Аналіз рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження за енерготехнологічними критеріями

1. НТУУ “КПІ” Інститут енергозбереження та енергоменеджменту Аналіз рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження за енерготехнологічними критеріями Виконав Чернуха Ю.М. 2013

2. Метою роботи є формування наступних алгоритмів: оцінки заходів з енергозбереження за кількісними показниками енергоефективності; аналізу рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження за енерготехнологічними критеріями для об’єктів промислового, комерційного та житлового секторів. Дана робота передбачає виконання наступних задач: 1. Формування та аналіз теорії з питань: a) моделювання технічних енергетичних систем; b) складових потенціалу енергозбереження; c) складових системи показників і характеристик енергоефективності; 2. Формування алгоритму аналізу рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження за енерготехнологічними критеріями за результатами вивчення вищенаведених питань.

3. Наукова новизна отриманих результатів: – сформовано універсальний перелік кількісних показників енергоефективності для оцінки ефекту від впровадження енергозберігаючих заходів на об’єкті промислового, комерційного чи житлового сектору; – для зручності застосування сформований перелік було розділено на 5 груп та ранжовано за рівнями ієрархії. В отриманій таблиці було відмічено напрям бажаного зростання ефективності кожного показника; – сформовано алгоритм оцінки ефекту від впровадження енергозберігаючих заходів на об’єктах промислового, комерційного чи житлового сектору за кількісними показниками енергоефективності; – сформовано алгоритм аналізу рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження за енерготехнологічними критеріями для об’єкту промислового, комерційного чи житлового сектору.

4. Для забезпечення однакового підходу до опису технічних енергетичних систем використовується формалізована модель входу-виходу. Будь-який елемент системи може бути представлений у вигляді комірки. Входи і виходи таких осередків повинні бути розділені на три основні групи, як представлено на рис. 1. Рис. 1 Модель елементарних вхідних і вихідних потоків

5. Потенціал енергозбереження – різниця між гіпотетичними обсягами енергоспоживання об’єкту, необхідними для реалізації поставленої мети соціально-економічного розвитку, на традиційній технологічній основі та за умови максимально можливого впровадження нових технологій. У загальному випадку потенціал енергозбереження (ПЕ) можна представити як суму економій, приведених до спільних одиниць вимірювання (т.у.п., грн., ГДж), від відповідних енергозберігаючих заходів: (1) де Аі – економія від і-го заходу, т.у.п., грн., ГДж. 1 ПЕ , n i i A   

6. Рис. 2 Впорядкування типів потенціалу енергозбереження

7. Теоретичний потенціал енергозбереження – максимальна економія енергоресурсів об’єктом, що може бути одержана за рахунок ліквідації всіх видів втрат (оборотних втрат енергії) та неефективних витрат енергії. Технічний потенціал енергозбереження являє собою економію за рахунок заходів з енергозбереження при умові, що всі найбільш ефективні заходи і дії, були впроваджені на об’єкті, незалежно від їх вартості. Економічний потенціал енергозбереження являє собою економію за рахунок енергозберігаючих заходів, які є економічно ефективні і були впроваджені на об’єкті. Це частина технічного потенціалу та кількісно це лише ті заходи, які отримали позитивну економічну оцінку. Максимально досяжний потенціал енергозбереження уточнює економічний потенціал з урахуванням прогнозу очікуваної участі в програмі, переваг споживачів і бюджетних обмежень. Максимально досяжний потенціал встановлює максимальні цілі для заощаджень, що можуть бути досягнені в рамках своїх програм. Реально досяжний потенціал енергозбереження на відміну від інших потенційних оцінок, є прогнозом ймовірної поведінки клієнтів і рівня змоги використання можливих ефективних технологій. Він враховує існуючі ринкові, фінансові, політичні та нормативні бар'єри, які можуть обмежити обсяг економії енергії, який може бути досягнуто за рахунок підвищення енергоефективності.

8. Енергоефективність – це відношення виходу (результату роботи, послуг, продукції або енергії) до кількості підведеної енергії. Ефективність використання енергії визначається: – при видобуванні – теплотворними властивостями запасів конкретних ресурсів у порівнянні з теплотворною властивістю ресурсів, які фактично отримані з цих запасів; – при перетворенні – кількістю енергії, яка введена в процес перетворення (переробка нафти, скраплення газу, виробництво електроенергії), у порівнянні з теплотворною властивістю, яка отримана в результаті перетворення форм енергії; – при транспортуванні та розподілі – кількістю енергії, яка направлена виробникам, у порівнянні з енергією, що фактично доставлена кінцевому споживачу; – при використанні – відношенням витрат енергії до визначеного критерія рівня послуг, які отримані в результаті використання енергії. Тут вимірюється ефективність альтернативних шляхів виробництва послуг, для яких необхідна енергія, замість вимірювання безпосереднього використання енергії.

9. Було сформовано перелік з 30-ти кількісних енерготехнологічних показників. До переліку потрапили ті кількісні показники енергоефективності, що найкраще відображатимуть зміни в енергосистемі після впровадження різноманітних енергозберігаючих заходів. Цей перелік є універсальним для різних об’єктів дослідження, тому потребує актуалізації в залежності від конкретного випадку. Для спрощення аналізу впроваджених енергозберігаючих заходів в промисловому, житловому чи комерційному секторі економіки, обрані кількісні показники розподілено на 5 груп та ранжовано за п’ятьма рівнями (табл. 1). Для промислового: регіон; промисловий вузол; підприємство; технологія; обладнання. Для комерційного та житлового: регіон; громада; організація; дільниця; пристрій. Ранжування кількісних показників енергоефективності за рівнями ієрархії дасть змогу швидко визначити потрібний перелік показників в залежності від того на якому саме рівні ми хочемо аналізувати впроваджені енергозберігаючі заходи. Для того, щоб можна було зробити експрес-оцінку зміни показників, відмітимо напрям бажаного зростання ефективності по кожному з них.

10. Таблиця 1 Перелік кількісних показників енергоефективності, ранжований за п’ятьма рівнями для промислового, комерційного та житлового сектору * – напрям бажаного зростання ефективності визначається залежно від джерела енергії (традиційне, не традиційне)

11. Продовження таблиці 1

12. Продовження таблиці 1

13. Алгоритм аналізу рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження за енерготехнологічними критеріями для об’єкту промислового, комерційного чи житлового сектору. Рис. 3 Блок-схема послідовності виконання алгоритму

14. Описуємо об’єкт формалізованою моделлю входу-виходу. Рис. 4 Модель входу-виходу супермаркету Таблиця 2 Вхідні та вихідні потоки технологічної енергетичної системи (супермаркету)

15. Супермаркет належить до комерційного сектору економіки Таблиця 3 Напрямки діяльності з підвищення енергоефективності для комерційного сектору

16. Наступним кроком актуалізуємо отриманий перелік напрямків підвищення енергоефективності для супермаркету. Актуальні напрямки з підвищення енергоефективності енергоспоживаючої комірки супермаркету: – висока ефективність холодильного обладнання; – ефективне освітлення (внутрішнє і зовнішнє, природне освітлення); – висока ефективність витяжних вентиляційних систем. Актуальні напрямки з підвищення енергоефективності в енергогенеруючій комірці: – підвищення ефективності систем опалення та гарячого водопостачання (тепловий насос); – використання власних генеруючих потужностей (електричної і теплової енергії) на основі РГ та НВДЕ.

17. Формуємо перелік енергозберігаючих заходів актуальних для об’єкту відповідно до рекомендованих напрямків. Перелік заходів з енергозбереження в енергоспоживаючій комірці: – заміна компресорів холодоцентралі; – заміна освітлення (внутрішнього і зовнішнього); – заміна двигунів у вентиляторах. Перелік заходів з енергозбереження в енергогенеруючій комірці: – встановлення вітрогенератора для часткового забезпечення електричною енергією за рахунок власної генерації; – встановлення теплового насосу для повного забезпечення тепловою енергією за рахунок власної генерації.

18. Порахуємо економію від енергозберігаючих заходів енергоспоживаючої комірки. Таблиця 4 Розраховані значення економій за кожним з енергозберігаючих заходів енергоспоживаючої комірки Оскільки енергозберігаючі заходи енергогенеруючої комірки мають свої особливості, то пропонується їх розглянути окремим підпунктом розрахункової частини роботи далі.

19. Визначаємо та актуалізуємо перелік кількісних показників енергоефективності для об’єкту. Таблиця 5 Перелік кількісних показників енергоефективності визначений для супермаркету

20. Щоб отримати всі необхідні вихідні дані для побудови графіків, розрахуємо показники на відповідних етапах. Таблиця 6 Результати розрахунків кількісних показників енергоефективності супермаркету

21. Побудуємо графіки залежностей розрахованої економії від показників енергоефективності за результатами розрахунків Графік залежності показника енергоємності основних виробничих фондів від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

22. Діаграма, що відображає залежність показника енергоємності основних виробничих фондів від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

23. Графік залежності показника електроємності основних виробничих фондів від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

24. Діаграма, що відображає залежність показника електроємності основних виробничих фондів від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

25. Графік залежності показника питомої витрати енергетичного ресурсу на площу торгового залу від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

26. Діаграма, що відображає залежність показника питомої витрати енергетичного ресурсу на площу торгового залу від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

27. Графік залежності показника питомої витрати енергетичного ресурсу на загальну площу від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

28. Діаграма, що відображає залежність показника питомої витрати енергетичного ресурсу на загальну площу від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

29. Графік залежності показника питомої витрати електроенергії на площу торгового залу від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

30. Діаграма, що відображає залежність показника питомої витрати електроенергії на площу торгового залу від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

31. Графік залежності показника питомої витрати електроенергії на загальну площу від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

32. Діаграма, що відображає залежність показника питомої витрати електроенергії на загальну площу від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

33. Графік залежності теплоелектричного коефіцієнту від рівнів реалізуємості технічного потенціалу енергозбереження супермаркету

34. Діаграма, що відображає залежність теплоелектричного коефіцієнту від економії за кожним з запропонованих енергозберігаючих заходів

35. Для аналізу інтеграції РГ та НВДЕ в енергосистему супермаркету скористаємося алгоритмом оцінки ефекту від впровадження заходів з енергозбереження за кількісними показниками енергоефективності Рис. 5 Модель входу-виходу супермаркету після впровадження власної генерації за рахунок РГ та НВДЕ (внутрішня операція частково забезпечує супермаркет електричною та тепловою енергією)

36. Визначимо та зведемо в таблицю 6 перелік кількісних показників енергоефективності, за якими можна оцінювати ефект від впровадження вищенаведених енергозберігаючих заходів. Таблиця 6 Перелік нетрадиційних енергоресурсів та показників, на які впливає нетрадиційна та розосереджена генерація

37. Для подальшого аналізу розрахуємо показники енергоефективності до і після впровадження енергозберігаючих заходів в енергозберігаючій комірці. Отримані результати зведемо в таблицю 7. Таблиця 7 Результати розрахунку показників енергоефективності

38. З метою візуалізації відобразимо зміну показників у вигляді стовпчастої діаграми. Обраний перелік показників доцільно розділити на дві групи за одиницями вимірювання (1 група – %, 2 група – ГДж/м2) і відповідно кожну групу відобразити на окремій стовпчастій діаграмі. Діаграма, що відображає зміну показників групи 1

39. Діаграма, що відображає зміну показників групи 2

40. Висновки – Виконано аналіз впровадження енергозберігаючих заходів, що спрямовані на підвищення енергоефективності енергоспоживаючої та енергогенеруючої комірки супермаркету. Визначено доцільність окремого розгляду цих двох типів енергозберігаючих заходів, тому що провадження РГ та НВДЕ приносить крім кількісних переваг багато якісних, які в сформованому алгоритмі не оцінюються. – Після аналізу результатів розрахунку обраних кількісних показників енергоефективності на різних рівнях реалізуємості потенціалу енергозбереження, можна сказати, що зі збільшенням величини економії – всі показники змінюються в напрямі “бажаного зростання ефективності”, який був заздалегідь визначений для кожного показника енергоефективності. – Нормування значень кількісних показників енергоефективності зі сформованого переліку є дуже важливим для удосконалення алгоритму. За наявності нормативних значень можна було б їх порівнювати з фактичними на різних рівнях реалізуємості потенціалу енергозбереження. За результатом такого порівняння можна було б визначити потрібну величину економії від енергозберігаючих заходів, за якої фактичні значення кількісних показників енергоефективності були б максимально наближені до нормативних.

41. Дякую за увагу!