета несинусоидальных и несимметричных режимов при измерении реактивной мощности;
• Минэнерго России совместно с Минэкономразвития РФ ускорить разработку и внедрение экономического механизма возврата инвесторам полученной экономии от внедрения энергосберегающих энергосервисных контрактов, в том числе контрактов по внедрению компенсирующих и регулирующих устройств в электрических сетях и у потребителей;
• Предприятиям отечественной электротехнической промышленности – изготовителям компенсирующих устройств организовать производство современных регулируемых СКРМ (статических и электромашинных), элементной базы силовой электроники, не уступающих лучшим мировым образцам и соответствующих международным стандартам;
• ПАО «Россети» и ПАО «ФСК ЕЭС» в программах инновационного развития предусматривать широкое применение современных отечественных регулируемых СКРМ. При разработке интеллектуальных электрических сетей, алгоритмов и программ управления ими предусматривать совместное управление и комплексное использование регулирующего эффекта средств компенсации реактивной мощности и возобновляемых источников энергии (распределенной генерации) для целей оптимизации потоков активной и реактивной мощности в электрических сетях.
• Разработать и внедрить шкалу коэффициентов к тарифам на электроэнергию за компенсацию реактивной мощности и качество электроэнергии;
• Разработать и утвердить допустимые требования к электроприемникам, содержащим нелинейную нагрузку по допустимым искажающим токам.

• Воротницкий В.Э., Рабинович М.А., Каковский С.К. Оптимизация режимов электрических сетей 220-750 кВ по реактивной мощности и уровням напряжения.// Энергия единой сети, 2013, №3(8), стр. 50-59.
• Горожанкин П.А., Майоров А.В., Макаровский С.Н., Рубцов А.А. Управление напряжением и реактивной мощностью в электроэнергетических системах. Европейский опыт.// Электрические станции, 2008. №6, стр.40-47.
• Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Единой национальной электрической сети/ Бударгин О.М., Бердников Р.Н., Шимко М.Б., Перстнев П.А., Воротницкий В.Э., Красноярск, ИПК «Платина», 2015. 168с.
• Овсейчук В., Трофимов Г., Кац А и др. Компенсация реактивной мощности. К вопросу о технико-экономической целесообразности// Новости электротехники, 2008, №4(52).
• Воронин В., Гаджиев М., Шамонов Р. Направления развития системы регулирования напряжением и реактивной мощности в ЕНЭС// Электроэнергия. Передача и распределение, 2012, №2(11), март-апрель.
• Воротницкий В.Э., Шакарян Ю.Г., Сокур П.В. О развитии и координации услуг по компенсации реактивной мощности.// Энергоэксперт, 2013, №5(40), с.32-37.
• Аксенов В.В., Быстров Д.В., Воротницкий В.Э., Трофимов Г.Г. Компенсация реактивной мощности с фильтрацией токов высших гармоник – реальный путь повышения энергоэффективности передачи и распределения электроэнергии.// Электрические станции, 2012, №3, стр. 53-60.