Гидроэлектростанция.

Гидроэнергетика представляет отрасль науки и техники по использованию энергии движущийся воды (как правило, рек) для производства электрической, а иногда и механической энергии. Это наиболее развитая область энергетики на возобновляемых ресурсах.

Гидроэлектростанция представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию. Гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию потока воды, а дальнейшие процессы производятся при помощи соответствующего оборудования.

Гидроэлектростанции возводятся на реках, сооружая плотины и водохранилища.

В гидроэлектростанции кинетическая энергия падающей воды используется для производства электроэнергии. Турбина и генератор преобразовывают энергию воды в механическую энергию, а затем - в электроэнергию. Турбины и генераторы установлены либо в самой дамбе, либо рядом с ней.

Рис. 14. Принципиальная схема гидроэлектростанции.

 

Энергия биомассы. Энергия природных явлений: приливов и отливов, волн, геотермальных процессов.

Сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные, принято называть биомассой.

Основа биомассы - органические соединения углерода. Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один другой химический элемент.

Первоначальна энергия системы биомасса - кислород возникает в процессе фотосинтеза под действием солнечного излучения, являющегося естественным вариантом преобразования солнечной энергии, а биомасса является основным исходным веществом для образования ископаемых топлив (торфа, угля, нефти, газа).

Б и о г а з получают путем микробиологического анаэробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения. Он состоит из 50-80 % метана и 50-20 % углекислого газа. Теплотворная способность его в среднем составляет 5500-6000 ккал/м³. По содержанию энергии 1 м³ биогаза эквивалентен: 2 кВт • ч электроэнергии; 0,6 кг керосина, 15,5 кг каменного угля, 3,5 кг дров; 0,4 кг бутана; 12 кг навозных брикетов.

Одним из способов получения биогаза является метановое брожение в реакторах-метантенках объемом от одного - двух до нескольких тысяч кубометров.

В Беларуси биоэнергетические установки находятся в стадии разработки и испытаний, результаты которых позволят в недалеком будущем дать уточненную оценку реального выхода товарного биогаза.

Энергетическая программа Республики Беларусь до 2015 г. предусматривает ряд крупномасштабных мероприятий в области биоэнергетики. Считается, что применение биоэнергетических установок по переработке отходов животноводства позволит существенно улучшить экологическую обстановку вблизи крупных животноводческих комплексов, где к настоящему времени скопились огромные количества непереработанной биомассы. Кроме того, можно рассчитывать на получение высококачественных органических удобрений и за счет производства биогаза обеспечить экономию 116 тыс. т условного топлива в год.

Основными типами энергетических процессов, связанных с переработкой биомассы, являются:

1 Прямое сжигание для получения теплоты.

2 Пиролиз.

3 Гидрогенизация.

 

 

Транспортирование и потребление тепловой энергии. Тепловая изоляция.

Системой теплоснабженияназывается комплекс устройств по выработке, транспортировке и использованию теплоты.

Снабжение тепловой энергией потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трёх взаимосвязанных процессов: передачи теплоты теплоносителю, транспортировки теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения могут быть децентрализованными (местными) и централизованными.

Децентрализованные системы теплоснабжения - это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещения объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях.

Централизованные системы теплоснабжения - это системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих зданий, кварталов, районов.

Транспортировка теплоты в виде энергоносителей проводится, в большинстве случаев, по трубопроводам. Передача теплоты от источника потребителям осуществляется с помощью системы теплоснабжения, которые включают источник, тепловую сеть и потребителей.

Источники – ТЭЦ, котельные.

Тепловая сеть (ТС) включает – систему трубопроводов (теплопроводов), по которым теплоноситель (горячая вода или пар) переносит теплоту от источника к потребителям, и возвращается обратно к источнику.

Потребители – промышленность и ЖКХ.

Основные элементы ТС:

- трубопровод. Состоит из стальных труб, соединенных между собой при помощи сварки;

- изоляция. Предназначена для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь;

- несущая конструкция. Воспринимает вес трубопровода и нагрузки, возникающие при его эксплуатации.

Прокладка трубопроводов производится надземным и подземным способами. Надземная прокладка применяется при высоком уровне грунтовых и вешних вод, на территории промышленных предприятий, при пересечении оврагов, рек, многоколейных железнодорожных путей. При подземной прокладке трубопроводы размещаются либо непосредственно в грунте (бесканальная прокладка), либо в непроходных, полупроходных и проходных каналах.

Широкое применение в качестве изоляционного материала для ТС имеют стекловата и минераловата в виде матов. Они используются для утепления труб, на которые не передаются механические нагрузки. Для утепления труб или конструкций, подверженных вибрациям, необходимы маты, усиленные металлической сеткой.

Современный теплопровод, изготавливаемый в заводских условиях:

Рис. 14. Современный теплопровод.

1 – стальная труба, 2 – изоляция из пенополиуретана, 3 – защитный кожух из пластмассы.

 

Средний срок службы традиционных подземных теплопроводов на практике составляет 12-15 лет (и меньше), при нормативных 25 лет.

Около 96 % общей протяженности ТС занимают сети с теплоизоляцией из минеральной ваты. Сейчас она не соответствует современным требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам.

Основные характеристики теплоизоляционных материалов:

- звукоизоляция,

- теплопроводность,

- гидрофобность,

- плотность,

- эксплуатационные свойства.

В настоящее время самыми эффективными теплоизоляционными материалами являются газонаполненные полимеры (пенопласты), из которых широкое распространение получили пенополиуретаны (ППУ), обладающие наилучшими теплоизоляционными и эксплуатационными характеристиками.

Транспортирование и потребление электрической энергии.

Передача электроэнергии от предприятий, вырабатывающих электроэнергию, непосредственным потребителям осуществляется с помощью электрических сетей, представляющих собой совокупность подстанций (повысительных и понизительных), распределительных устройств и соединяющих их электрических линий (воздушных или кабельных), размещенных на территории района, населенного пункта, потребителя электрической энергии.

К основному оборудованию, производящему и распределяющему электроэнергию, относятся:

- синхронные генераторы, вырабатывающие электроэнергию (на ТЭС - турбогенераторы);

- сборные шины, принимающие электроэнергию от генераторов и распределяющие ее потребителям;

- коммутационные аппараты-выключатели, включающие и отключающие цепи в нормальных и аварийных условиях, и разъединители, снимающие напряжения с обесточенных частях электроустановок и создающие видимый разрыв цепи;

- электроприемники собственных нужд (насосы, вентиляторы, аварийное электрическое освещение и т. д.).

Вспомогательное оборудование предназначено для выполнения функций измерения, сигнализации, защиты и автоматики и т. д.

Энергетическая система (энергосистема) состоит из электрических станций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, распределения и потребления электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Электроэнергетическая (электрическая) система - это совокупность электрических частей электростанции, электрических сетей и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии. Электрическая система - часть энергосистемы, за исключением тепловых сетей и тепловых потребителей. Электрическая сеть- совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи. По электрической сети осуществляется распределение электроэнергии от электростанций к потребителям. Линия электропередачи (воздушная или кабельная) - электрическая линия, выходящая за пределы электростанции или подстанции и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние.

Передача электроэнергии от электростанций по линиям электропередачи осуществляется при напряжении 110-750 кВ, т. е. значительно превышающих напряжение генераторов. Электрические подстанции применяются для преобразования электроэнергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения. Электрическая подстанция - это электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии. Она состоит из трансформаторов, сборных шин и коммутационных аппаратов, а также вспомогательного оборудования - устройств релейной защиты и автоматики, измерительных приборов. Подстанция предназначена для связи генераторов и потребителей с линиями электропередачи.

Воздушные линии электропередачи (ВЛ) предназначены для передачи электроэнергии на расстоянии по проводам. Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода для передачи электроэнергии, тросы для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений, опоры для поддерживания проводов и тросов на определенной высоте, изоляторы для изоляции провода от опоры и линейной арматуры, с помощью которой провода закрепляются на изоляторах, а изоляторы - на опорах.

 

 

Структура цен на энергоресурсы и энергию: тарифы на тепловую и электрическую энергию

Экономические взаимоотношения между поставщиками и потребителями тепловой и электрической энергии определяются прейскурантами - тарифами, которые должны:

- отражать все виды затрат, связанные с производством, передачей, распределением тепловой и электроэнергии, а также планируемые отчисления и накопления;

- способствовать снижению народнохозяйственных затрат, связанных с производством и использованием энергии;

- учитывать качество тепло- и электроэнергии;

- по возможности обеспечить простоту измерений энергии и расчётов с потребителями.

Большинство стран мира устанавливают соотношение тарифов на энергию для промышленности и населения в пределах 1: (1,6-2,7), т. е. тариф для населения в 1,8-2,7 раза выше среднего тарифа промышленных потребителей. В нашей республике промышленность платит за 1 кВтч электроэнергии примерно в 3,5 раза больше коммунально-бытового сектора.

Такая практика перекрестного субсидирования приводит к комплексу негативных последствий:

1) увеличение себестоимости промышленной продукции на сумму скрытых дотаций населению обусловливает увеличение цены за товары, потребляемые населением;

2) льготные тарифы не способствуют рациональному энергосбережению и приводят к расточительному потреблению электроэнергии;

3) повышение себестоимости промышленных товаров приводит к потере ценовой конкурентоспособности белорусских товаров на внешнем рынке;

4) увеличение тарифов для промышленных предприятий сокращает доходную часть бюджета, поскольку уменьшается основная часть налогообложения предприятий - прибыль.

Необходимость полной оплаты населением за потребленные коммунальные услуги обусловливает и тот факт, что многие котельные, принадлежащие крупным промышленным предприятиям, не могут своевременно получить от потребителей вырабатываемой ими электрической и тепловой энергии деньги, и это сильно сказывается на результатах их производственной деятельности. Поэтому первым шагом на пути выхода из создавшегося негативного положения является уход от перекрестного субсидирования и постепенный переход льготируемых потребителей на обоснованные тарифы.

На территории Республики Беларусь тепловая энергия отпускается по тарифам, регулируемым облисполкомами и Минским горисполкомом в соответствии с действующим законодательством, целью которого является однообразное решение следующих задач:

- устойчивое снабжение юридических лиц и населения тепловой энергией;

- защита потребителей тепловой энергии от естественной монополии энергоснабжающих организаций;

- создание нормальных экономических условий для функционирования энергосберегающих организаций.

Тепловая энергия в Республике Беларусь продаётся по одноставочному тарифу. Тариф дифференцируется по энергосистемам и параметрам отпускаемой тепловой энергии (отборный, острый и редуцированный пар). При понижении параметров отпускаемой тепловой энергии уменьшается её потребительская ценность. Это ведёт к снижению тарифа.

Стоимость тепловой энергии в паре и горячей воде определяется тарифами за 1 Гкал согласно паспортным параметрам котлов или отборов турбин на коллекторе ТЭЦ (котельной). При этом количество тепловой энергии в паре, поступающем потребителю, определяется как произведение весового количества пара на его теплосодержание, обусловленное договором при установленных параметрах пара, и учитывается на границе раздела тепловых сетей энергоснабжающей организации и потребителя. Граница раздела определяется по балансовой принадлежности тепловых сетей.

На тепловую энергию тарифы устанавливаются с учётом возврата конденсата. За невозвращённый конденсат потребитель должен платить дополнительно (на 10-20 % больше). Стимулирование потребителей к возврату конденсата является одним из путей решения задач энергосбережения.

Тарифы на тепловую энергию, отпускаемую республиканскими унитарными предприятиями концерна «Белэнерго», устанавливаются с учетом коэффициента для перевода этих тарифов в эквивалент доллара США.

К составляющим базового тарифа, которые зависят от изменения курса белорусского рубля к доллару США, относятся:

а) в себестоимости:

- затраты на топливо (газ, мазут, дизельное топливо и т. д.);

- затраты на покупную энергию;

- вспомогательные материалы, запчасти, химреактивы и другие материалы для ремонтно-эксплуатационного обслуживания, не производимые в республике,

- отчисления в инновационный фонд;

- услуги производственного характера, оказываемые нерезидентами;

б) в прибыли:

- прибыль на капитальные вложения.

При расчете базовых тарифов определяют плановые доли этих составляющих, не зависящие от изменения курса белорусского рубля к доллару США, которые вместе с остальными составляющими затрат (заработная плата, амортизационные отчисления, прочие денежные расходы и т. д.) определяют неиндексируемую долю тарифа.

Основными видами системы тарифов на электроэнергию являются:

- одноставочный тариф по счётчику электроэнергии;

- двухставочный тариф с основной ставкой за мощность присоединённых электроприёмников;

- двухставочный тариф с оплатой максимальной нагрузки;

- двухставочный тариф с основной ставкой за мощность потребителя, участвующего в максимуме энергосистемы;

- одноставочный тариф, дифференцированный по времени суток, дням недели, сезонам года.

 

 

Влияние стоимости энергии на себестоимость продукции (см. предыдущий вопрос). Нормы потребления энергии на единицу продукции.

Нормирование расхода ТЭР является составной частью управления энергосбережением. Постановлением СМ Республики Беларусь «О порядке разработки, утверждения и пересмотра норм расхода топлива и энергии» установлено, что:

- нормированию подлежат расходуемые на основные и вспомогательные нужды субъектами хозяйствования всех форм собственности котельно-печное топливо, электрическая и тепловая энергия независимо от объёма их потребления и источников энергообеспечения;

- пересмотр норм расхода топлива и энергии производится ежегодно субъектами хозяйствования в установленном порядке;

- нормы расхода топлива и энергии в обязательном порядке включаются в технологические карты, технические паспорта, ремонтные карты, инструкции по эксплуатации всех видов энергопотребляющей продукции.

В соответствии с этим постановлением правительства Госкомэнергосбережение утвердил «Положение по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве Республики Беларусь». В нем чёткое определение основных понятий:

- норма расхода ТЭР - мера потребления ТЭР на единицу продукции (работы, услуги) определённого качества в планируемых условиях производства;

- фактический удельный расход ТЭР - количество ТЭР, фактически израсходованное на единицу продукции или работы в реальных условиях производства;

- предельный уровень потребления ТЭР - максимально возможное рациональное потребление ТЭР, необходимое для осуществления производственной деятельности субъекта хозяйствования на планируемый период. При оценке эффективности использования ТЭР для отдельных субъектов хозяйствования, которым он утверждается, предельный уровень потребления приравнивается к норме расхода ТЭР.

Затраты ТЭР, включаемые в индивидуальную норму расхода, состоят из следующих составляющих:

- расход на технологические процессы;

- расход на вспомогательные нужды производства;

- потери в сетях и аппаратах.

В тех случаях, когда отдельные вспомогательные нужды (подача воды, вентиляция, производство кислорода, холода, сжатого воздуха и др.) являются частью технологического процесса, расходы энергии на них относятся к технологическим расходам.

Выявление резервов экономии ТЭР производится с помощью системы энергоэкономических показателей. Основными комплексными показателями энергоиспользования на предприятиях являются удельные расходы топлива, тепла и электроэнергии на единицу выпускаемой продукции.

Энергоёмкость продукции, работы, услуги (А_п, т у. т./шт. (т, кг и т. д.) представляет отношение прямых обобщённых энергозатрат (А_ТЭР) к объёму продукции (П), произведённой за анализируемый период:

Нормативные показатели расхода устанавливаются по следующим видам ТЭР:

- электрической энергии;

- тепловой энергии;

- котельно-печному топливу.

Измеряются соответственно в кВт • ч, Гкал, кг у. т.

Основными методами разработки норм расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) являются:

- опытный метод, сущность которого заключается в определении удельных затрат ТЭР по данным, полученным в результате испытаний (экспериментов);

- отчётно-статистический метод, предусматривающий опреде-ление норм расхода ТЭР на основе анализа статистических данных о фактических удельных их расходах и факторов, влияющих на их изменение, за ряд предшествующих лет;

- расчётно-статистический метод, основанный на разработке экономико-статистической модели в виде зависимости фактического удельного расхода ресурса от воздействующих факторов;

- расчётно-аналитический метод, который предусматривает определение норм расхода ТЭР расчётным путём по статьям расхода этих ресурсов в производстве или путём математического описания закономерности протекания процесса на основе учёта нормообразующих факторов и с учётом прогрессивных показателей использования ТЭР.

Основными исходными данными для определения норм расхода ТЭР являются:

- первичная техническая и технологическая документация;

- технологические регламенты и инструкции, экспериментально прове-ренные энергобалансы и нормативные характеристики энергетического и технологического оборудования, паспортные данные оборудования и т. п.;

- данные об объёмах и структуре производства продукции;

- трудозатраты на единицу продукции i-го вида;

- фактические расходы энергии за анализируемый период;

- данные о плановом и фактическом удельном расходе энергии за прошедшие годы;

- показатели передового опыта отечественных и зарубежных предпри-ятий, выпускающих аналогичную продукцию, по экономному и рациональному использованию ТЭР и достигнутым удельным расходам;

- план мероприятий (программа) по энергосбережению.

 

 

Структура управления энергосбережением в РБ.

В решении концептуальных задач энергосбережения важная роль отводится государственному управлению, основным механизмом которого является регулирование потребления ТЭР посредством создания законодательной, нормативной базы и экономических стимулов рационального использования ТЭР.

Структура управления энергосбережением в Республике Беларусь включает:

- Комитет по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь;

- областные и Минское городское управления по надзору за рациональным использованием топливно-энергетических ресурсов;

- координационный межведомственный совет по энергосбережению и эффективному использованию местных топливных ресурсов;

- экспертный совет при Комитете по энергоэффективности Республики Беларусь;

- государственные предприятия «Белэнергосбережение» и «Белинвестэнерго-сбережение»;

- в облисполкомах, гор - и райисполкомах - штатные единицы ответственных за энергосбережение, в министерствах и ведомствах - отделы или ответственные за энергосбережение.

Государственным органом, осуществляющим межведомственный и независимый надзор за рациональным использованием ТЭР, является Комитет по энергоэффективностипри Совете Министров Республики Беларусь, основными задачами которого являются:

- проведение государственной политики в сфере энергосбережения, регулирование деятельности, направленной на эффективное использование и экономию ТЭР в народном хозяйстве Республики Беларусь;

- осуществление государственного надзора за рациональным использо-ванием топлива, электрической и тепловой энергии объединениями, предпри-ятиями, учреждениями независимо от их форм собственности и ведомственной подчинённости.

Главному государственному инспектору Республики Беларусь в лице председателя Комитета по энергоэффективности, его заместителям, главным государственным инспекторам областей и г. Минска, их заместителям, государственным инспекторам по надзору за рациональным использованием ТЭР предоставлено право:

- беспрепятственно посещать (при предъявлении документов) проверя-емые объекты;

- привлекать специалистов и технические средства предприятий (по согласованию с руководителями предприятий) для выполнения своих служебных обязанностей;

- давать обязательные для всех потребителей предписания об устранении фактов нерационального расходования топлива, электрической и тепловой энергии, отсутствия необходимых приборов учёта и регулирования;

- составлять протоколы о фактах нерационального использования ТЭР для принятия решений о применении к их потребителям экономических санкций в соответствии с законодательством.

 

 

Республиканская программа по энергосбережению на 2011-2015 гг..

Цель программы - снизить энергоемкость ВВП в 2015 г. в два раза к уровню 2005 г. Предусматривается повышение энергоэффективности за счет внедрения современных энергоэффективных технологий во всех отраслях и отдельных техпроцессах. В электроэнергетике планируется внедрение парогазовых, газотурбинных и газопоршневых технологий с КПД не менее 57%. В ГПО «Белэнерго» к 2015 г. удельный расход топлива на выработку электроэнергии должен снизиться не менее чем на 10%. В промышленности первоочередное внимание будет уделяться модернизации литейных, термических и гальванических производств, где предполагается установка эффективных автоматизированных печей с КПД не менее 50%. В ЖКХ должна состояться реконструкция котельных, строительство мини-ТЭЦ на МВТ, модернизация тепловых сетей, внедрение энергоэкономичных осветительных устройств, возведение биогазовых установок на очистных сооружениях. Предусматривается значительно повысить энергоэффективность в сфере строительства. Так, за 5 лет доля возводимых в республике энергоэффективных жилых домов должна вырасти до 60%. Модернизация технологических процессов, направленная на сокращение энергопотребления, намечена на предприятиях, производящих стройматериалы. Важным ресурсом в снижении энергоемкости ВВП станет соблюдение требований ТНПА, направленных на рациональное использование ТЭР. Результаты программы определены следующим образом:

· Снижение энергоемкости ВВП в сравнении с уровнем 2005 г. не менее чем на 50% в 2015 г. и не менее чем на 60% в 2020 г.;

· Достижение общего объема экономии ТЭР при сопоставимых условиях по ВВП на период не менее 7,1 -8,9 млн. т у.т. в 2011-2015 гг. и не менее 5,2 млн. т у.т. в 2016-2020 гг.