Нурлукулов Г.К. СРС 1. Показатель энергетической эффективности
 Скачать 26.85 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Международная образовательная корпорация СРС – 1 На тему: Показатель энергетической эффективностиВыполнил: студент группы ТПГС-19(21)-ВО(Д) Нурлукулов Г.К. Проверила: Мурзалина Г.БАлматы 2021 год Содержание Энергосбережение как энергетический ресурс Полезное применение энергии Определение энергосбережения Основные критерии эффективности использования ТЭР. Их виды и краткая характеристика Термодинамические критерии эффективности использования энергии Эксергетический КПД Литература Энергосбережение как энергетический ресурс Полезное применение энергии Определение энергосбережения В настоящее время полезное применение энергии, в первую очередь, связывают с энергосбережением. Есть официальное определение понятия - энергосбережение - комплекс мер по реализации правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное(рациональное) использование ( и экономное расходование) топливо - энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Но что в первую очередь следует понимать под словом «энергосбережение»? Не считая борьбы с откровенной бесхозяйственностью при использовании энергии (хотя бороться с ней, конечно же, нужно беспощадно!), можно выделить три основные направления энергосбережения: - полезное использование (утилизация) энергетических потерь, - модернизация оборудования с целью уменьшения потерь энергии, - интенсивное энергосбережение. Примером утилизации энергетических потерь может служить использование тепловых «отходов» промышленного производства для обогрева теплиц. При модернизации уменьшаются потери энергии в уже действующем оборудовании, но не изменяются сами принципы технологии и техники. Примером может служить установка систем автоматического регулирования процессов горения на котлах электростанций, уплотнение окон и дверей при ремонте зданий, использование окон с тройным остеклением, и т.д. Интенсивное энергосбережение подразумевает полную реконструкцию оборудования и введение новых принципов его работы, существенно сокращающих потребление энергии. Примером может служить замена двигателей внутреннего сгорания в автомобилях на электродвигатели с питанием от солнечных элементов (электромобили) Для нас с вами доступны первые два направления энергосбережения. Что же мы можем сделать? 1 Энергосбережение в соответствии с первым законом термодинамики: Не растрачивать энергию впустую! Энергосбережение в соответствии с первым законом означает, что мы начинаем тратить за то же самое время меньше энергии, чем раньше, так как используем энергию более рационально. Приведем примеры энергосбережения, которые соответствуют первому закону: - Используйте экономичные электролампочки (лампы дневного света вместо ламп накаливания), - Выключайте осветительные и нагревательные устройства, когда уходите из комнаты. - Используйте тепловые отходы промышленных предприятий лектростанций для обогрева жилых помещений. 2 Энергосбережение в соответствии со вторым законом термодинамики: Не теряй качество энергии! Энергосбережение в соответствии со вторым законом термодинамики заставляет задуматься над вопросом : энергию какого качества использовать для выполнения той или иной задачи? В будущем интерес к качеству энергии будет только возрастать. Приведем примеры энергосбережения в соответствии со вторым законом: - использование биоэнергии и тепловой энергии для обогрева вместо электроэнергии, - использование тепловых отходов для обогрева зданий, - использование солнечной энергии для обогрева зданий. Как видите, при некоторых способах энергосбережения (использования тепловых отходов для обогрева) действуют оба закона. Основные критерии эффективности использования ТЭР. Их виды и краткая характеристика Для того, чтобы охарактеризовать процесс производства, передачи или потребления энергии, оценить потенциал энергосбережения на различных объектах (установка, цех, предприятие, жилой район, регион, государство), обосновать правильность выбора энергосберегающих мероприятий применяются критерии энергетической эффективности. Вспомним, что означает понятие «критерий». Критерий – это некоторая, достаточно общая характеристика процесса, которую можно выразить в численной форме. Критерий должен обладать универсальностью. Например, критерий Рейнольдса, представляющий собой отношение сил инерции к силам вязкости в потоке жидкости, характеризует гидродинамические потери на трение, а также теплообмен при течения различных жидкостей в потоках различной геометрии при различных температурах, давлениях и т.д. Когда мы имеем дело с энергией, мы должны рассматривать различные физические процессы – ее выработку, преобразование, хранение, передачу на различные расстояния и наконец, потребление. Применяемые на практике виды энергии – тепловая, электрическая, механическая – отличаются по своим свойствам. Физические процессы производства и потребления энергии также очень многообразны: это сжигание топлива, плавление, термическая обработка металлов, различные способы обогрева зданий, выпаривание, сушка, перегонка, ректификация и многие другие. Очевидно, что для описания всего этого многообразия процессов придется использовать не один, а много различных критериев. Отметим, что если рассматривать деятельность человека в целом, то наибольшие нерациональные потери энергии наблюдаются при ее потреблении. При выработке и транспортировке потери энергии меньше. Именно потребление энергии, в промышленности, сельском хозяйстве, в быту и в общественной деятельности представляет главный резерв энергосбережения. Из этого следует, что наибольший интерес представляют критерии энергетической эффективности, связанные с потреблением энергоресурсов. Определение показателя энергоэффективности дано в Федеральном Законе «Об энергосбережении». Показатель энергоэффективности – абсолютная или удельная величина потребления или потери энергетических ресурсов любого назначения, установленная государственными стандартами. Цель показателей эффективности использования энергии – установка ориентиров, к которым нужно стремиться, выявление слабых мест в расходовании энергии, определение резервов. Один из таких ориентиров – теоретически необходимое количество энергетических ресурсов для проведения того или иного процесса. Теоретически необходимые затраты тепловой энергии для получения механической энергии можно определить через термический КПД цикла Карно. Затраты тепла на нагрев детали перед термической обработкой вычисляются как произведение разности начальной и конечной температур на теплоемкость и массу материала детали. Затраты на плавление металла – как произведение удельной теплоты плавления на его массу и т.д. Однако использовать этот ориентир на практике не всегда представляется возможным поскольку теоретические затраты энергии по разным причинам бывает трудно определить. Тем не менее, поскольку теоретические затраты тепла на испарение влаги близки теоретическим затратам тепла на сушку их часто используют для характеристики эффективности процесса. Критерий часто не полностью отражает эффективность процесса использования энергии, а лишь дает информацию для его анализа. Основные типы используемых критериев и показателей На практике используются большое количество различных критериев критериев, которые применяются в различных случаях. Основные типы критериев – термодинамические, натуральные , экономические. Некоторые из них приведены в таблице 1. Таблица Термодинамические критерии эффективности использования энергии В качестве такого критерия можно использовать: ♦ термический КПД циклов тепловых двигателей (циклы паротурбинных, газотурбинных, парогазовых установок, двигателей внутреннего сгорания) и холодильных машин. ♦ Натуральные критерии оценки эффективности использования энергии на промышленных предприятиях. ♦ Удельный и совокупный удельный приведенный расход условного топлива. ♦ Индикаторы (частные критерии) эффективности использования энергии на объектах жилищно-коммунального хозяйства. ♦ Экономические критерии оценки эффективности использования энергии Формы используемых критериев эффективности использования энергии на промышленных предприятиях очень многоообразны. Часто это поределяется видом получаемой продукции, ее номенклатурой, степенью использования собственных и внешних источников энергии, потребления вторичных энергетических ресурсов, выделения внутреннего тепла в технологических процессах (например, теплоты экзотермических реакций) и т.д. Следует иметь в виду, что процесс с наилучшими энергетическими характеристиками не всегда является выгодным экономически. Наиболее распространенным из них является срок окупаемости энергосберегающего мероприятия. В расчете срока окупаемости учитываются капитальные затраты – стоимость используемых материалов и оборудования, проектных работ, монтажа, пуска в эксплуатацию и эксплуатационные затраты: например, затраты на обслуживание установленного энергосберегающего оборудования, его ремонта, расходных материалов, топлива и энергии на его работу и т.д. Через определенное время стоимость экономии энергетических ресурсов станет равна стоимости капитальных и эксплуатационных затрат. Тогда говорят, что достигнут срок окупаемости. При расчете капитальных и эксплуатационных затрат необходим учет инфляции, а также изменения стоимости энергетических ресурсов (а также стоимости обслуживания) за время эксплуатации. Поскольку уровень инфляции и будущую стоимость энергетических ресурсов не всегда можно предсказать заранее, на практике используются прогнозы развития ситуации – например, пессимистичный, реалистичный, оптимистичный, каждому из которых соответствуют свои значения тарифов. Далее срок окупаемости рассчитывается по каждому из этих прогнозов. Современная приведенная стоимость (net present value) - другой не менее важный экономический критерий. Он представляет собой разность полученной экономии и суммарных затрат на проведение того или иного энергосберегающего мероприятия на рассматриваемый момент времени. При этом стоимость затрат и экономии берутся в дисконтированном виде, то есть с учетом инфляции. До наступления срока окупаемости чистая приведенная стоимость отрицательна, после – положительна. В отличие от срока окупаемости современная приведенная стоимость зависит от момента времени в который мы ее рассматриваем и может быть представлена в виде табличной или графической зависимости. Характер этой зависимости зависит от уровня инфляции и от будущей цены на энергоресурсы, поэтому для ее построения используются прогнозы развития ситуации на рынке энергоресурсов. Как срок окупаемости, так и современная приведенная стоимость обычно зависят от большого количества технических, стоимостных и других показателей, в частности от режима работы установки, ее конструкционных параметров. Экономические критерии могут быть оптимизированы за счет подбора оптимальных значений режимных и конструкционных параметров процесса с использованием соответствующих математических методов. При этом можно получить значительный экономический эффект. Эксергетический КПД Выбор номенклатуры и значений показателей экономичности энергопотребления 1. Показатели экономичности энергопотребления могут быть выражены в абсолютной или удельной форме. Абсолютная форма характеризует расход ТЭР в регламентированных условиях (режимах) работы. Удельная форма характеризует отношение расхода ТЭР к вырабатываемой или потребляемой энергии, произведенной продукции, произведенной работе в регламентированных условиях (режимах) работы. 2. В качестве показателей экономичности энергопотребления предпочтительны удельные показатели, т.е. количество энергии или топлива, затрачиваемое машиной, механизмом на производство единицы продукции или работы. 7 3. Если потребляемая машиной (механизмом, оборудованием, установкой) мощность и развиваемая ею полезная мощность относительно неизменны во времени для определенного режима работы, то в качестве показателя экономичности энергопотребления предпочтительно выбрать отношение полезной мощности к потребляемой мощности. 4. Если совершаемая полезная работа не может быть подсчитана непосредственно в физических единицах, то в качестве удельного показателя выбирают отношение расхода топлива или энергии к величине, косвенно (по однозначности) характеризующей совершаемую работу, или отношение к единице продукции. 5. Для ряда изделий количество полезной работы оценивают достижением полезного эффекта (результата работы), т.е. возможно нормирование только абсолютного значения показателя энергопотребления. 6. В нормативной документации на изделия, потребляющие одновременно различные виды топлива/энергии или топлива и энергии, должны устанавливаться показатели экономичности энергопотребления: ♦ по каждому виду топлива отдельно; ♦ по всем видам топлива в сумме в пересчете на условное топливо; ♦ по каждому виду энергии отдельно; ♦ по всем видам энергии в сумме в пересчете к одному виду единиц измерения. 7. Технические нормативы расхода топлива и энергии устанавливают в виде предельных значений показателей экономичности энергопотребления при данных (регламентированных) условиях эксплуатации изделий. В качестве регламентированных условий указывают: ♦ характеристики перерабатываемых материалов и сырья, перемещаемых жидкостей и газов и т.п. (например, влажность, твердость, плотность, содержание примесей, агрегатное состояние, температура и т.д.); ♦ описание условий (режимов) работы изделия (последовательность операции, продолжительность операции, вид работы, степень загрузки, производительность, условия окружающей среды и т.д.); ♦ вид, свойства произведенной продукции, описание произведенной работы, процесс передачи, трансформации или преобразования энергии. Условия, устанавливаемые в стандарте, должны быть воспроизводимы на практике. В разделах стандартов (или отдельных нормативных документах) на методы испытаний должны быть оговорены методы проверки значений показателей экономичности энергопотребления, установленных в стандарте на энергопотребляющую продукцию. 8. Устанавливаемые в документах значения показателей экономичности энергопотребления должны охватывать (как правило) весь рабочий диапазон изделия. Для изделий непрерывного действия должны быть установлены показатели экономичности энергопотребления в допустимых интервалах изменения скоростей, производительности, полезной мощности и т.д. Для изделий периодического действия устанавливают показатели на ряд отдельных операций, состояний, видов работ, охватывающих режимы эксплуатации (работы) изделия. 9. Технические нормативы расхода топлива и энергии должны устанавливаться в нормативной документации с указанием требований к допустимым пределам изменения нормируемых значений показателей экономичности энергопотребления за период нормальной эксплуатации изделий. 10. Допускаются следующие формы записей технических нормативов расхода топлива и энергии: ♦ в виде числовых значений показателей экономичности энергопотребления; ♦ в виде таблиц числовых значений показателей экономичности энергопотребления; ♦ в виде графических зависимостей числовых значений показателей экономичности энергопотребления; ♦ в виде функциональных или иных зависимостей показателей экономичности энергопотребления, выраженных аналитическими или иными формулами. 5) Выбор номенклатуры и значений показателей эффективности передачи энергии 1. Показатели эффективности передачи энергии задают в виде абсолютных или удельных значений потерь энергии (энергоносителя) в системе передачи энергии. 2. Удельные показатели эффективности передачи энергии представляют собой отношение абсолютных значений потерь энергии в системе к характерным параметрам системы. В качестве характерных параметров используют: ♦ расстояние, на которое передают энергию (энергоноситель); ♦ исходный энергетический потенциал (исходные параметры энергоносителя); ♦ размерные характеристики канала передачи энергии. Примеры: а) В качестве показателя эффективности передачи энергии для системы теплоснабжения используют величину тепловых потерь (снижение теплосодержания рабочего тела) на 1 км теплотрассы. б) В качестве показателя эффективности передачи энергии для сети электроснабжения может быть использован допустимый процент потерь энергии в сети. 3. В нормативной документации на систему передачи энергии устанавливают нормативы потерь энергии (энергоносителя) в регламентированных условиях работы системы. В качестве регламентированных условий указывают: ♦ исходный энергетический потенциал (на входе в систему); ♦ описание условий работы системы (вид энергоносителя, номинальные параметры энергоносителя, условия окружающей среды и др.); ♦ характеристики потребителя энергии. 4. Устанавливаемые в документации значения показателей эффективности передачи энергии должны охватывать весь рабочий диапазон параметров системы (исходный энергетический потенциал, режим расходования энергии, режим «подпитки» системы энергией и др.) 5. Нормативные показатели эффективности передачи энергии устанавливают в форме: ♦ числовых значений и таблиц числовых значений; ♦ графических зависимостей потерь энергии в функции характерных параметров системы; ♦ аналитических зависимостей. |