Энергосбережение в больших системах. Повышение эффективности в разы

Что такое КПД?

Странный вопрос. Это каждый школьник знает. Коэффициент полезного действия. Определяется как отношение полезной работы на выходе к работе, которая производится на входе. Имеется последовательная цепочка устройств, у каждого свой КПД, результирующий КПД - последовательное перемножение КПД каждого звена. С обыденной точки зрения такая передача от одного к другому - это действительно полезное действие. А если на проблему потерь взглянуть с позиции экономики, то получится картина ровно обратная. Цепочка не приносящая прибыли как минимум характеризуется коэффициентом бесполезного действия.

Для иллюстрации выберем 5 звеньев с КПД каждого по 0.8.

Итоговый КПД 0,8 х 0,8 х 0,8 х 0,8 х 0,8 = 0,32. Рядовой случай.

Каким образом формируется экономия?

Не всегда понятный вопрос. Причина затруднения при ответе на этот вопрос в том же, что и при определении КПД многозвенной структуры. Производственный процесс - это, как правило, цепочка последовательных действий. Вы сэкономили на первом звене. Следующему звену достается меньше энергии для экономии. Логика процесса экономии та же, что для КПД. Результаты экономии в последовательной цепочке не складываются, а умножаются.

Пример в цепочке ТЭЦ-потребитель:

1. Обычный КПД тепловой станции около 40%. Применение когенерации и применение усовершенствованных газовых горелок повыщает КПД станции до 65%. Экономия топлива 30%.
2. Магистральные сети. Повышение качества теплоизоляции, оптимизация температуры подачи теплоносителя в сетях. Снижение потерь 25%
3. Распределительные сети. Повышение качества теплоизоляции, оптимизация отпуска тепла, климат-контроль, применение эффективных теплообменников, компенсаторов реактивной мощности, диспетчеризации. Снижение потерь 30%.
4. Экономия у потребителя. Теплоизоляция помещений и применение рекуператоров, солнечных коллекторов, тепловых насосов, средств автоматического отключения освещения, применение энергоэффективной бытовой техники. Снижение энергопотребления 40%.

0,7 х 0,75 х 0,7 х 0,7 х 0,6= 0,22

То есть получается так, что снижая поэлементно потребление в последовательной цепочке передачи энергии к потребителю можно достигнуть четырехкратного сокращения потребления топлива на ТЭЦ.

В примере приведены ненапряженные режимы сокращения потребления. Совершенно нормальна ситуация, когда за счет проведения энергосберегающих мероприятий у потребителя удается сократить потребление на 50-75%. Например:

• установка счетчиков воды заставляет потребителя сократить потребление на 50-75%;
• ремонт инженерных коммуникаций, установка коллективного теплосчетчика, замена деревянных окон на пластиковые, утепление фасадов здания дает сокращение теплопотребления на 50%;
• современная энергоэффективная бытовая техника потребляет в 50-75% меньше энергии;
• применение тепловых насосов в сочетании с солнечными коллекторами или рекуператорами позволяет вернуть в дом 50-70% тепловой энергии.

Есть и множество других способов.

Выводы

Энергосбережение - это, как правило, узел проблем. Почему-то обычно планирование энергосбережения и подсчет экономического эффекта ведется сложением экономии от каждого мероприятия и выбором отдельного мероприятия на которое пытаются нагрузить всю планируемую экономию. Это часто неправильно. В последовательной цепочке экономии нет необходимости значительно нагружать каждое звено, поскольку итоговая экономия получается не как результат сложения частных сбережений, а их перемножением. Важнее выделить цепочки потребления, обеспечить мотивацию к энергосбережению и провести комплексные мероприятия отдельно в каждом звене. На выходе Вы получите не проценты, а разы.

В то же время, группы потребителей, нагруженные на централизованный источник энергообеспечения, чрезвычайно разнородны и невозможно заставить всех сразу проводить мероприятия по энергосбережению. Результаты мероприятий могут искажаться различным весовым влинием отдельных потребителей на конечный результат энергосбережения. Тем не менее, статистика общего повышения энергоэффективности в результате комплексного энергосбережения в последовательных цепочках потребителей свидетельствует о том, что результаты энергосбережения каждого в общем результате умножаются.

Автор: Коваль Сергей Петрович