Энергоэффективность

·         снижение выбросов углекислого газа (предотвращение изменения климата);

·         повышение безопасности энергоснабжения (в результате более устойчивого производства);

·         снижение затрат (повышение конкурентоспособности бизнеса).

На первый взгляд, понятие «энергоэффективность» кажется несложным для понимания. Однако, как правило, оно используется без строгого определения, в результате чего «[термин] «энергоэффективность» может означать разные вещи в различные моменты времени, в различных местах и обстоятельствах». В результате этой неопределенности использование термина было охарактеризовано как «уклончивое и непостоянное», приводящее к «несогласованности и путанице». В ситуациях, когда требуется выразить энергосбережение количественно, отсутствие общепринятого определения «является серьезным препятствием, особенно в случаях сравнительного анализа крупных предприятий или отраслей промышленности».

Эффективное и неэффективное использование энергии

Энергоэффективность (и ее противоположность – неэффективность) в контексте установок может рассматриваться двумя способами, которые можно определить следующим образом[2]:

1.                  Отношение затрат энергии к выходу технологического процесса (количеству произведенной продукции, услуг, работы или другой формы энергии)[3]. В силу законов термодинамики доля полезно используемой в процессе энергии (КПД) никогда не достигает 100%. В основе этого вида неэффективности лежат различные формы термодинамической необратимости, в т.ч. связанные с передачей энергии при помощи теплопроводности, конвекции или излучения (тепловая необратимость). Например, теплопередача подразумевает не только передачу тепла в желаемом направлении (соответствующему участку технологического процесса), но и рассеяние через стенки реактора или печи и т.п. Тем не менее, существуют разнообразные методы снижения потерь, многие из которых обсуждаются далее в настоящем документе, например, сокращение потерь, связанных с тепловым излучением при сжигании топлива.

2.                  Рациональное (или эффективное) использование энергии – использование энергии в оптимальных количествах, необходимым образом и в то время, когда это необходимо. Неэффективность (нерациональное и неэффективное использование) является результатом неоптимального соотношения между затратами энергии и потребностью в ней, что может быть следствием таких причин, как неадекватные проектные решения, эксплуатация или техническое обслуживание; эксплуатация оборудования (например, систем освещения) в отсутствие соответствующей потребности; реализация технологических процессов при температуре выше необходимой; отсутствие мер по адекватному хранению энергии и т.д.

Директива EuP[4][148, EC, 2005] определяет энергоэффективность как:

«отношение выхода (произведенных работы, услуг, продукции или энергии к количеству подведенной энергии».

Этот показатель энергоэффективности, представляющий собой затраты энергии на единицу произведенной продукции или выхода технологического процесса, называется «удельное энергопотребление» (УЭП) и наиболее широко используется в промышленности. (Примечание: данный показатель широко используется в нефтехимической и химической отраслях под названием «коэффициента энергоемкости» (КЭЕ) или «показателя энергоэффективности» (ПЭЭ).

В простейшей форме УЭП может быть определен как:

Как правило, УЭП имеет размерность ГДж/т и может применяться для установок, в которых выход продукции измеряется в единицах массы. Для энергопроизводящих установок (электростанций, мусоросжигательных заводов) более уместным может быть использование в качестве показателя энергоэффективности КПД установки – отношения произведенной энергии (ГДж) к подведенной энергии (ГДж). В качестве показателя УЭП могут использоваться и другие отношения, такие, как затраты энергии на м2 (например, при покрытии рулонной стали, в некоторых операциях при производстве автомобилей), затраты энергии на одного работника и т.д.

Кроме того, используется термин «коэффициент энергоемкости» (см. примечание выше относительно использования этого термина в нефтехимической промышленности). Следует иметь в виду, что экономисты, как правило, понимают под КЭЕ отношение потребленной энергии к какой-либо денежной величине, например, обороту компании, добавленной стоимости, ВВП и т.п.

 

Например:

 

 

 

Однако, поскольку денежный объем выпуска, как правило, растет с течением времени, КЭЕ может снижаться в отсутствие какого-либо роста физической энергоэффективности (если не использовать пересчета в неизменные цены). Поэтому следует избегать использования этого показателя при обсуждении физической энергоэффективности установки.

КЭЕ может также использоваться на макроэкономическом уровне (например, общеевропейском или национальном). В этом случае он выражается, например, в ГДж на единицу ВВП (валового внутреннего продукта) и может использоваться для оценки энергоэффективности национальной экономики (см. примечание выше об использовании термина в экономике).

В любом случае, необходимо уточнение используемых единиц, особенно при сравнении предприятий или отраслей [158, Szabo, 2007].

Важно принимать во внимание различие между первичной энергией (энергией первичных энергоресурсов, например, ископаемого топлива) и вторичной или конечной энергией (например, электроэнергией или энергией пара). В идеале, потребление вторичной энергии должно пересчитываться в соответствующее количество первичной энергии, чтобы показатели энергоэффективности отражали удельные затраты первичной энергии. В этом случае удельное энергопотребление может быть выражено, например, как затраты первичной энергии на тонну продукции (МДж/т или ГДж/т) [91, CEFIC, 2005]. Однако этот подход имеет как преимущества, так и недостатки.

Знаменатель при расчете удельного энергопотребления

В простейшем случае, когда установка производит один вид основной продукции, в качестве знаменателя при расчете УЭП (уравнение 1.1) может использоваться объем производства этого вида продукции. Во многих случаях ситуация оказывается более сложной – установка может производить несколько видов основной продукции, как это имеет место, например, в случае нефтеперерабатывающих или крупных химических предприятий, соотношение различных видов производимой продукции может меняться с течением времени, или результатом деятельности установки может быть не выпуск продукции, а оказание определенной услуги, как это имеет место в случае предприятия по переработке отходов. В случаях, подобных обсуждаемым ниже в разделе 1.4., могут использоваться другие подходы в зависимости от конкретной ситуации.

1. Существует несколько видов одинаково важной продукции или несколько видов существенной сопродукции. Если это уместно, в качестве знаменателя может использоваться сумма объемов производства этих видов продукции. В противном случае необходимо обоснованным образом определить границы между процессами производства различных видов продукции и рассчитывать энергетический баланс отдельно для каждого процесса.

2. Существует несколько выходных потоков продукции, в то время как количество видов сырья невелико. В этом случае в качестве знаменателя может использоваться количество потребляемого сырья. Такой подход рекомендуется в том случае, когда затраты энергии определяются, главным образом, объемом потребляемого сырья, и в меньшей степени – конкретным составом выпускаемой продукции (это может иметь место, если качество продукции существенным образом зависит от характеристик сырья). Однако использование в качестве знаменателя объема потребляемого сырья не отражает ухудшения (снижения) энергоэффективности производства в том случае, когда объем выпускаемой продукции снижается при неизменном потреблении сырья и энергии.

Например:

Однако, поскольку денежный объем выпуска, как правило, растет с течением времени, КЭЕ может снижаться в отсутствие какого-либо роста физической энергоэффективности (если не использовать пересчета в неизменные цены). Поэтому следует избегать использования этого показателя при обсуждении физической энергоэффективности установки.

КЭЕ может также использоваться на макроэкономическом уровне (например, общеевропейском или национальном). В этом случае он выражается, например, в ГДж на единицу ВВП (валового внутреннего продукта) и может использоваться для оценки энергоэффективности национальной экономики (см. примечание выше об использовании термина в экономике).

В любом случае, необходимо уточнение используемых единиц, особенно при сравнении предприятий или отраслей [158, Szabo, 2007].

Важно принимать во внимание различие между первичной энергией (энергией первичных энергоресурсов, например, ископаемого топлива) и вторичной или конечной энергией (например, электроэнергией или энергией пара). В идеале, потребление вторичной энергии должно пересчитываться в соответствующее количество первичной энергии, чтобы показатели энергоэффективности отражали удельные затраты первичной энергии. В этом случае удельное энергопотребление может быть выражено, например, как затраты первичной энергии на тонну продукции (МДж/т или ГДж/т) [91, CEFIC, 2005]. Однако этот подход имеет как преимущества, так и недостатки.

Знаменатель при расчете удельного энергопотребления

В простейшем случае, когда установка производит один вид основной продукции, в качестве знаменателя при расчете УЭП (уравнение 1.1) может использоваться объем производства этого вида продукции. Во многих случаях ситуация оказывается более сложной – установка может производить несколько видов основной продукции, как это имеет место, например, в случае нефтеперерабатывающих или крупных химических предприятий, соотношение различных видов производимой продукции может меняться с течением времени, или результатом деятельности установки может быть не выпуск продукции, а оказание определенной услуги, как это имеет место в случае предприятия по переработке отходов. В случаях, подобных обсуждаемым ниже в разделе 1.4., могут использоваться другие подходы в зависимости от конкретной ситуации.

1. Существует несколько видов одинаково важной продукции или несколько видов существенной сопродукции. Если это уместно, в качестве знаменателя может использоваться сумма объемов производства этих видов продукции. В противном случае необходимо обоснованным образом определить границы между процессами производства различных видов продукции и рассчитывать энергетический баланс отдельно для каждого процесса.

2. Существует несколько выходных потоков продукции, в то время как количество видов сырья невелико. В этом случае в качестве знаменателя может использоваться количество потребляемого сырья. Такой подход рекомендуется в том случае, когда затраты энергии определяются, главным образом, объемом потребляемого сырья, и в меньшей степени – конкретным составом выпускаемой продукции (это может иметь место, если качество продукции существенным образом зависит от характеристик сырья). Однако использование в качестве знаменателя объема потребляемого сырья не отражает ухудшения (снижения) энергоэффективности производства в том случае, когда объем выпускаемой продукции снижается при неизменном потреблении сырья и энергии.

 

 

 

 

---