Энергосбережение - основа функционирования и развития современного производства.

Энергосбережение - организационная, научная, практическая информационная деятельность, направленная на снижение расхода топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации. Основы энергосбережения - рациональное использование энергоресурсов и сокращение их потерь.

Энергетический кризис 70-х и 80-х годов на Западе и экологическое воздействие энергетики на окружающую среду внесли новые тенденции в развитие энергетики. В 80-90-х гг. увеличение валового внутреннего продукта в развитых странах достигалось только за счет энергосбережения. И время показало, что это экономически оправдано. Можно смело утверждать, что источник энергии в её экономии.

Оказывает на влияние на энергосбережение динамика цен на энергоресурсы - до 70% энергосбережения США обязана ценам. После отмены в развитых странах контроля государства за ценами на энергоресурсы и ориентирования на рыночный механизм, как главное средство решения проблем энергосбережения, повысилась эффективность использования энергии.

Чтобы раскрыть проблематику энергосбережения на современном этапе, следует заглянуть в нашу недалекую историю и проследить, какие факторы определяли становления энергетики в годы советской власти. Тогда мы были уверены, что природные ресурсы нашей страны неисчерпаемы. Главным традиционно считалась не эффективность производства, а справедливое распределение благ. Пренебрежение экономической стороной дела являлось одной из главных причин существующего положения в энергосбережении.

Оно привело, во-первых, к тому, что при сравнении вариантов стали использоваться натуральные показатели - расходы металла, цемента, трудозатрат и т.п., не дающие целостного представления об истинной экономической эффективности. В экономических взаимоотношениях между предприятиями и предприятиями с государством использовались волевее цены на энергоресурсы и другие виды продукции. Это «двойная» бухгалтерия содействовала тому, что заложенные в проекты энергосберегающие мероприятия и технологии на практике оказались экономически невыгодными и в большинстве случаев либо не реализовывались, либо бездействовали.

Кроме того, государство всегда стремилось занизить цены на энергоресурсы волевым порядком, несмотря на высокую и всё растущую их стоимость на мировом рынке. Делалось это для создания видимости экономической конкурентоспособности производимой продукции и дешевизны услуг, оказываемых населению. А на практике получалось, что экономические просчёты во многом оплачивались перерасходом энергоресурсов, ложась дополнительным бременем на топливно-энергетический комплекс народного хозяйства в целом.

Во-вторых, государство всегда устанавливало приоритет плана над экономическими возможностями и эффективностью. Когда не хватало денег на строительство запланированных объектов, а не хватало их практически всегда, то шли по пути урезания сметных затрат, в первую очередь на экологические и энергосберегающие мероприятия. Поэтому сплошь и рядом не проводилась установка систем, предназначенных для улавливания загрязнений, использования уходящего тепла, регулирования энергопотребления и т.д.

В-третьих, существовал обман, а точнее самообман, в определении проектных показателей эффективности энергоиспользования посредством отрыва их от реальных условий эксплуатации. В действительности же реальные показатели эффективности теплофикации оказывались намного ниже определённых в проекте.

Современное энергосбережение базируется на трёх основных принципах:

во-первых, не столько чистая экономия энергоресурсов, сколько их экономное использование;

во-вторых, повсеместное использование приборов учёта и регулирования расхода электрической и тепловой энергии;

в-третьих, внедрение новейших технологий, способствующих сокращению энергоемкости производства.

Исходя из этого, в энергосбережении следует выделить следующие группы мероприятий, обеспечивающие эффективное энергоиспользование и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов:

- научно- технические;

-организационно-экономические;

-нормативно- технические;

-информационные;

-правовые.

В частности, научно- технические мероприятия по энергосбережению направлены на разработку и использование в производстве новых способов и устройств, отличающихся высокой энергоэффективностью. Организационно-технические мероприятия, направлены на совершенствование технологии производства, улучшение использования и структуры производственного оборудования, повышение качества сырья и применение менее энергоёмких его видов.

1.1 Структура энергетического производства

Получение энергии необходимого вида и снабжение ею потребителей, происходит в процессе энергетического производства, в котором можно выделить два этапа: первый- получение и подача энергетических ресурсов к месту их потребления, и, второй- преобразование первичной энергии во вторичную, её передача, распределение и использование.

Основным источником энергии является органическое топливо (сюда же отнесено и ядерное топливо). Почти вся, подлежащая использованию ею энергия сначала превращается в тепловую энергию. Этот процесс осуществляется в установках непосредственного использования топлива - промышленных и отопительных печах, двигателях и механизмах, бытовых приборах (50%), в котельных (10%), в котлах тепловых электростанций и реакторах атомных станций (40%). Около 2/3 полученной тепловой энергии используется без дальнейшего преобразования в другие виды энергии (в промышленных и отопительных печах, двигателях, а также в виде пара, горячей воды и т.п.). Примерно одна четвёртая часть полученной тепловой энергии идёт на выработку электрической энергии, претерпев предварительное преобразование в механическую энергию в турбинных установках. Менее одной десятой части тепловой энергии используется в форме механической энергии, главным образом, в двигателях внутреннего сгорания, применяемых в транспорте.

Полученная электрическая энергия, в свою очередь, почти на 60% вновь превращается в механическую энергию, которая используется в силовых агрегатах, главным образом, для приведения в движение средств электрического транспорта, нагнетателей (компрессоров, насосов, вентиляторов), различного оборудования предприятий. Остальная часть электрической энергии используется на привод светозвуковых, электрохимических, электротермических (высокотемпературных и низкотемпературных) установок. Примечательно, что приблизительно шестая часть электрической энергии вновь превращается в тепловую.

Основой всей энергетики на обозримое будущее остаётся органическое топливо. В случае экономической целесообразности с учётом решения социальных задач и экологии возможно использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии и ядерного топлива. Расходы энергетических ресурсов за счёт ядерной энергии и прочих источников в 2000 году составили примерно 10% от суммарного производства энергоресурсов.

Превращение энергии топлива в тепловую, происходит в устройстве, называемом котлом, если используется топливо органического происхождения, или реактором при ядерном топливе. Котёл (реактор) имеет два контура: в первом, при сжигании органического топлива (при распаде ядерного топлива) выделяется тепловая энергия, а во втором эта энергия передаётся воде, которая превращается в пар. Образовавшийся пар поступает в тепловой двигатель (турбину). Продукты сгорания (распада) топлива, вода и пар в данном случае являются носителями энергии и называются соответственно теплоносителем и рабочим телом.

В котле при быстром протекании химических реакций в процессе сжигания топлива образуются продукты сгорания. Знание механизма процесса горения топлива необходимо для составления теплового баланса электростанции и определения эффективности её работы, а также для выяснения требований жаропрочности, предъявляемых к конструкционным материалам, из которых изготовлен котёл. К котлу предъявляется требование максимальной интенсивности передачи энергии от продуктов сгорания к воде или пару при нормальном температурном режиме разделяющих их поверхностей, представляющих собой систему стальных труб. Поэтому, для анализа процессов, происходящих в котле, его расчёта необходимы знания основ теории распространения и переноса тепловой энергии к рабочему телу, которые изучаются в разделе науки, называемой теплообменом.

В турбине энергия пара превращается в механическую, которая затем в электрическом генераторе 3 преобразуется в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар отдаёт часть своей энергии в конденсаторе 4 в окружающую среду и возвращается в свое первоначальное состояние - воду, которая вновь направляется в котёл. Таким образом, рабочее тело совершает замкнутый тепловой цикл, в котором тепловая энергия, подведённая к воде и пару, частично превращается в работу, а частично теряется бесполезно в окружающую среду. Очевидно, что чем больше подведённой к пару тепловой энергии превращается в работу, тем выше эффективность теплового цикла.

1.2 Потери энергии при ее производстве и потреблении

На всех стадиях производства и преобразовании первичных источников энергии, транспортировки и конечного использования их энергетического потенциала имеют место значительные потери энергии. Потери энергии в условиях традиционного производства и потребления энергетических ресурсов в рамках больших систем (например, в народном хозяйстве страны) включают:

· потери энергии, связанные с начальной переработкой первичных энергоресурсов, например, с обогащением, облагораживанием первичного органического топлива;

· потери энергии на стадии ее преобразования, например, связанные с производством электроэнергии, тепла, а также с транспортировкой энергии;

· потери энергии на стадии ее конечного использования.

Суммарные потери энергии по пути к потребителю по укрупненной оценке составляют примерно 1/3 общего объема первичной энергии. Существенный вклад здесь вносят конденсационные электростанции.

Еще большие потери энергии допускаются при конечном ее использовании - в сфере материального производства и использования различного вида продуктов и энергоемких услуг.

Здесь на каждую единицу энергии, подведенной к конечному потребителю, теряется примерно до 0,75 0,95 единицы энергии.

Посчитано, что для нормальной жизнедеятельности одного человека в год перерабатывается до 20 т различного природного сырья.

При этом только 5-10% исходных ресурсов переходят в готовую полезную продукцию, а остальная в виде отходов попадает в окружающую среду.

В итоге во всех последовательных этапах добычи, переработки, преобразования, транспортировки и распределения энергии первичных источников и на всех ступенях использования энергии в материальном производстве, в сфере услуг вместе взятых, теряется в среднем около 90% энергии от первоначального уровня. В расчете на конечный продукт этому отвечает интегральный коэффициент полезного использования (КПИ) топливно-энергетических ресурсов, примерно равных 10%.

Особенно велики потери, например, в весьма энергоемком теплотехнологическом комплексе страны, где на реализацию всего многообразия теплотехнологических процессов, от низкотемпературного нагрева воды до высокотемпературной плавки металлов непосредственно расходуются около 2/3 органического топлива, более 1/3 вырабатываемой электрической и более Ѕ тепловой энергии.

Так при обработке стали в электротермических печах, итоговый КПИ энергии первичного источника, в расчете на конечный результат процесса, исчисляется единицами процентов. Столь велики потери энергии при добыче и переработке первичного источника, при преобразовании его энергии в электрическую, при транспортировке и распределении энергии по потребителям и использовании ее в печах, при остывании изделий поле выдачи их из печи. Плавка различных минеральных шихт в топливных печах характеризуется значениями КПИ энергии первичного источника в расчете на конечный продукт (гранулят) на уровне 2,5-7,5%.

Теплотехнологическая система производства стальных изделий, последовательно включающая в себя электроплавку лома, кристаллизацию слитков, несколько ступеней нагрева и охлаждения металла, прокатку и холодное волочение, имеет КПИ энергии первичного источника в расчёте на конечную продукцию (сортовой прокат) на уровне 5-7,5%.

Производству литейного чугуна отвечает КПИ энергии первичного источника около 10%. Таков же уровень КПИ совокупности ряда теплотехнологических систем машиностроительного предприятия производящего детали трактора.

Угольная промышленность России, являясь одной из базовых отраслей народного хозяйства, поставляет свою продукцию для нужд энергетики (48,6% общего объёма поставок), коксохимического производства (18,7%), коммунально-бытового хозяйства (5,5%), населения и сельского хозяйства (4,9%) и при этом сама потребляет и теряет большое количество топлива, тепловой и электрической энергии Технология угольного производства характеризуется высоким выходом вторичных тепловых энергетических ресурсов. Много тепла теряется с отходящими газами котельных ТЭЦ, сушильных установок обогатительных фабрик, охлаждающей водой шахтных компрессорных установок. Например, огромное количество тепла выделяется в атмосферу при эксплуатации шахтных котельных установок: у большинства котельных температура отходящих газов достигает 160-2200С. Значительные потери тепла несут вентиляционные установки, которые в зимнее время года выбрасывают в атмосферу шахтный воздух с температурой 15-200С. Источниками неиспользуемого тепла, загрязняющего окружающую среду, являются также породные отвалы, эндогенные пожары, шахтные и хозбытовые сточные воды.

В общем расходе электроэнергии имеется постоянная составляющая, которая определяется работой установок и не связанна непосредственно с процессом угледобычи (водоотлив, вентиляция, дегазация и частично другие установки). Удельный вес этой составляющей в общешахтных расходах электроэнергии в среднем по отрасли находятся на уровне 70%. Именно здесь имеет место максимальный непроизводительные потери электроэнергии.

Велики потери и основных, первичных энергоносителей. Сотни тысяч тон топлива теряются при транспортировке и хранении из-за того, что несовершенны погрузочно-разгрузочные узлы и транспортные средства, угольные склады и нефтебазы. Потери угля при перевозках составляют, по оценкам специалистов, 3-5 млн. тонн в год.

В стране теряется 6-8% общего количества добытой нефти, в том числе не менее 2% при складских операциях. Добываемая нефть содержит в своём составе большое количество низкокипящих фракций и растворённый газ. В промысловых условиях, при сборе, транспортировке и хранении нефти часто теряются растворённые в ней газы. Кроме того, значительны потери и лёгких нефтяных фракций, так как они при испарении таких компонентов как метан, этан, содержащихся в газе, из нефти извлекаются и более тяжёлые углеводороды (бутаны, пентаны и высшие).

Далеко не всё благополучно и в использовании твёрдого топлива. В угольной промышленности эксплуатируется около 1,5 тыс. промышленных котельных, оборудованных почти 5 тыс. единиц котлоагрегатов. Из них котлы производительностью более 2 т пара в час составляют лишь немногим более половины. Почти две трети всех котлов имеют устаревшую конструкцию.

В области производства электроэнергии и тепла в России традиционно сохраняется главное направление научно-технического прогресса - повышение коэффициента полезного использования топлива путём расширения масштабов комбинированного производства электроэнергии, тепла (теплофикация). В настоящее время более 50% теплопотребления страны обеспечивается от экономичных теплоисточников: ТЭЦ дают 34%, крупные котельные-13%, установки, использующие вторичные энергоресурсы-4%. Теплофикацией охвачено до 41% теплопотребления городов, промышленных узлов и посёлков городского типа. В то же время действует не менее 200 тыс. котельных, средняя единичная мощность которых не превышает 5Гкал/ч (1кал=4,186Дж). В результате мелкие котельные и местные генераторы потребляют 58% всего топлива со средним удельным его расходом, примерно на 40кг\Гкал большим, чем ТЭЦ и крупные котельные. Обслуживанием мелких котельных занято до 2 млн. человек, что существенно превышает численность эксплуатационного персонала на всех электростанциях Минтопэнерго РФ.

Недостатки мелких теплоисточников связаны с низкой энергоэффективностью, высокой степенью загрязнения окружающей среды, повышенными значениями удельных стоимостей и трудозатрат на обслуживание. Вместе с тем даже наиболее совершенные современные котельные по существу являются энергорасточительными устройствами. Причина кроется в самом принципе действия, основанном на сжигании топлива и последующей передачи теплоты низкотемпературному теплоносителю, в процессе которой теряется значительная часть работоспособности (энергии) топлива. Именно поэтому даже при тепловом КПД котлов, приближающемся к 100%, их энергетический КПД, характеризующий степень использования химической энергии топлива, обычно не превышает 15-20%. Один этот факт вызывает сомнение в целесообразности столь широкого распространения отопительных котлов и теплогенераторов, которое они получили благодаря простейшей технологии получения теплоты. Этот недостаток преодолевается двумя способами: старым - путём совместного производства электроэнергии и теплоты на ТЭЦ, и новым-с помощью тепловых насосов.

Однако совместное производство энергии означает, что города становятся производителями электроэнергии, которая вполне может вырабатываться в энергосистемах. Помимо ухудшения экологической обстановки, это ведёт к отчуждению дефицитных городских территорий, к усложнению проблемы транспортировки топлива. Кроме того, концентрация огромных мощностей в одном теплоисточнике приводит к гигантской структуре тепловых сетей в городах. К примеру, в Москве протяженность только наиболее ответственных сетей превышает 3000 км, а общая протяжённость, вероятно, на порядок больше.

Недостатки ТЭЦ можно дополнить значительной недогрузкой, достигающей для многих из них трети мощности, недопустимо высокими транспортными потерями энергии и энергоносителей, перегревом близлежащих и недонагревом отдалённых объектов. Отсутствие средств регулирования и автоматизации обусловливают перерасход тепла и топлива не менее 10-15%. Системы теплоснабжения малоуправляемы, расходы сетевой воды, как правило, превышают расчетные значения на 20-25%, температура обратной воды завышена на 5-100 С. В итоге, имеют место перерасход тепла, завышенное давление в отборах, перерасход топлива.

В системах охлаждения электростанций всё большее применение находит оборотное водоснабжение с использование градирен. Основным и существенным недостатком таких систем охлаждения является выброс в атмосферу огромного количества паров, капельной влаги и тела удельной мощностью до 40Вт\м2 на 1ГВт выработки энергии, что значительно превышает предельно допустимый уровень. Себестоимость электроэнергии наТЭС с градирнями на 5-6% выше, чем в случае прямоточного охлаждения.

Велики непроизводительные потери теплоты от топливоиспользующих агрегатов и установок в виде избыточных тепловых выделений из-за отсутствия необходимых мероприятий по усовершенствованию и внедрению средств промышленной теплозащиты. Так, тепловые потери в окружающую среду через стены теплоиспользующих установок достигают 20-30% теплоты сгорания используемого топлива. Естественно, это требует их тепловой изоляции.

Одним из определяющих условий снижения энергозатрат на единицу основной продукции является обеспечение надёжности энергоснабжения промышленных предприятий и совершенствование систем энергоснабжения. Транспортабельные энергоносители поступают на предприятие из энергосистем. Остальные энергоносители - технологический и энергетический пар, горячая вода, кислород, сжатый воздух общепромышленного применения и др. - имеют ограниченные пределы экономически - оправданной дальности передачи, что и определяет степень централизации и кооперации снабжения данными видами энергоносителей, а также границы энергосистем предприятий. Схемы энергоснабжения должны строится на основе централизации, комплексного использования и комбинированного производства энергоресурсов, использования новых технических достижений в области совершенствования технологических и энергетических процессов.

Таким образом, вышеизложенное позволяет заключить, что во всех отраслях народного хозяйства происходит, исключительно расточительное использование энергии, и существуют широкие принципиальные возможности многократного снижения расхода топливно-энергетических ресурсов во многих энергопотребляющих системах.

1.3 Энергосбережение - путь к повышению эффективности производства

Интересы реформирования экономики, укрепления рыночных отношений, подъёма производства настоятельно требуют обратить внимание на проблемы энергоресурсосбережения. Перевод экономики России на энергосберегающий путь развития - это не просто снижение затрат, удешевление выпускаемой продукции и повышение конкурентоспособности, но это и переход на качественно новый уровень производства и потребления. В повышении эффективности использования топлива и энергии заложены значительные возможности не только для выхода страны из кризиса, но и для мощного ускорения на самых разных направлениях развития.

Потенциал энергосбережения России, постепенно накапливаясь из-за неразумного, расточительного расходования имеющихся ресурсов, достиг грандиозной величины и составляет по разным оценкам от 460 до 540 млн. т. у.т., или 40-45% всего энергопотребления в стране.

Энергозатраты на единицу валового продукта (энергоёмкость) в России едва ли не самые высокие в мире и почти в 2,5 раза больше, чем в среднем по Западной Европе. Это обусловлено тем, что в нашей стране не придавали особого значения вопросам сбережения энергии, и расточительное отношение к ресурсам как бы вошло в плоть и кровь российской экономики.

Несмотря на гигантские энергетические ресурсы страны, нехватка энергии и топлива даёт о себе знать, то замерзающими трубами отопления, то очередями к бензоколонкам, то периодическим отключением электричества в отдельных регионах.

Между тем огромные средства-до 40% и более - тратятся из федерального и местного бюджетов на поддержание жилищно-коммунального хозяйства, дотации на оплату энергии, газа, воды. В целом они более чем в 2,2 раза превышают совокупные затраты на оборонные нужды страны, содержание армии.

Нужно иметь в виду, что без проведения комплексных мероприятий по энергоресурсосбережению невозможно вывести в разряд конкурентоспособности продукцию отечественной промышленности, поскольку доля энергозатрат в цене этой продукции значительно превосходит соответствующий показатель в зарубежных аналогах. В некоторых производствах доля таких затрат в себестоимости продукции составляет от 20 до 40%, а кое-где даже до 60%. Отсюда и высокая цена, и проблемы со сбытом, несмотря на новизну и высокое качество отдельных товаров.

Производители и всё население в этом случае несут двойные потери: через значительные затраты на энергоресурсы и через неполученные доходы как на отечественном, так и на зарубежном рынке. В свою очередь массированный импорт аналогичной продукции подрывает отечественных производителей, лишает значительной доли рабочих мест, что влечёт за собой уменьшение налогооблагаемой базы для государства и снижение уровня жизни населения.

Доля энергозатрат в себестоимости продукции и услуг составляет в нашей стране в среднем: в прмышленности-18%, на транспорте-17%, в сельском хозяйстве-11%. Высокая энергозатратность нашей экономики, в значительной мере, определяется устаревшими производственными фондами, изношенностью оборудования, несовершенством технологий и другими объективными причинами. Но существуют и субъективные факторы: прямое энергорасточительство и бесхозяйственность, отсутствие единой системы учёта и контроля, недостаточное использование энергосберегающей техники, а главное-несовершенство управленческих механизмов, на устранение которых не требуются значительные затраты, сравнимые со структурной перестройкой энергоёмкого промышленного производства. Очевидно, требуется применение быстроокупаемых энергосберегающих мероприятий, которые уже в ближайшее время могут дать существенный экономический эффект.

При реализации имеющегося потенциала энергосбережения необходимые ежегодные инвестиционные затраты только в топливно-энергетическом комплексе могут быть уменьшены на 50 млрд. руб. Это, в свою очередь, позволит сократить расходы на геолого-разведывательные работы, снизить цены на продукцию топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и тем самым повысить конкурентоспособность отечественных товаров.

Громадные резервы энергосбережения имеются в жилищно-коммунальной сфере, в отдельных отраслях промышленного производства. Как показывает анализ, снижение удельной энергоёмкости ВВП хотя бы на 1% даёт рост национального дохода на 0,3-0,4%. К позитивным моментам энергосбережения следует отнести не только экономические, но и политические, которые связаны, например, с возможностью уменьшения зависимости страны по импорту.

Трудно переоценить значимость скорейшей реализации энергосберегающей стратегии для всех сфер жизни общества, поскольку и снижение издержек, и совершенствование технологий, и повышение конкурентоспособности отечественных товаров, что соответственно влечёт за собой и увеличение экспортного потенциала, - всё это будет способствовать экономическому подъёму России, а с ним и повышению уровня жизни населения. Решая на первых порах проблемы, казалось бы, сугубо экономические, эта стратегия «работает» и на решение целого комплекса актуальных социальных задач.

Это тем более актуально, что на ближайшие годы прогнозируется существенное увеличение спроса на энергетические услуги. Прогнозы обосновываются, во-первых, естественным приростом населения Земли, особенно в развивающихся странах, а во _ вторых - неуклонным повышением уровня жизни людей, который требует не только количественного, но и качественного изменения услуг. От эффективности энергосбережения и использования энергии будет зависеть, какое количество топлива, электроэнергии, тепла понадобится в итоге для полного удовлетворения спроса и удастся ли вообще полностью решить эту проблему.

Весьма полезно в этом плане обращение к опыту наиболее развитых стран, которые несколько раньше, чем мы, стали активно заниматься проблемами энергоресурсосбережения.

Как известно, “нефтяной шок” 1973 г. вызвал масштабный энергетический кризис во многих странах мира. Ключевым фактором кризиса был резкий рост цен на энергию. Произошедшее, заставило правительства многих стран мира выработать антикризисную политику, в основу которой были заложены структурные преобразования в экономике, отражающие отход от энергоёмкого производства к менее затратным технологиям во всех сферах хозяйства. А подкреплялись они разнообразными программами и широкомасштабными проектами по энергосбережению и повышению эффективности использования энергии. К настоящему времени западными странами накоплен большой опыт разработки и использования технологий энергосбережения.

Взаимосвязь кризисных моментов в экономике в целом, в отдельных её отраслях и активизация процессов, направленных на энергосбережение, вполне очевидна. Проблема экономии, и в первую очередь энергии, чётче всего обозначается именно в периоды экономических кризисов. Это характерно для всех без исключения государств, какими бы богатыми они не были. Для России в настоящее время характерны во многом те же самые явления, что и для Западной Европы. Так что у России есть возможность критически оценить «чужой опыт» и грамотно использовать лучшие зарубежные достижения. Разрабатывая стратегию энергоресурсосбережения, необходимо, конечно, учитывать уникальный исторический опыт, богатый ресурсный потенциал, своеобразие территориального устройства и другие факторы, характеризующие особенности нашего государства.

Нужно правильно использовать положение, что энергетический сектор России являлся и является движущей силой экономики, его вклад достигает 17% внутреннего валового продукта (ВВП), а доля в экспорте России составляет около 60%. Россия занимает второе место в мире по производству первичной энергии и обладает значительным потенциалом первичных энергоресурсов.

1.4 Проблемы энергосбережения в промышленности

Активное возрождение отечественной промышленности ведет к значительному росту потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Одновременно просматривается тенденция возникновения дефицита энергоресурсов, и в первую очередь - природного газа. В связи с этим возникает острая необходимость рационального использования энергоресурсов в промышленности как крупнейшем потребителе, т.е. стратегия энергосберегающей политики.

Обследования промышленных предприятий показывают, что потенциал возможного энергосбережения в промышленности может достигать до 20 - 25 % годового потребления ТЭР. Реальная его величина зависит от типов предприятий и характера их режимов работы. Общей закономерностью является тот факт, что чем ниже объем производства, тем выше (в %) этот потенциал. Поэтому одним из первостепенных условий общего снижения объемов энергопотребления в промышленности является всемерное повышение эффективности использования ТЭР. Реальное осуществление этого должно основываться не только и не столько на технических решениях, сколько на рационально построенных организационной и экономической политике самих предприятий.

Одной из основных причин низкого уровня эффективности использования ТЭР является все еще существующее мнение о незначительности доли энергетических затрат в себестоимости продукции и представление о доступности и дешевизне энергоресурсов. Тем не менее, в ряде отраслей эта доля составляет от 15 % до 40 % себестоимости продукции (без учета стоимости сырья и материалов), а в отдельных случаях она достигает 75 %. В то же время снижение конкурентоспособности отечественной продукции связано как с постоянным удорожанием энергоносителей, так и в устаревшем подходе к управлению процессом использования ТЭР в промышленности. В конечном итоге это влечет за собой вынужденное снижение объемов производства (за счет потери конкурентоспособности) и дополнительный рост энергоемкости продукции (в связи с падением загрузки и так неэффективно загруженных производственных мощностей).

Анализ состояния энергопотребления на промышленных объектах показывает, что на многих из них по-прежнему не проводится серьезной работы по снижению энергоемкости выпускаемой продукции. Причем ссылка делается на объективные экономические обстоятельства: резкое снижение объемов выпускаемой продукции; устаревшее технологическое оборудование; низкую степень обеспеченности предприятий современными техническими средствами учета использования энергоносителей; невозможность организовать системный энергетический мониторинг и т.п.

На эффективности использования ТЭР отрицательно сказывается отсутствие стратегических планов реструктуризации производств и должного административно-экономического порядка в энергохозяйствах предприятий, а также недостаточность (зачастую полное отсутствие) как комплексной системы нормативного обеспечения эффективного использования ТЭР, так и стратегии режимов работы предприятия в текущих условиях. При этом энергослужбы предприятий не располагают достаточным количеством высококвалифицированного персонала. Серьезной помехой служат устойчивые психологические стереотипы, выражающиеся в неверии в эффективность и целесообразность энергосбережения, особенно на рабочих местах. У работников предприятия отсутствует экономическая заинтересованность в рациональном использовании ТЭР. К сожалению, энергослужбы предприятий, как правило, не принимают участие в формировании технической политики и портфеля заказов. Велики потери ТЭР из-за аварийных простоев технологического и энергетического оборудования.

С последствиями неэффективности режимов энергопотребления в промышленности приходится сталкиваться буквально на каждом шагу. К типичным примерам можно отнести значительные потери электроэнергии на выработке сжатого воздуха, достаточно часто неэффективно используются котельные установки. Высоки потери в системах водоснабжения из-за нерационального использования воды на промышленных циклах и хозяйственного назначения и существующего принципа «хвостовой» водоочистки. Высок уровень потерь теплоносителей из-за несовершенства теплофикационных систем и наличия «выбросов в атмосферу». Значителен уровень потерь электроэнергии в осветительных установках. Крайне низко использование собственных вторичных энергоресурсов и т.п. Все это предопределяется главным - отсутствием на большинстве предприятий системного энергетического мониторинга за использованием ТЭР.

Большинство предприятий ссылаются на невозможность в данное время организовать целенаправленную энергосберегающую политику, объясняя это отсутствием свободных денежных средств. Однако многие мероприятия по энергосбережению могут быть осуществлены с весьма незначительными затратами. Это, в частности:

· создание новой системы отчетности по энергопотреблению;

· обеспечение специалистов предприятий информацией и материалами о новейших методах и средствах повышения эффективности использования ТЭР;

· разработка и реализация программ и стандартов предприятия по управлению энергопотреблением и энергосбережению;

· введение системного энергетического мониторинга на базе существующей оргтехники.

Для реализации данного перечня мероприятий значительных средств не требуется, а срок их окупаемости практически не превышает 0,5 - 1 год.

Следует отметить, что целенаправленное энергосбережение ТЭР в промышленности может достигаться различными путями, например:

· на основе коренной модернизации технологических процессов и структуры предприятия;

· путем поэтапной реконструкции систем энергоснабжения предприятия.

В рамках энергосберегающей политики в промышленности представляется необходимым прежде всего решение следующих задач:

· осуществление системного анализа эффективности энергопотребления (оценка уровня потерь энергоносителей и выявление основных причин их возникновения) для определения возможного потенциала энергосбережения по видам энергоносителей и оценки инвестиций в энергосберегающие мероприятия;

· разработка концепции энергосбережения с выполнением технико-экономической оценки эффективности применения конкретных энергосберегающих мероприятий и с учетом перспектив развития или реструктуризации предприятия;

· введение обязательного энергетического обследования промышленного сектора и муниципальных предприятий для объективности оценки состояния энергопотребления и разработки целенаправленной энергосберегающей политики;

· проведение кардинальной паспортизации энергохозяйства промышленных предприятий на основе энергетических обследований;

· создание единого нормативно-правового обеспечения энергосберегающей политики на всех уровнях - от предприятия до региона;

· совершенствование общего и методического подхода к энергосбережению и проведению энергоаудита промышленных объектов;

· обеспечение системы подготовки специалистов по управлению энергообеспечением и энергоаудиту на промышленных и муниципальных объектах;

· организация постоянно действующего проблемного семинара и регулярные публикации в специализированном бюллетене;

· создание открытого информационного банка данных по проблемам энергосбережения.

Своевременное решение этих задач позволит достичь реального снижения потребления энергетических ресурсов в промышленности. Важнейшим условием ускорения этого процесса является объединение усилий ведущих организаций и специалистов по проблемам энергосбережения и непосредственная заинтересованность и постоянная поддержка региональных комитетов по экономике и промышленной политике, РЭКа и Госэнергонадзора.

1.5. Экологические, экономические и социальные аспекты энергосбережения

Одна из глобальных проблем, волнующих сегодня человечество, - это охрана окружающей среды и рациональное использование имеющихся природных ресурсов. Сохранение природных ресурсов Земли, их рациональное использование и воспроизводство являются залогом социального и экономического развития человеческого сообщества.

Все основные достижения и поражения человечества напрямую связаны с масштабами потребления энергии и негативными изменениями в природе, к которым приводит уровень и качество потребления энергии. Так, скачкообразность в развитии человечества можно напрямую связать с качественно новыми достижениями в освоении энергетических запасов Земли.

С объёмами потребления энергии напрямую связаны некоторые количественные показатели качества жизни на Земле, например, продолжительность жизни. В течение прошлого столетия по мере роста удельного потребления первичной энергии от минимальных значений до 4 т у. т. человека, средняя продолжительность жизни на планете выросла прямо пропорционально с 30 лет до 56. На протяжении всего этого столетия стабильно сохранялась устойчивая связь высокого уровня энергообеспечения в развитых странах с высокими показателями качества жизни в них.

Топливно-энергетический комплекс, являясь источником качества и комфортных жизненных условий человека, одновременно наносит огромный ущерб окружающей среде. Наиболее сильное воздействие на неё оказывают процессы производства преобразованных видов энергии при сжигании энергоносителей.

Весьма негативное влияние энергетики на окружающую природную среду связано с выбросами вредных веществ с дымовыми газами теплоэлектростанций (ТЭС), тепловым и химическим загрязнением водных объектов, изменением климата, изъятием земель под строительство станций, подстанций, линий электропередач, водохранилищ, а также с загрязнением почв вредными выбросами и сбросами.

Энергетика, являющаяся основным движущим фактором развития промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства, служащая базой повышения производительности труда и благосостояния населения, имеет наиболее высокие темпы развития и масштабы производства. Поэтому доля участия предприятий энергетики в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания органического топлива, содержащего вредные примеси, а также отходы низкопотенциального тепла, весьма значительна.

Производство электроэнергии и тепла на базе использования минеральных топлив является уникальным по масштабам материального и энергетического обмена с окружающей средой. Это обусловлено тем, что потребляя огромное количество первичных природных ресурсов в виде жидкого, твердого и газообразного топлива, энергетическое производство выдаёт товарный продукт в виде электрической и тепловой энергии топлива. Что же касается затраченных природных ресурсов, то они целиком превращаются в отходы, поступающие в окружающую среду в виде газообразных и твёрдых продуктов сгорания. Эти отходы превышают массу использованного топлива (например, при сжигании на ТЭС природного газа в5 раз, антрацита - в 4 раза) за счёт включения в процесс азота и кислорода воздуха.

Совместно с продуктами сгорания в окружающую среду поступают все примеси исходного топлива: часть золы, содержащей в своём составе в тех или иных количествах многие элементы таблицы Менделеева, а также оксид углерода, частицы несгоревшего топлива, продукты неполного сгорания жидких топлив, оксиды серы и азота, соединения многих металлов, значительное количество углеводородов. В окружающей среде рассеивается более 60% исходной энергии топлива в виде тепла подогретой воды и горячих газов, что является характерным показателем используемых в настоящее время термодинамических циклов.

Определяющей является роль энергетики и в создании парникового эффекта: 88% эмиссии газов в России связано с деятельностью энергетического сектора.

Следует также учитывать, что выработанная энергия в процессе её передачи и потребления также в значительной мере превращается в тепло и рассеивается в окружающей среде.

Диоксид углерода и пары воды - основные отходы производства тепла и электроэнергии при сжигании органического топлива - не используются; поступая в атмосферу, они включаются в природные циклические процессы и поглощаются растительностью для синтеза органических соединений и регенерации кислорода. Однако этот процесс не останавливает существовавшего в природе равновесия, гак как темпы использования органического топлива человеком, на несколько порядков превышают регенерационные возможности растительного мира.

Энергетическому производству сопутствует также различное загрязнение стоков, связанное с процессом водоподготовки, консервации и промывки оборудования, гидротранспорта твёрдых отходов и т.п.

Примерно 30% потенциальной энергии топлива при производстве электроэнергии конденсационной ТЭС превращается в товарный продукт-электроэнергию, остальное её количество рассеивается в окружающей среде в виде горячих газов и тёплой воды.

Не меньшую тревогу вызывает и огромное потребление кислорода воздуха энергетическими и топливопотребляющими установками. А ведь из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека прежде всего нужен воздух. Без пищи человек может прожить до 5 недель, без воды до 5 дней, а без воздуха не более 5 минут. В среднем, за сутки, человек потребляет из воздуха 20 кг кислорода, за год-7,5 тонн. Но этот воздух должен отвечать определённым санитарным требованиям. Вредные примеси из воздуха кратчайшим путём поступают в кровь и разносятся по всему организму, что становится причиной острых и хронических заболеваний, сокращает продолжительность жизни.

Совокупные выбросы тепловых электростанций загрязняют атмосферу в радиусе нескольких десятков километров, негативно воздействуют на здоровье человека, растительный и животный мир, отрицательно влияют на работоспособность и продолжительность жизни населения.

Приведём ряд негативных показателей в мировом масштабе. За время существования цивилизации, в основном, за последние 100-130 лет бурного роста энергопотребления, произошли глобальные изменения в природе. Более чем втрое возросла концентрация углекислого газа в атмосфере. Содержание диоксида серы в атмосфере увеличилось почти на 80%, оксида углерода (угарного газа) - более чем вдвое. Загрязнение океана нефтепродуктами, возросло по сравнению с природным более чем в3,5 тыс. раз. Ежегодно уничтожается более 180 тыс. км2 лесов.

Производственная, включая энергетическую, деятельность в России, осуществляется экологически неэффективно. Высокий уровень энергоёмкости с преобладанием в энергобалансе органических топлив ведёт к опасным последствиям для окружающей среды, в том числе для человека.

Экологические проблемы, вызванные энергетикой, дают основание считать, что достижение устойчивого энергоснабжения в перспективе всё в большей мере будет зависеть от успехов в решении экологических проблем при производстве, преобразовании и использовании топлива и энергии. Снабжение энергией должно осуществляться так, чтобы оно в полной мере соответствовало современным требованиям по защите окружающей среды.

При рассмотрении вопросов дальнейшего развития энергетики важнейшим направлением следует считать энергосбережение. Главная идея энергосбережения заключается в том, что энергоресурсы могут быть использованы более эффективно, путём применения мер, осуществимых технически, обоснованных экономически и целесообразных с экологической точки зрения.

Следует особо подчеркнуть органическую связь и взаимозависимость экологических проблем и проблем энерго- и ресурсосбережения. Как правило, надлежащая проработка вопросов энергосбережения автоматически ускоряет решение проблем повышения производительности, степени использования исходного сырья, увеличение выхода целевого продукта, улучшение условий труда, сокращение безвозвратных потерь ценных компонентов, включая потери сырья с отходящими газами, а также при транспортировке, передаче полупродуктов из одного агрегата в другой.

Практически любые энергосберегающие технологии и мероприятия ведут к снижению уровня выброса вредных веществ. Так, снижение удельного расхода топлива и использование тепла отходящих газов и т.п. в конечном итоге ведут к уменьшению массы сжигаемого топлива. При этом выбросы вредных веществ в атмосферу сокращаются в зависимости от количества и качества сжигаемого топлива.

Вместе с тем проблема энергосбережения тесно связана с экономическими факторами развития России. Переход на рыночные условия функционирования предприятий сопровождается ростом цен на топливно-энергетические ресурсы, увеличением доли энергетической составляющей в себестоимость продукции и значительным повышением энергоемкости производства из-за неритмичности работы и частых простоев. На большинстве предприятий наблюдается значительный рост доли энергетической составляющей в стоимость производимой продукции по сравнению с предыдущими годами. В условиях 50% - го спада промышленного производства топливно-энергетическому комплексу России едва удалось справиться с задачей по обеспечению промышленности и социальной сферы энергоресурсами. Виной тому - резкий рост энергоёмкости экономики в последние годы.

Россия располагает крупнейшими запасами топливно-энергетических ресурсов (36% мировых запасов газа, 13% запасов нефти и примерно 30% прогностических запасов угля) и имеет второй в мире по мощности топливно-энергетический комплекс, который приносит стране более 2\3 всех валютных поступлений, производит более четверти промышленной продукции России. От того как мы сумеем распорядиться этим колоссальным богатством, зависит не только настоящее, но и будущее страны. Приоритетным направлением энергетической политики России должно стать повышение энергетической эффективности производства, ибо нынешнее энергорасточительство во всех сферах экономики угрожает энергетической, экономической и национальной безопасности страны.

Стоимость потребляемых в настоящее время в России энергоносителей достигает 175 млрд. долларов, что составляет около 30% российского ВВП. В себестоимости выпускаемой сегодня продукции доля энергоносителей составляет 25%, а на некоторых предприятиях достигает 50-60%.

Сегодня на единицу выпускаемой продукции в России расходуется в три раза больше энергоносителей, чем в США, и в 6 раз больше, чем в Японии, что делает нашу экономику неконкурентоспособной не только на мировом, но и на внутреннем рынке, стимулирует импорт промышленных и потребительских товаров и экспорт сырья. В числе основных причин сложившегося неблагополучного положения в области энергоёмкости нашей экономики следует назвать:

· практически полное отсутствие экономических стимулов осуществления энергосбережения;

· относительно низкий уровень внутренних цен на энергетическое сырьё и продукты его переработки и вытекающую из этого незаинтересованность на всех уровнях управления, на рабочих местах и у населения в обеспечении рационального использования и экономного расходования топлива и энергии;