Проблема выбора показателей энергетической эффективности в энергетическом паспорте бюджетной организации. Эксергия теплоты – это максимальная полезная работа, которая может быть получена от теплоты только с помощью обратимого цикла Карно, совершаемого ме

К.т.н. С.Т. Касюк , доцент Южно-Уральского государственного университета, г. Челябинск

Введение

Согласно федеральному закону от 23 ноября 2009 г. РФ № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (далее - закон об энергосбережении) в бюджетных организациях до 31 декабря 2012 г. должны быть проведены энергетические обследования и по результатам этих обследований составлены энергетические паспорта. Однако энергетическая паспортизация затруднена отсутствием совершенного нормативно-методического обеспечения проведения энергетических обследований, включая методику заполнения энергетического паспорта .

В настоящей статье производится анализ нормативно-методического обеспечения энергетической паспортизации с позиции выбора показателей энергетической эффективности в энергетическом паспорте бюджетной организации.

Требования нормативных документов

Данные о показателях энергетической эффективности отражены в ряде нормативно-правовых документов.

Закон об энергосбережении обязывает включать в энергетический паспорт, составленный по результатам энергетического обследования, информацию о показателях энергетической эффективности организации. Однако конкретного описания показателей в законе не приводится.

Термин показатель энергетической эффективности трактуется в ГОСТ Р 51387-99 «Энергосбережение. Нормативно-методи-ческое обеспечение. Основные положения» 1 как абсолютная, удельная или относительная величина потребления или потерь энергетических ресурсов для продукции любого назначения или технологического процесса.

ГОСТ Р 51541-99 «Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей» 2 устанавливает основные виды показателей энергосбережения и энергетической эффективности, вносимые в нормативные документы, техническую документацию на энергопотребляющую продукцию, технологические процессы, работы и услуги.

В ст. 14 закона об энергосбережении приведены требования к значениям целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

В Постановлении Правительства Российской Федерации от 31 декабря 2009 г. № 1225 «О требованиях к региональным и муниципальным программам в области энергосбережение и повышения энергетической эффективности» 3 установлен перечень целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в бюджетном секторе и жилищном фонде. Методика расчета значений целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, в том числе в сопоставимых условиях, используемая для расчета целевых показателей региональных и муниципальных программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, утверждена приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 07 июня 2010 г. № 273 4 .

О выборе показателей энергоэффективности для бюджетных организаций

Проблема заключается в том, что Требования к энергетическому паспорту, утвержденные Приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 19 апреля 2010 г. № 182 5 , не устанавливают расчетные формулы для показателей энергетической эффективности. В форму «Сведения о показателях энергетической эффективности» энергетического паспорта (Приложение № 13 Требований к энергетическому паспорту ) необходимо вносить следующие фактические и расчетно-нормативные значения показателей энергетической эффективности:

1) по номенклатуре основной и дополнительной продукции;

2) по видам проводимых работ;

3) по видам оказываемых услуг;

4) по основным энергоемким технологическим процессам;

5) по основному технологическому оборудованию.

Однако бюджетные организации, представленные административными, лечебными, культурно-просветительскими зданиями и зданиями детских учреждений, не имеют энергоемкого оборудования для выпуска продукции и не осуществляют производство и транспортировку топливно-энергетических ресурсов и воды. Поэтому при выборе показателей энергетической эффективности необходимо сосредоточить внимание на следующих видах расхода энергетических ресурсов и воды объектами организаций:

2) электрической энергии;

3) горячей воды;

4) холодной воды;

5) топлива (газа, угля, мазута, печного топлива, дизельного топлива, дров), при наличии на балансе организации собственного источника теплоснабжения или жилищного фонда с газоснабжением.

В Правилах установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 25 января 2011 г. № 18 6 , к показателям, характеризующим выполнение требований энергетической эффективности, относятся показатели, характеризующие годовые удельные величины расхода энергетических ресурсов в здании, строении, сооружении, в том числе:

• нормируемые показатели суммарных удельных годовых расходов тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, включая расход тепловой 6 энергии на отопление и вентиляцию (отдельной строкой), а также максимально допустимые величины отклонений от нормируемых показателей;
• показатель удельного годового расхода электрической энергии на общедомовые нужды.

Показатели энергетической эффективности, определенные в Правилах , указываются в относительных данных на единицу площади или единицу объема отапливаемого здания, строения, сооружения в единицах учета энергии в зависимости от характеристик архитектурно-строительного решения и категории здания, строения, сооружения и вносятся в энергетический паспорт здания.

Таким образом, показатели энергетической эффективности бюджетных объектов :

1) должны характеризовать годовые величины расхода энергетических ресурсов;

2) должны быть удельными, рассчитанными на единицу площади и объема здания;

3) должны включать, по крайней мере, суммарный удельный расход тепловой энергии и удельный расход электрической энергии.

Энергоэффективность здания, по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», характеризуется показателем тепловой эффективности, который численно равен удельному расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период .

Главный показатель - класс энергетической эффективности здания

Согласно СНиП 23-02-2003 и Требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений, утвержденных Приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 28 мая 2010 г. № 262 7 , класс энергетической эффективности здания определяется исходя из величины отклонения удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период, кДж/(м 2 °С сут) или кДж/(м 3 °С сут), от нормируемого значения.

Следовательно, одними из главных показателей энергетической эффективности здания являются класс его энергетической эффективности и сведения о нормативном и фактическом удельном расходе тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период , и эти показатели, безусловно, необходимо вносить в энергетический паспорт бюджетной организации.

Об использовании целевых показателей энергоэффективности в энергетическом паспорте бюджетной организации

В Методике расчета значений целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности целевые показатели региональных и муниципальных программ разбиты на группы. Так, в группе Cпредставлены целевые показатели в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в бюджетном секторе; в группе D- целевые показатели в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в жилищном фонде. Для выбора показателей энергетической эффективности бюджетной организации здесь интерес представляют следующие расчетные и фактические значения целевых показателей :

• удельный расход тепловой энергии бюджетного учреждения на 1кв. метр общей площади, расчеты за которую осуществляются с применением расчетных способов, Гкал/м 2 ;
• удельный расход воды на обеспечение бюджетного учреждения, расчеты за которую осуществляются с применением расчетных способов, на 1чел., м 3 /чел.;
• удельный расход электрической энергии на обеспечении бюджетного учреждения, расчеты за которую осуществляются с применением расчетных способов, на 1 чел., кВтч/чел.;
• удельный расход электрической энергии в жилых домах, расчеты за которую осуществляются с применением расчетных способов (нормативов потребления), (в расчете на 1 кв. метр общей площади), кВтч/м 2 ;
• удельный расход природного газа в жилых домах, расчеты за который осуществляются с применением расчетных способов (нормативов потребления), (в расчете на 1 кв. метр общей площади), тыс.м 3 /м 2 ;
• удельный расход тепловой энергии бюджетного учреждения на 1кв. метр общей площади, расчеты за которую осуществляются с использованием приборов учета, Гкал/м 2 ;
• удельный расход воды на снабжение бюджетного учреждения, расчеты за которую осуществляются с использованием приборов учета, на 1 чел., м 3 /чел.;
• удельный расход электрической энергии на обеспечение бюджетного учреждения, расчеты за которую осуществляются с использованием приборов учета, на 1 чел., кВтч/чел.;
• удельный расход электрической энергии в жилых домах, расчеты за которую осуществляются с использованием приборов учета (в части многоквартирных домов - с использованием коллективных (общедомовых) приборов учета) (в расчете на 1 кв. метр общей площади), кВтч/м 2 ;
• удельный расход природного газа в жилых домах, расчеты за который осуществляются с использованием приборов учета (в части многоквартирных домов- с использованием индивидуальных и общих (для коммунальной квартиры) приборов учета), (в расчете на 1 кв. метр общей площади), тыс. м 3 /м 2 .

Представленные целевые показатели являются фактическими и расчетно-нормативными годовыми величинами :

1) суммарного удельного расхода тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, рассчитанного на 1 кв. метр общей площади;

2) удельного расхода воды, рассчитанного на 1 человека;

3) удельного расхода электрической энергии, рассчитанного на 1 человека для бюджетного учреждения и на 1 кв. метр для жилищного фонда;

4) удельного расхода природного газа в жилищном фонде, рассчитанного на 1 кв. метр общей площади.

Эти показатели отражают основные виды потребления ресурсов бюджетными объектами и, следовательно, подходят для использования в энергетическом паспорте бюджетной организации, несмотря на имеющийся с этими показателями ряд проблем .

Опыт работы саморегулируемых организаций в области энергетического обследования показывает, что именно целевые показатели в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в бюджетном секторе и жилищном фонде выбираются в качестве показателей энергетической эффективности в энергетических паспортах бюджетных организаций. Использование целевых показателей в энергетическом паспорте обеспечивает связь энергетических паспортов бюджетных организаций с региональными и муниципальными программами в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Выводы

1. Показатели энергетической эффективности бюджетной организации, внесенные в энергетический паспорт, должны соответствовать здравому смыслу (в части производственной деятельности предприятия) и отражать специфику потребления ресурсов объектами.

2. В качестве показателей энергетической эффективности необходимо использовать годовые удельные величины расхода энергетических ресурсов и воды объектами, рассчитанные на единицу площади, объема, присутствующих человек.

3. Главными показателями энергетической эффективности объектов бюджетной организации являются классы энергетической эффективности и величины нормативных и фактических удельных расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период, кДж/(м 2 °С сут) или кДж/(м 3 °С сут) . Однако в формах энергетического паспорта такие показатели отсутствуют. (В Приложении № 12 Требований к энергетическому паспорту приводятся нормативные и фактические удельные тепловые характеристики зданий, Вт/(м 3 °С); в Приложении № 24 приводится расчетная удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м 3 °С); графы для классов энергетической эффективности зданий в энергетическом паспорте не существует).

4. Показатели энергетической эффективности должны соответствовать вышедшим нормативным документам федерального и регионального уровней, предписывающим организациям иметь в программах энергосбережения вполне конкретные показатели энергетической эффективности . Так, в ст. 25 федерального закона об энергосбережении указано, что организации с участием государства или муниципального образования, должны утверждать и реализовывать программы в области энергосбережения, содержащие целевые показатели энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

5. При отсутствии иных нормативных документов в качестве показателей энергетической эффективности бюджетной организации целесообразно выбирать целевые показатели в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, содержащиеся в Методике .

6. Расчетно-нормативные значения целевых показателей в области энергосбережения и энергоэффективности определяются по нормативным документам (СНиП). Методика расчета представлена, например, в работе .

7. При наличии на балансе бюджетной организации котельной можно рекомендовать учитывать в энергетическом паспорте, например, такой показатель как удельный расход условного топлива на выработку тепловой энергии, кг у.т./Гкал.

8. В энергетическом паспорте бюджетной организации можно было бы рекомендовать использовать в качестве показателя энергетической эффективности годовой удельный расход конечных видов энергоносителей, определяемый суммированием расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию, горячее водоснабжение, электрической энергии на искусственное освещение, охлаждение, технологические и бытовые нужды, энергии сетевого газа (при наличии). Однако в Российской Федерации, в отличие от стран Европейского союза, отсутствует нормативная база для установления такого обобщающего показателя .

9. Министерству регионального развития Российской Федерации, осуществляющему функции по разработке требований к энергетическому паспорту, необходимо рекомендовать разработать методические указания по заполнению энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования, что снимет многие проблемы, связанные с энергетической паспортизацией, и в частности проблему выбора показателей энергетической эффективности.

Литература

1. Особенности и проблемы методического обеспечения при заполнении форм энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования / А.А. Злобин, И.Ю. Медведева, А.П. Мальцев, Г.А. Романов // Электронный журнал «ЭНЕРГОСОВЕТ». - 2011 г. - № 1 (14). - С. 40-42. - .

2. Требования к энергетическому паспорту, составленному по результатам обязательного энергетического обследования, и энергетическому паспорту, составленному на основании проектной документации. Утверждены приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 19 апреля 2010 г. № 182.

3. Правила установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений. Утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 25 января 2011 г. № 18.

4. Ливчак В.И. Энергетический паспорт проекта здания - инструмент повышения его энергоэффективности / В.И. Ливчак // Энергосбережение. - 2010 г. - № 8. - С.38-43.

5. Филиппов А.М. Класс энергоэффективности жилых зданий: теория и практика / А.М. Филиппов // Энергосбережение. - 2011 г. - № 4. - С.23-28.

6. Методика расчета значений целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, в том числе в сопоставимых условиях.Утверждена приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 07 июня 2010 г. № 273.

7. Башмаков, И.А. Анализ целевых показателей энергоэффективности, установленных Постановлением Правительства РФ от 31 декабря 2009 г. № 1225 / И.А. Башмаков // Электронный журнал «ЭНЕРГОСОВЕТ». - 2011 г. - № 1 (14). - С. 19-26. - .

8. Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) бюджетных организаций. Утверждена приказом Министра энергетики и жилищно-коммунального хозяйства Свердловской области от 13 сентября 2010 г. № 85. - http://ines-ur.ru/enersave_848.html.

9. Ливчак В.И. О требованиях энергетической эффективности зданий из приказа № 262 Минрегионразвития России / В.И. Ливчак // Энергосбережение. - 2010 г. - № 5. - С.10-14.

Примечания

1 ГОСТ Р 51387-99 «Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения»

2 ГОСТ Р 51541-99 «Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей»

3 Постановление Правительства Российской Федерации от 31 декабря 2009 г. № 1225 «О требованиях к региональным и муниципальным программам в области энергосбережение и повышения энергетической эффективности»

4 Приказ Министерства регионального развития Российской Федерации от 07 июня 2010 г. № 273

5 Требования к энергетическому паспорту, утвержденные Приказом Министерства энергетики РФ от 19 апреля 2010 г. № 182

Показатели энергоэффективности необходимы для отражения реальной картины использования энергоресурсов каждым субъектом системы энергоснабжения в отдельности и всеми в совокупности, что позволяет оценить продуктивность потребления энергии в производстве и жилищно-коммунальном хозяйстве и определить результативность комплекса мероприятий по энергосбережению.

Приказом № 273 Министерства регионального развития летом 2010 года была принята и утверждена методика расчета целевых показателей энергоэффективности. Выполнение данного приказа является обязательным для всех субъектов эколомики. Методика расчета показателей энергоэффективности должна применяться при разработке и внедрении программ энергосбережения в регионах и муниципалитетах. Необходимость в ней возникла из-за большого разнообразия и сложности восприятия показателей энергоэффективности. Демографическая и экономическая обстановка в регионах постоянно изменяется. Поэтому, чтобы объективно оценивать уровень энергозатрат в различных сферах деятельности, и был принят стандарт подсчета соответствующих показателей энергоэффективности. Томский центр управления энергосбережением по заказу Минрегиона разработал данную методику, учитывая многолетний опыт управления энергосбережением не только на территории Томской области, но и в ряде регионов страны. В соответствии с приказом № 273 от 07.06.2010 показатели энергоэффективности классифицируются на уровне субъектов Российской Федерации и на муниципальном уровне.

При любом расходовании энергоресурса присутствует полезно потребляемая энергия и потери. Наиболее общим показателем энергоэффективности является коэффициент полезного использования (КПИ). В зависимости от значения КПИ оценивают совершенство энергоснабжающего процесса в общем. Каждый энергопотребляющий процесс, отдельное предприятие, город или страна в целом имеют свои КПИ, которые также состоят из частных коэффициентов полезного действия различных составляющих энергоснабжения.

Другие показатели энергоэффективности учитывают невозвратные и возвратные потери. К первым относятся потери, избежать которые известными на сегодняшний день способами и технологиями невозможно. Возвратные потери можно устранить, осуществляя реконструкцию. По их величине определяют технически достижимый потенциал энергосбережения. Важнейшим показателем энергоэффективности является зависимость реализации возвратных потерь от вложенных в это мероприятие средств. Максимальный экономически допустимый уровень затрат индивидуален для каждого случая и зависит, в частности, от цен на альтернативные энергоресурсы.

Также при определении показателей энергоэффективности учитывается стоимость и качество потерь в разных звеньях энергетического процесса. На каждом этапе расходуется труд, материалы и денежные средства. Поэтому с каждым шагом повышается стоимость энергии, а вместе с ней – и стоимость потерь. Эти обстоятельства непосредственным образом влияют на показатели энергоэффективности, поэтому их следует учитывать при экономической оптимизации энергосбережения и распределении средств в энергохозяйстве.

На эффективность энергосбережения косвенно влияет и показатель энергоемкости внутреннего валового продукта при его сопоставлении с аналогичными данными других стран. К сожалению, на данный момент промышленно развитые страны обладают более высокими показателями, чем Российская Федерация.

В соответствии со словарем русского языка эффективность ото­ждествляется со свойством быть действенным, эффективным. В свою очередь слово «эффективный» является производным от сло­ва «эффект». Если речь идет об экономике, то эффект - это, как правило, экономия, дополнительный доход и т.д., а эффективность в экономике это результативность и она выражается отношением эффекта к затратам, необходимым для получения этого эффекта. То есть, эффективность - это относительная величина, так как в чис­лителе и в знаменателе величины одной размерности, но разные по экономической природе.

В экономике существует немало экономических понятий, свя­занных с эффективностью, например эффективность инвестирова­ния, эффективность основных производственных фондов и т.д. То есть речь идет об эффективности чего-то. Если речь идет об энерго­эффективности, то в данном случае понимается эффективность в отношении использования энергии, так как энергия, подводимая к той или иной энергоустановке, может использоваться с разной сте­пенью эффективности. Например, электроэнергия, подводимая к осветительным лампам накаливания, используется с коэффициен­том полезного действия (КПД) 5-6 %, то есть только 5-6 % подво­димой энергии преобразуется в энергию света. В люминесцентных лампах этот КПД равен 40 %, а в светодиодных лампах он достига­ет 80 %. Таким образом можно говорить, что последние более энер-гоэффективны. Таким образом, из данного примера видно, что энергоэффективность выражает степень эффективности использо­вания энергетического ресурса, подводимого к установке, его по­требляющего. Следует заметить, что при этом имеется в виду не эффективность использования энергии вообще, то есть для произ­водства. Ни одно производство не может обойтись без энергии.

Речь идет о степени полноты использования подводимой энергии с целью производства той или иной продукции или выполнения ра­бот.

При изучении понятия энергоффективности необходимо делать различия между энергоустановками, которые производят энергию, потребляя энергетические ресурсы, и энергоустановками, которые потребляют энергию .

К первым относятся электростанции, производящие электро­энергию, и котельные, производящие тепловую энергию. В данных установках, первичная энергия, содержащаяся в энергоресурсах, может быть выражена в тех же единицах измерения энергии, кото­рая производится в этой установке. Отношение производимой энер­гии к подводимой - относительная величина, называемая коэффи­циентом полезного действия энергоустановки. Она может быть вы­ражена в процентах, если ее умножить на 100. Этот показатель характеризует энергоэффективность генерирующей установки, то есть степень полезного использования первичной энергии. Различ­ные генерирующие установки данного назначения могут сравни­ваться друг с другом по этому показателю и это дает основание су­дить о сравнительной энергоэффективности этих установок.

Ко вторым относятся энергоустановки, потребляющие энергию и преобразующие ее в другие формы и виды энергии. Наиболее ти­пичным примером таких установок являются электродвигатели, потребляющие электроэнергию, и преобразующие ее в механиче­скую энергию, которая используется для привода различных стан­ков, оборудования, механизмов и т.д. Энергоэффективность таких установок также выражается коэффициентом полезного действия. Чем ниже потери энергии в этих установках, тем выше их энерго-эфективность.

Таким образом, энергоэффективность - это степень полезного использования подводимой к той или иной энергоустановке пер­вичной энергии. Для количественной измерения ее применяются различные показатели. Одним из них является упомянутый выше коэффициент полезного действия. Могут применяться и другие по­казатели. Например, для тепловых электростанций используется такой показатель, как удельный расход топлива на отпущенную электроэнергию. Это показатель применяется для сравнения эконо­мичности, эффективности работы различных электростанций. На-40 пример, для тепловых станций с докритическими параметрами пара удельный расход составляет 365 г у.т./кВт-ч, с закритическими па­раметрами - 320 г у.т./кВт-ч, для современных парогазовых стан­ций - 260 г у.т./кВт-ч. Ясно, что эти показатели характеризуют энер­гоэффективность тепловых электростанций. Для электрических се­тей энергоэффективность определяется величиной потерь эле­ктроэнергии в сетях, которая составляет в настоящее время при­мерно 11 % от отпущенной в сеть энергосистемы энергии, и может выражаться КПД передачи и распределения электроэнергии. Для энергосистемы в целом может быть использован показатель удель­ного расхода топлива по всем электростанциям, относимый на по­лезно отпущенную потребителям электроэнергию.

Для промышленных предприятий в качестве показателя энерго­эффективности их функционирования используется показатель удельного расхода энергии на производимую продукцию, или, ина­че называемый, показатель энергоемкости. Он показывает, сколько энергоресурсов или энергии затрачивается на производство едини­цы продукции предприятия. Сравнивая эти показатели для различ­ных предприятий, выпускающих однородную продукцию, можно сделать вывод об сравнительной их энергоэффективности. Чем ни­же расход энергии на единицу продукции, тем энергоэффективнее функционирует предприятие. Следует заметить, что энергоэффек­тивность при этом зависит не только от коэффициента полезного действия используемых на предприятии энергоустановок, но и от применяемой технологии, которая может быть как расточительной в части использования энергии, так и энергосберегающей. В по­следнем случае эффект от использования энергии, выражаемый в объеме произведенной продукции, будет гораздо больше, чем для устаревшей технологии, потребляющей то же количество энергии.

Исходя из вышесказанного, можно дать более широкое опреде­ление энергоэффективности. Энергоэффективность - это степень полезного использования подводимой к той или иной энергоуста­новке первичной энергии и зависящая от применяемой технологии для производства продукции, выполнения работ и оказания услуг.

Следует заметить, что энергоэффективность не следует отожде­ствлять с экономической эффективностью энергопотребления. Са­мая энергоэффективная установка не всегда может оказаться самой экономически эффективной, так как для достижения высокой энер­гоэффективности могут потребоваться значительные инвестиции, окупаемость которых в приемлемые сроки не всегда может быть обеспечена получаемой экономией энергии. Достижение высокой энергоэффективности, как правило требует значительных инвести­ционных затрат и получаемая экономия энергии должна быть со­поставлена с соответствующими инвестиционными затратами. Та­ким образом, можно говорить об оптимальной энергоэффективно­сти.

Показатель энергоемкости, используемый для измерения энер­гоэффективности, может принимать различные формы, в зависимо­сти от того, по какому виду энергоносителей выполняется расчет. Можно выделить следующие показатели :

Электроемкость продукции, определяемая отношением величи­ны потребляемой электроэнергии Э к размеру выпуска продукции

эу = Э / П.

Теплоемкость продукции, определяемая отношением величины потребляемой тепловой энергии Q к размеру выпуска продукции П,

Топливоемкость продукции, определяемая отношением величи­ны потребляемого топлива B к размеру выпуска продукции П,

Ьу = B / П.

Топливоемкость может дифференцироваться по видам топлива (природный газ, жидкое топливо, уголь), а тепловая энергия может дифференцироваться по видам тепла (пар, горячая вода).

Обобщающая характеристика энергоэффективности выражается показателем энергоемкости, рассчитанном для всех видов потреб­ляемой энергии, и определяется по формуле:

Э = (Э-к + Q-к + B) / П,

где к 1 и к 2 - коэффициенты, переводящие соответственно электро­энергию и тепловую энергию в топливные единицы измерения, на-

пример в тонны условного топлива. Числитель может быть выра­жен также в единицах измерения электрической или тепловой энер­гии.

Возможны различные подходы к определению указанных ко­эффициентов. Один из них - это на основе топливного эквивалента. Так например, если числитель выражается в топливе, то топливный эквивалент для электроэнергии определится как k 1 = 860 ккал/кВт-ч: 7000 ккал/кг у.т. = 0,123 кг у.т./кВт-ч, для тепловой энергии k 2 = 1/7000 кг/ккал = 0,0001428 кг у.т./ккал = 142 кг у.т./Гкал.

Второй подход основан на использовании коэффициентов топ-ливоиспользования при производстве энергии. Например, в качест­ве коэффициента k 1 может быть использована величина удельного расхода топлива в энергосистеме на производство электроэнергии. Для каждой конкретной энергосистемы это может быть своя вели­чина, например 0,3 кг у.т./кВт-ч. Этот коэффициент будет всегда больше, чем значение его, найденное по топливному эквиваленту. Для коэффициента k2 это будет удельный расход топлива на произ­водство тепловой энергии. Если тепловая энергия производится в котельной с КПД 90 %, то получаем k2 = 142: 0,9 = 158 кг у.т./Гкал.

Энергоемкость может определяться для отдельных предприятий, отраслей промышленности, для всей промышленности и для стра­ны в целом. Если расчет ведется для предприятия, промышленно­сти или отрасли промышленности, то в качестве показателя П при­нимается объем выпущенной продукции. Если же расчет ведется для страны в целом, то в качестве П принимается валовой внутрен­ний продукт.

• Котлы и котельные.

• Показатели энергетической эффективности.

• При проведении энергетического обследования (энергоаудита) производится оценка эффективности использования всех видов ТЭР, потребляемых или используемых потребителем ТЭР, а также вторичных энергоресурсов.

Показатели энергетической эффективности

• Под показателем энергоэффективности понимается абсолютная или удельная величина потребления или потерь энергетических ресурсов, необходимая для производства продукции любого назначения или выполнения технологического процесса.

• Анализу подвергаются все аспекты деятельности потребителя ТЭР в сфере топливо- и энергопотребления. По результатам энергетического обследования (энергоаудита) составляется энергетический паспорт установленного образца либо уточняется существующий.

Показатели энергетической эффективности

• Тепловые электрические станции.

• конденсационные (КЭС);

• теплоэлектроцентрали (ТЭЦ);

• газотурбинные установки (ГТУ);

• парогазовые установки (ПГУ);

• атомные электростанции (АЭС).

Показатели энергетической эффективности

• На КЭС и АЭС для конечного потребления производится только электроэнергия,

• на ТЭЦ и ГТУ производится совместная выработка электроэнергии и теплоты,

• на ПГУ возможны оба варианта.

• КЭС, АЭС и ТЭЦ работают с использованием пароводяного цикла Ренкина, ГТУ используют газовый цикл, а ПГУ комбинацию парового и газового циклов.

Показатели энергетической эффективности

• В соответствии с ГОСТ 51387-99. «Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения»

• При составлении топливно-энергетического баланса различные виды ТЭР приводят к одному количественному измерению. Процедура приведения к единообразию может производиться:

• по физическому эквиваленту энергии , заключенной в ТЭР, т.е. в соответствии с первым законом термодинамики;

• по относительной работоспособности (эксергии) , т.е. в соответствии со вторым законом термодинамики;

• по количеству полезной энергии , которая может быть получена из указанных ТЭР в теоретическом плане для заданных условий».

Показатели энергетической эффективности

• С точки зрения технической термодинамики основными показателями энергетической эффективности тепловых электростанций являются коэффициент полезного действия (КПД) и удельный расход топлива.

• КПД брутто – это отношение полезно выработанной энергии ко всей затраченной.

• КПД нетто – это отношение полезно отпущенной энергии ко всей затраченной.

• Различие между ними определяется потреблением части выработанной энергии на собственные нужды и потери

Показатели энергетической эффективности

• Учитывая приведенные выше определения, КПД ТЭС можно выразить в виде:

• где В – расход топлива на выработку электроэнергии;

• Qнр – теплота сгорания рабочего топлива;

• N э – электрическая мощность выработанная ТЭС.

Показатели энергетической эффективности

• Расход топлива на ТЭС для выработки электрической мощности - N э определяется формулой:

Показатели энергетической эффективности

• Удельный расход топлива – это отношение полного расхода топлива к выработанной энергии за отчетный период.

• Удельный расход топлива на выработку электроэнергии:

Показатели энергетической эффективности

• Для сопоставления различных видов топлива, суммарного учета его запасов, оценки эффективности использования энергетических ресурсов, сравнения показателей теплоиспользующих устройств принята единица измерения условное топливо , теплота сгорания которого Qут = 29,33 МДж/кг.

• Для сравнительного анализа обычно используется единица измерения тонна условного топлива (1 т.у.т.), теплота сгорания которой:

• Qут = 29,33103 МДж/тут = 7 Гкал/тут = 8,147103 кВт-ч/тут.

Показатели энергетической эффективности

• Удельный расход условного топлива рассчитывается исходя из расхода реального топлива:

Показатели энергетической эффективности

• С учётом потерь энергии в различных элементах ТЭС, фактический КПД тепловой электростанции можно выразить формулой:

• где  тэс - фактический КПД ТЭС;

•  t - термический КПД цикла;

•  oi - внутренний относительный КПД турбины;

•  м – механический КПД турбогенератора;

•  г – электрический КПД генератора;

•  к – КПД котла.

Показатели энергетической эффективности

• Котлы и котельные

• по назначению : отопительные, производственные, производственно-отопительные, пиковые.

• по рабочему телу: паровые (для выработки пара), водогрейные (для выработки теплоты в виде горячей воды) и комбинированные (для совместной выработки пара и горячей воды.

• В котельных для парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают Qp

Показатели энергетической эффективности

• Тепловой баланс котла для сжигаемого топлива имеет вид:

• Qр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6

• где Qp - располагаемая теплота, кДж;

• Q1 - полезная теплота, содержащаяся в паре или горячей воде, кДж;

• Q2 - потери теплоты с уходящими газами,

• Q3, Q4 - потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания топлива;

• Q5 – потери через наружные ограждения котла;

• Q6 - потери физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке

Показатели энергетической эффективности

• В удельном выражении уравнение теплового баланса котла выглядит следующим образом:

• 1 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6

Показатели энергетической эффективности

Потери теплоты с уходящими газами (q2 ) в котлах наибольшие и обусловлены тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котельный агрегат, значительно выше температуры окружающего атмосферного воздуха. Эти потери зависят от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры уходящих газов, чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева.

Показатели энергетической эффективности

• Потери теплоты от химической неполноты сгорания (q3 ) обусловлены неполным сгоранием топлива, вызванным плохим смешением с воздухом или недостаточным его количеством. Эти потери зависит от вида топлива, способа сжигания топлива, конструкции топки, коэффициента избытка воздуха в топке, уровня и распределения температуры в топочной камере и другие.

• Величина q3 имеет следующие примерные значения при коэффициенте избытка воздуха  > 1, для газового топлива – 0; для жидкого от 0,5 до 1,5 %, для твёрдого 1,5…2,0 %.

Показатели энергетической эффективности

• Потери теплоты от механической неполноты горения (q4) наблюдаются только при сжигании твердого топлива и обусловлены наличием в очаговых остатках твердых горючих частиц, не вступивших в процессы газификации и горения. Очаговые остатки покидают топку со шлаком и уносом.

Показатели энергетической эффективности

• Потери теплоты через наружные ограждения (q5) зависят от теплопроводности обмуровки, ее толщины, поверхности стен, температуры наружного воздуха и конструктивного исполнения котла.

• Потери в виде физической теплоты шлаков (q6 ) имеют место при жидком шлакоудалении, а иногда и при сухом, если сжи­гается высокозольное топливо.

Показатели энергетической эффективности

• Коэффициент полезного действия котла (КПД) – это отношение полезной теплоты, выработанной в виде пара или горячей воды, к располагаемой, т.е. КПД котла равен q1:

• к = 1 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)

Показатели энергетической эффективности

• Так как располагаемую теплоту можно выразить через расход топлива - В:

• Qp = BQнр,

• где Qнр – низшая теплота сгорания рабочего топлива, то КПД котла можно определить в виде:

• где Q1 – полезная теплота выработанная в котле.

Показатели энергетической эффективности

• Для парового котла

• Q1 = D(hп - hпв),

• где D - паропроизводительность, т/ч;

• hп, hпв – энтальпии пара и питательной воды, соответственно.

• Для водогрейного котла

• Q1 = Gгв(hп – hо),

• где Gгв – расход горячей воды, т/ч;

• hп, hо – энтальпии воды в подающей и обратной магистралях, соответственно.

Показатели энергетической эффективности

• Расход топлива для котла выражается формулой:

• Удельный расход топлива паровых котлов – это отношение расхода топлива к паропроизводительности котла (кг/т пара) - D :

Показатели энергетической эффективности

• Для водогрейных котлов – это отношение расхода топлива к теплопроизводительности котла (кг/Гкал):

• КПД «брутто» не учитывает собственные нужды котельной и равен КПД котлов (у современных котлов КПД составляет 90–93%).

Показатели энергетической эффективности

• Кроме рассмотренных выше критериев энергетической эффективности оборудования, для более глубокого понимания и анализа возможных путей энергосбережения имеет большое значение качество потребляемой или вырабатываемой энергии.

• Качество энергии определяется её способностью совершать полезную техническую работу. Максимальная полезная работа , которую может выработать энергия при переводе её до уровня параметров окружающей среды, называется эксергией.

Показатели энергетической эффективности

• Эксергия механической или электрической энергий практически равна величине этих энергий.

• Эксергия теплоты – это максимальная полезная работа , которая может быть получена от теплоты только с помощью обратимого цикла Карно, совершаемого между источником теплоты и окружающей средой, и определяется соотношением:

• Е = Q  ко,

Показатели энергетической эффективности

• КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого между источником теплоты и окружающей средой с абсолютными температурами – Т и То, соответственно.

Показатели энергетической эффективности

• Например, эксергия (максимальная работоспособность )

• 1 МДж теплоты газов при температуре 927 ОС в газоходе котла и температуре окружающей среды 27 ОС составит:

• Е1 = 1 (1- 300/1200) = 0,75 МДж,

• а эксергия той же теплоты переданной в котле от газов к горячей воде системы теплоснабжения при температуре 127 ОС и той же температуре окружающей среды составит:

• Е2 = 1 (1- 300/400) = 0,25 МДж,

Показатели энергетической эффективности

• Работоспособность теплоты при понижении её температурного потенциала от 927 ОС до 127 ОС уменьшается в 3 раза (Е1/Е2 = 0,75/0,25 = 3).

• Таким образом, эксергия может быть одним из критериев оценки качества энергии, получаемой от источника. Широко распространенные и перспективные источники энергии имеют следующие ориентировочные значения этого критерия:

Показатели энергетической эффективности

• теплота сжигаемого топлива - 20-40 %;

• электроэнергия - 95 % и более;

• источники механической энергии:

• ветровая - 30 %,
• водных потоков рек - 60 %,
• волновая и приливная - 65 %;

• тепловые возобновляемые источники - 35 %;

• фотоэлектрические преобразователи - 15 % .

• Исходя из вышесказанного, использование электроэнергии, обладающей максимальной работоспособностью, для целей отопления противоречит всем принципам энергосбережения

Показатели энергетической эффективности

• В положении по проведению энергетических обследований организаций РАО «ЕС России» (РД 153-34.0-09.162-00) от 01.06.2000г. рекомендуются следующие показатели энергетической эффективности.

• Предлагаемый состав показателей для ТЭС:

• Среднегодовое значение установленной электрической мощности.

• Среднегодовое значение установленной тепловой мощности с разбивкой по источникам генерации (отборы турбин, РОУ, ПВК) и видам теплоносителей (горячая вода, пар).

• Коэффициенты использования (число часов использования) установленной электрической и тепловой мощности.

• Коэффициент технического использования (готовности к несению нагрузки).

Показатели энергетической эффективности

• Выработка электроэнергии, в том числе по теплофикационному циклу.

• Отпуск тепла, в том числе отработавшим паром отборов турбин.

• Фактические и нормативные значения расходов электроэнергии и теплоты на собственные нужды.

• Фактические, номинальные и нормативные значения удельных расходов топлива на отпущенную электрическую и тепловую энергию.

• Годовые значения величин перерасходов топлива из-за отклонения фактических показателей оборудования от нормативных с разбивкой по составляющим.

Показатели энергетической эффективности

• Для районных котельных указываются:

• Среднегодовое значение установленной тепловой мощности.

• Коэффициенты использования (число часов использования) установленной тепловой мощности.

• Отпуск тепла.

• Среднегодовая структура сожженного топлива и его характеристика (теплотворная способность, зольность, влажность).

• Фактические и номинальные значения расходов тепла на собственные нужды.

• Фактические, номинальные и нормативные значения удельных расходов топлива на отпущенное тепло.

Показатели энергетической эффективности

• Для гидравлических электрических станций указываются:

• Установленная мощность ГЭС на конец года, кВт.

• Располагаемая мощность ГЭС на конец года, кВт.

• Средняя за отчетный год рабочая мощность ГЭС, кВт.

• Средняя за отчетный год установленная мощность по гидрогенераторам, кВт.

• Число часов использования средней за отчетный год установленной мощности, ч.

• Значение ограничения установленной мощности за год с указанием причин, кВт.

Показатели энергетической эффективности

• Максимум нагрузки, кВт.

• Выработка электроэнергии, тыс. кВт.ч.

• Расход электроэнергии на собственные нужды, тыс. кВт.ч.

• Удельный расход электроэнергии на собственные нужды (норма, факт), %.

• Полный расход воды, млн. куб. м, на:

• выработку электроэнергии;
• холостые сбросы.

• Коэффициент технического использования, %.

• Среднеинтервальное значение КПД ГЭС (норма, факт), %.

Показатели энергетической эффективности

• Для водяных и паровых тепловых сетей, находящихся на балансе каждого энергообъекта, указываются:

• Краткая характеристика тепловых сетей:

• источник(и) теплоснабжения (ТЭЦ, ГРЭС, котельная, др.);
• вид системы теплоснабжения (открытая, закрытая, смешанная);
• тепловая мощность источника(ов) тепловой энергии по теплоносителям (вода [Гкал/ч], пар [т/ч]);
• производительность водоподготовительной установки для подпитки тепловой сети (т/ч);

Показатели энергетической эффективности

• присоединенная тепловая нагрузка по теплоносителям (вода [Гкал/ч], пар [т/ч]): всего, в том числе: ЖКХ, промышленность (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, пар по параметрам);
• расчетный температурный график (расчетные температуры сетевой воды, наружного воздуха);
• магистрали водяных и паровых тепловых сетей, отходящие от источника(ов) тепла, по видам теплоносителя (вода, пар): наименование источника, наименование магистралей, диаметр трубопроводов на головном участке;
• протяженность (км), средний диаметр трубопроводов тепловой сети (м) (всего, в том числе по видам прокладки: канальная, бесканальная, надземная; в том числе на балансе энергоснабжающей организации).

Показатели энергетической эффективности

• Годовой отпуск тепловой энергии с водой и паром (млн. Гкал);

• Расход сетевой воды в отопительном сезоне, в летнем периоде (тыс. т/ч).

• Расход пара в отопительном сезоне, в летнем периоде (тыс. т/ч).

• Годовые потери сетевой воды: всего, в том числе на технологические нужды (тыс. т).

• Годовые потери конденсата (тыс. т).

• Годовые потери тепловой энергии (Гкал).

• Удельный расход электроэнергии на транспорт теплоты (кВт-ч/Гкал).

• Удельный расход сетевой воды на отпущенную тепловую энергию (т/Гкал).

Показатели энергетической эффективности

• По электрическим сетям указывается следующее:

• Протяженность линий электропередачи, находящихся на балансе, в том числе по цепям (35 кВ и выше, 6...20 кВ, 0,38 кВ) и кабельным линиям (6...10 кВ и выше, 0,38 кВ), км.

• Количество и установленная мощность, находящихся на балансе подстанций (35 кВ и выше, ТП 6-35/0,4 кВ), МВ*А.

• Количество и мощность компенсирующих устройств реактивной мощности, установленных в сетях СК и потребителей, МВАр.

• Степень компенсации реактивной мощности, кВАр/кВт.

• Фактические потери электроэнергии в электрических сетях за отчетный период: абсолютные (млн. кВт-ч), относительные к отпущенной энергии (%).

Показатели энергетической эффективности

• Нормативные потери электроэнергии в электрических сетях за отчетный период: абсолютные (млн. кВт-ч), относительные к отпущенной энергии (%).

• Основные показатели АО-энерго в части производства и распределения электрической энергии за базовый период:

• выработка электроэнергии электростанциями (всего. ТЭС, ГЭС), млн. кВт-ч;
• расход электроэнергии на собственные нужды (всего. ТЭС, ГЭС), млн. кВт-ч;
• отпуск электроэнергии с шин (всего. ТЭС, ГЭС), млн. кВт-ч;
• покупная электроэнергия (всего, от блок-станций, импорт), млн. кВт-ч;

Показатели энергетической эффективности

• отпуск электроэнергии в сеть, млн. кВт-ч;
• фактические потери электроэнергии за базовый период (в том числе потери электроэнергии от транзита электроэнергии по электрическим сетям), млн. кВт-ч;
• нормативные потери электроэнергии в электрических сетях за базовый период: абсолютные (млн. кВт-ч), относительные к отпущенной энергии (%);
• производственные нужды АО-энерго, млн. кВт-ч;
• полезный отпуск электроэнергии (всего, собственным потребителям, экспорт, сальдо-передача