Методологические подходы к определению первоочередных инвестий в энергосбережение в системах теплоснабжения

Предлагаемая классификация энергоэффективности зданий в зависимости от приведенного КПД здания

Для России потенциал энергосбережения в ЖКХ оценивается в 30-40% от всего потребления энергоресурсов. Муниципальные образования наиболее проблемная сфера для организации энергосбережения. В своем докладе мне хотелось бы провести систематизацию подходов и проблем, с которыми сталкиваются управляющие организации и муниципалитеты в сфере организации энергосбережения.

В настоящее время сложились следующие наиболее характерные схемы теплоснабжения зданий:

• ТЭЦ+пиковая котельная-ЦТП + локальная котельная-группа зданий;
• Котельная-группа зданий;
• Блочная котельная – здание;
• Тепловой насос – здание (пока внедряется).

Хотелось бы отметить, что КПД любой термодинамической системы определяется циклом Карно. В систему подводится полезная энергия, которая определяется произведением температуры на разность энтропий. Соответственно КПД такой системы от 0 до 1 и определяется простейшим соотношением температур на входе и выходе системы теплоснабжения.

В результате проведенных многочисленных энергоаудитов мы определили значения КПД для различных объектов:

• ТЭЦ – 85% (от 0,7 до 0,95);
• Пиковых котельных – 89% (от 0,8 до 0,92);
• Котельных – 80% (от 0,54 до 0,93);
• Блочных (крышных) котельных – 91% (от 0,8 до 0,92);
• Тепловой сети – 85% (от 0,75 до 0,92);
• Распределительной тепловой сети - 85% (от 0.75 до 0,95);
• ЦТП – 90% (от 0,8 до 0,95);
• Здание – 50% (от 0,35 до 0,65).

Исходя из этого можно определять целевые показатели энергоэффективности как для перспективного, так и для имеющегося оборудования.

Исходя из сказанного можно определить совокупные значения КПД для разных схем теплоснабжения, которые определяются как произведения КПД всех элементов последовательной цепочки.

КПД для двух схем:

• ТЭЦ+пиковая котельная-ЦТП + локальная котельная-группа зданий от 11% до 51% (номинал 31%). Потенциал теплосбережения 40%;
• Блочная (крышная) котельная – здание от 45 до 68% (номинал 45%). Потенциал теплосбережения 32%;

Закон «Об энергосбережении …» прежде всего направлен на организацию энергосбережения в зданиях. Но определения целевых показателей в законе не было. Сейчас внесена поправка в которой определяется присвоение классов энергоэффективности зданий. Но не понятны критерии определения и оценки этих классов. Со своей стороны мы предложили присвоение классов энергоэффективности прежде всего на основании численных значение тепловых КПД. Предлагаемое определение: в случае если в здании комфортные условия создаются только за счет внутренних тепловыделений, то мы принимаем приведенный КПД здания равным ста процентам. На данном принципе разработаны и реализованы проекты энергоэффективных школ в Германии. Критерий оценки энергоэффективности зданий позволяет присваивать зданиям класс энергоэффективности и определять численные значения.

В энергетическом паспорте есть такой показатель, как Вт/м³/⁰С. В принципе, этот показатель характеризует энергоэффективность здания. Но этот показатель может быть не совсем понятен собственнику и инвестору. Так, если инвестор видит КПД здания 20%, то он понимает, что стоимость вложений для доведения здания до класса с КПД 80% будет весьма значительна, поэтому и цена здания будут соответственной.

В качестве примера можно привести шкалу энергоэффективности на основе КПД:

При этом подходе возникает некоторая проблема, когда здание генерирует и передает в сети тепловую и электрическую энергию. В этом режиме КПД здания может превысить 100%. Думаю, что проблема решаема введением дополнительного класса. Но такое состояние должно стать актуальным для дополнительной классификации.

Анализ возможностей энергосбережения при подаче тепла

Принято считать, что все возможности энергосбережения сосредоточены в тепловых сетях. На самом деле это далеко не так. Если сопоставить КПД цепочки теплоснабжения в наихудшем и наилучшем вариантах, то получится, что потенциал энергосбережения в сетях примерно равен 41%. Если взять КПД генерации, то видно, что для котельных на газе и мазуте значимых потенциал энергосбережения практически выбран полностью, разница в КПД почти минимальна. Для тепловой генерации на дровах, угле, ряде мазутных котельных ситуация иная. Главный критерий для инвестиций – срок окупаемости мероприятий. Но для этого необходимо создавать информационно-аналитические системы. Иначе обеспечить мониторинг эффективности проводимых работ будет не возможно. Применение таких систем может обеспечить не только мониторинг, но и предварительное моделирование, что и было осуществлено нашей компанией.

В качестве примера систем можно привести информационно-аналитические системы «ОптиМет» (учитывает специфику металлургических производств), «ВоздухМК» (для выбора оптимальных режимов работы компрессорных станций и систем подачи сжатого воздуха), «ТеплоКС» ( для оптимизации работы систем теплоснабжения газокомпрессорных станций), «Теплосеть3D» (для оптимизации систем теплоснабжения в сфере ЖКХ и промышленности. Система так же позволяет обеспечивать мониторинг теплопотребления зданий). При помощи систем мы моделировали системы теплоснабжения на примере города 200 тысяч и в промышленности. Поскольку здания имеют наименьший КПД, самым первым шагом нужно определиться не с паспортными, а с реальными показателями энергоэффективности зданий. После этого модели становятся более точными.

Отдельной и весьма важной деятельностью является проведение мониторинга энергопотребления зданий. Любое здание нужно воспринимать в качестве технологического объекта с соответствующей задачей по управлению режимами его эксплуатации. В связи с этим необходимо не только наблюдение за режимами эксплуатации, но и паспортизация объектов. В паспорте должны быть все параметры жизнеобеспечении здания – от показателей комфортности, до энергоэффективности. Эта паспортизация должна решать массу задач.

Например: и в России, и в Украине до сих пор не понятно, сколько энергоресурсов нужно добывать для нужд экономики и жизнеобеспечения. Для выявления текущего состояния и тенденций необходимо вести базу данных, что позволяет сделать паспортизация. Для этих целей может быть использована разработанная компанией ИАС «ЭнергоПаспортСУБД».

Если сопоставить деятельность по организации энергосбережения у нас и в США, то можно отметить, что на начальном этапе в США так же как у нас энергопотребление планировалось от достигнутого на основе статистических оценок. Нельзя сказать, что такой подход оптимален. Нужно все таки применять научно обоснованные прогнозы. Это прежде всего относится к деятельности, связанной с реализацией энергосервисных договоров и перфоманс-контрактов.

О жизненных реалиях

Наша компания реализовала 10 проектов в сфере ЖКХ. Из них 2 проекта попытались сделать в форме энергосервиса. Не получилось. У нас сегодня генерация, передача и потребление тепла разделены по закону. У каждого этапа свой собственник. Если мы экономим на зданиях, муниципалитет ЗА, но при этом у него возникает проблема с недогрузом котельной, которая может просто закрыться из за возникновения экономических проблем. Системы, которая позволяет в комплексе решать такие вопросы сейчас в стране нет. Как выйти из ситуации? Необходимо установить целевые показатели энергоэффективности для всех участников отношений теплоснабжения с динамикой изменения. Если не распределить экономическую заинтересованность и прогнозы потребления между участниками, проведение мероприятий повышения энергоэффективности будет не возможно. Рынок рынком, но жесткое регулирование необходимо. То же самое относится к регламентирующим документам. На сегодняшний день нет приемлемых форм энергосервисных контрактов и рекомендуемых схем отношений при энергосервисе. Чиновник не поставит свою подпись без конкретной ссылки на документ и это жизненные реалии. В ряде случаев это основная причина того, что согласующей подписи под ЭСК нет и договор не заключается.

Не меньшая проблема, с которой мы сталкиваемся, отсутствие единой политики в сфере тепловой генерации. Неуправляемое строительство локальных котельных в сфере деятельности ТЭЦ снижает на ней тепловую нагрузку и выводит ее в неэффективных режим электрогенерации с неиспользованием тепла.