ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Экономическое обоснование применения электротехнологий

Большой потенциал сохранения энергии в промышленности обу­словлен применением эффективных электротехнологий, среди которых электронагрев обладает наибольшими возможностями [11]. Его внедрение ведет к росту потребления электроэнергии и снижению выделения CO2 (рис. 7.1).

Электрическая энергия является наиболее чистой формой энергии и может быть получена из большого многообразия первичных источников (например, уголь, нефть, газ, энергия воды и атомная энергия). Она более эффективна с точки зрения использования, чем ископаемое топливо, по­скольку имеет широко известные преимущества: обеспечение чистоты, удобство управления, доступность.

Эти благоприятные характеристики позволяют электричеству конку­рировать с ископаемым топливом, уменьшая промышленные эксплуатаци­онные расходы, стоимость и расход первичной энергии. В некоторых слу­чаях капиталовложения для электротехнологии также ниже, чем для вари­анта с ископаемым топливом.

Энергетическая эффективность

а) Первичный расход энергии

Во всех странах имеется значительный набор генераторных устано­вок, на формирование которого оказывают влияние доступные энергоре­сурсы и технико-экономические ограничения, такие как основные капита­ловложения, стоимость труда, надежность установок.

149

современных электротехнологии

10 - 30%

Рис. 7.1. Сравнение электронагрева и топливных процессов

В результате показатель первичной энергии, необходимой для полу­чения 1 кВт-ч электроэнергии, различается в разных странах. Для грубой оценки энергетических характеристик электротехнических решений, про­тивопоставляемых использованию топлива, сопоставляют потребление первичной энергии, обеспечивающей одинаковое количество выпускаемой продукции. Эффективность производства энергии обычно принимают рав­ной 38 % (полный коэффициент полезного действия тепловой электро­станции), откуда следует эквивалентность [11]:

1 кВт-ч (электроэнергии конечного пользователя) может быть получен из 2,5 Тч = 10,5 МДж (первичной энергии).

Следовательно, выгодность электротермических процессов по срав­нению с классическими зависит от КПД, который при электронагреве во многих случаях очень высок.

Н. И. Данилов, Я. М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 7. Энергосберегающие возможности

современных электротехнологий

На основе приведенной эквивалентности может быть выполнено сравнение двух процессов (1 и 2 на рис. 7.2), в которых используются С1 и C2, Тч, топлива и Е1 и E2, кВт-ч, электроэнергии, с помощью так называе­мого «коэффициента замены»:

C1 - C 2

y = Е^Г’ (7Л)

2

Во втором процессе у Тч топлива заменяется 1 кВт-ч электроэнергии. Если у > 2,5, то процесс 2 энергетически более выгоден, и выгода тем больше, чем выше величина у.

Анализ большого числа процессов, в которых электроэнергия может заменять «классический» нагрев топливом, показал, что величина y может принимать значения от 1,3 до 100, однако наиболее часто она изменяется в пределах от 3 до 7.

Альтернативным важным параметром для сравнения эффективности электроэнергетических процессов с топливными является так называемый «коэффициент первичной энергии» (PER). Это отношение расхода первич­ной энергии при выполнении процесса с использованием ископаемого то­плива W, в МДжтерм, к расходу первичной энергии при выполнении того же

Н. И. Данилов, Я. М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 7. Энергосберегающие возможности

современных электротехнологий

процесса с использованием частично или полностью электроэнергии Е, кВт-чэлектр, с учетом КПД электростанции и линии передачи энергии ц:

W

PER =--------------------------------------------------- . (72)

3,6 Elп ( 2)

Для процессов, имеющих PER > 1, расход первичной энергии ниже при использовании электроэнергии. Процессы с PER < 1 более эффектив­ны при использовании ископаемого топлива.

Хотя этот метод анализа представляется привлекательным, но он не может быть реально применен для выбора вида энергии, так как не прини­мает во внимание относительный дефицит каждого вида пригодной для использования энергии. Следовательно, необходимо учесть относительные цены (экономическое выражение относительного дефицита) для того, что­бы произвести экономически обоснованный выбор.

б) Эффективность промышленного преобразования энергии

Следует подчеркнуть, что экономии первичной энергии при исполь­зовании электротермических процессов не всегда соответствует экономия денежных средств. Для того чтобы оценить, выгоден ли процесс для ко­нечного пользователя, достаточно сравнить коэффициент у с коэффициен­том в, определяемым следующим образом:

о K

в = ~Р, (7.3)

KC

где KE - стоимость электроэнергии, руб./(кВт-ч), и KC - стоимость топлива, руб./Тч, необходимых для выпуска единицы продукции. Если у > в, то при замене процесса 2 на процесс 1 будет экономия в стоимости энергии для конечного пользователя.

Экономическая эффективность: многогранная проблема

Описанный энергетический подход является очень приближенным и не всегда оправдывает выбор в пользу электроэнергии: это наиболее доро­гая энергия и улучшенный энергетический КПД электротехнологических процессов не всегда достаточен в противопоставлении повышенным из­держкам. Часто рациональность выбора электротехнологии определяется другими факторами.

Инвестиции в электротехнологии нередко ведут к пересмотру объе­мов, а в некоторых случаях и организации производства. Их последствия для производства могут быть многочисленными, прямыми и косвенными, и часто необходима совершенная система стоимостной отчетности для правильной их оценки. Необходимо составить балансовую ведомость, включающую издержки и сбережения, обусловленные различными факто­рами. Диаграмма на рис. 7.3 показывает различные статьи, которые долж­ны войти в такую балансовую ведомость.

Мы не можем дать здесь детальный анализ отдельных статей, но хо­тим показать, что балансовая ведомость должна быть настолько полной, насколько возможно для обоснованного анализа. Однако некоторые заме­чания по поводу последствий перехода на электротехнологию могут быть полезными:

• оплата энергии в среднем составляет в общем балансе только 20 - 30 % (иногда намного меньше); это подтверждает, что не следует ограни­чиваться только анализом затрат энергии;

• производительность является одной из наиболее важных статей; она может быть увеличена благодаря легкости автоматизации и управле­ния электротермическими процессами, а также уменьшению потерь мате­риала в отходы;

современных электротехнологий

• стоимость труда, обслуживания и ликвидации аварий может быть значительно снижена;

• в некоторых процессах могут быть исключены издержки на подго­товку и завершение производства;

• могут быть улучшены условия безопасности и сохранения здоро­вья;

• загрязнение окружающей среды при электротермических процес­сах в целом значительно снижается;

• переход к использованию электроэнергии иногда имеет неожидан­ные последствия; например, уменьшение опасности пожара благодаря ис­ключению использования пламени в цехе может позволить пересмотреть тариф страхования, обеспечив значительную экономию;

• наконец, качество продукции обычно значительно улучшается. Все это полезно учитывать при рассмотрении вопросов качества и воз­можности расширения рынка сбыта. Улучшение качества изделий может привести к увеличению их доли на рынке и повышению продажной цены.

В заключение при оценке нового процесса должны быть приняты во

внимание все различные факторы. Решение часто оказывается в пользу

154

современных электротехнологий

электротехнологии по соображениям сбережения энергии, снижения стои­мости продукции.

Эти преимущества в значительной мере оправдывают непрерывно расширяющееся применение электротехнологий в промышленности.