Володин В.И Энергосбережение

Подождите немного. Документ загружается.

компрессора он содержит такие элементы, как абсорбер, насос, генератор и

дополнительный дроссель, которые «выполняют» функции компрессора.

В абсорбционных трансформаторах в качестве рабочего вещества

используются двухкомпонентные (бинарные) смеси с различной температурой

кипения. Рабочий агент имеет более низкую температуру кипения, а поглотитель

(абсорбент) более высокую. Температура кипения смеси в зависимости от

концентрации раствора изменяется от минимальной до максимальной. Наиболее

распространенными являются водоаммиачные и бромисто-литиевые смеси.

Рис.6.11. Схемы абсорбционного (а) и адсорбционного (б) трансформаторов тепла: 1 -

испаритель; 2 - насос; 3 - конденсатор; 4 - дроссели; 5 - абсорбер; 6 - генератор; 7,8 -

адсорбер-генератор; 9 – ресивер; 10 – обратный клапан

Рассмотрим принцип работы абсорбционного трансформатора тепла

(рис.6.11а). Теплота от низкопотенциального источника передается рабочему

веществу в испарителе 1, там оно испаряется и затем поступает в абсорбер 5, где

абсорбируется поглотителем. Происходит насыщение раствора с выделением

теплоты Q

. Затем раствор с помощью насоса 2 перекачивается в генератор 6, к

которому подводится теплота Q

. В генераторе происходит десорбция с

поглощением теплоты Q

. Затем обедненный поглотитель через дроссель

возвращается в абсорбер, а рабочий агент поступает в конденсатор 3. При

конденсации рабочего агента выделяется теплота, которая отводится

потребителю. Конденсат направляется в испаритель, и рабочий цикл

завершается. Общее количество полезной теплоты, получаемой с помощью

сорбционного трансформатора тепла, равно Q

Эффективность абсорбционного теплового насоса определяется

отношением Q

, а холодильной машины – Q

. В абсорбционных

трансформаторах тепла затраты энергии на перемещение насосом рабочего

агента в жидкой фазе малы. Основные затраты энергии связаны с нагревом

генератора.

В настоящее время имеются также проекты по использованию

адсорбционных трансформаторов тепла с твердым сорбентом (рис.6.11б) [31-32].

а)

б)

В этих трансформаторах адсорбер и генератор совмещены в одном устройстве,

что обуславливает их периодическую работу. После подвода теплоты от

низкопотенциального источника рабочий агент в испарителе 1, минуя

конденсатор, направляется в генератор-адсорбер 7 или 8 и поглощается

твердотельным адсорбентом. После его насыщения к адсорбенту подводится

теплота Q

и начинается процесс десорбции. Рабочий агент с высокой

температурой направляется в конденсатор. От конденсатора теплота отбирается

потребителю, а конденсат накапливается в ресивере 9 и направляется в

испаритель. Цикл замыкается. Для бесперебойного снабжения потребителей

холодом и теплом постоянных параметров используются конструкции

адсорбционных трансформаторов тепла с симметричным расположением

адсорберов-генераторов [32].

В отличие от компрессорных трансформаторов тепла, в которых работа

превращается в теплоту, в сорбционных трансформаторах необходим источник

тепла высокого потенциала для работы генератора. В результате этого

происходит перенос теплоты от менее нагретого объекта к более нагретому.

Таким источником, наряду с утилизируемым низкопотенциальным сбросным

теплом промышленных предприятий, могут быть сбросное тепло с высоким

потенциалом (температурой) или горючие ВЭР. В этом случае сорбционные

трансформаторы тепла выгодно использовать, так как они утилизируют низко- и

высокопотенциальное сбросное тепло. Если источник сбросного

высокопотенциального тепла отсутствует, вместо него можно использовать

электронагрев или специально сжигать топливо для получения теплоты,

необходимой для работы генератора. В качестве топлива наиболее удобными

являются природный или сжиженный газ. Однако здесь возникает ряд

технических проблем. Например, не везде имеется возможность использовать

природный газ, накладываются ограничения по пожарной безопасности и

другие. Использование электронагрева для работы генераторов снижает

эффективность сорбционных трансформаторов в целом, и они уступают

компрессионным.

Абсорбционные трансформаторы тепла нашли применение для

сжижения аммиака, в содовом производстве совместно с карбонизационной

колонной для охлаждения воды, и в комплексных системах тепло-

водохладоснабжения химических предприятий [33].

6.4. Вихревые трубы

Утилизация ВЭР избыточного давления позволяет получать холод и

теплоту. Для этих целей могут использоваться вихревые трубы, в основе

которых лежит эффект Ранка [26, 34]. Схема вихревой трубы дана на (рис.6.12).

Через тангенциальное сопло во входную улитку 3 поступает поток сжатого газа,

как правило воздуха при температуре Т

, близкой к температуре окружающей

среды. Закрученный поток с большой скоростью распространяется в

пристеночной области рабочего участка 1, часть которого выходит через

дроссельный кран 5 с температурой торможения Т

>Т

. Возвратный поток

выходит со стороны улитки через диафрагму с температурой Т

<Т

. Между

потоками происходит обмен энергией, что ведет к дополнительному росту

температурного напора Т

-Т

. Таким образом, часть потока выходит горячим, а

возвратный поток - холодным.

Рис.6.12. Схема вихревого трансформатора тепла: 1 – рабочий цилиндрический канал с

гладкими стенками; 2 - тангенциальное сопло; 3 - входная улитка; 4 - диафрагма; 5 -

дроссельный кран (вентиль)

Вихревые трубы энергетически невыгодно использовать, когда

специально для получения холода и тепла необходимо применять компрессор.

Но если на производстве имеется отработанный газ с повышенным давлением,

то достигается энергосберегающий эффект за счет утилизации его

энергетического потенциала. Видно, что область применения вихревых

трансформаторов тепла ограничена.

В данном разделе рассмотрены принципы работы и области применения

некоторых трансформаторов тепла (энергетика, промышленность, сельское

хозяйство, быт и другие сферы деятельности человека). В настоящее время

наиболее распространенными являются компрессионные трансформаторы тепла,

так как для их работы используется электропривод. Применяются и другие типы

приводов компрессоров. Например, двигатели внутреннего сгорания. В

некоторых случаях сорбционные трансформаторы тепла могут оказаться более

предпочтительными. Например, при наличии высокотемпературных тепловых

отходов или при редуцировании избыточного давления энергоносителей,

участвующих в технологическом процессе. Имеются также и другие, менее

распространенные устройства трансформации тепла [26,27], которые нами не

рассматривались, но потенциально могут быть использованы для получения

холода и повышения потенциала теплоты.

Хол.

Сжатый

Горячий

1 5

3 4

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначены трансформаторы тепла?

2. Какие типы трансформаторов тепла Вы знаете и по какому принципу они

классифицируются?

3. Какие параметры характеризуют эффективность теплового насоса, холодильной

машины и комбинированного трансформатора тепла?

4. Объясните принцип работы компрессионного трансформатора тепла.

5. Объясните принцип работы абсорбционного трансформатора тепла.

6. Объясните принцип работы адсорбционного трансформатора тепла.

7. Объясните принцип работы вихревой трубы. Какой источник энергии необходим

для ее работы?

8. Приведите примеры использования трансформаторов тепла.

7. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ

Целью любого энергосберегающего проекта в области генерирования,

транспортировки или потребления энергии является получение прибыли за счет

более рационального и экономного использования энергии. Реализация проекта

требует затрат, или, другими словами, инвестиций. Инвестиции  это все виды

материальных ценностей, знания и другие средства, вкладываемые в экономику

с целью получения прибыли или определенного социального эффекта. В

зависимости от источника и характера вложений различают инвестиции

государственные, частные, иностранные, производственные. Последний тип

инвестиций реализуется за счет собственных средств организации.

Комплексный анализ проектов должен включать выявление не только

технической эффективности, но и экономической. Целесообразность проекта

будет определяться положительным эффектом этих двух составляющих анализа.

Ценность проекта равна выгоде от проекта за вычетом затрат на проект.

Познакомимся с основными понятиями и методами экономического анализа

инвестиционных проектов на основе анализа затрат.

Основные виды затрат  капительные и эксплуатационные. Капительные

затраты необходимы для подготовки и запуска проекта до начала

эксплуатационной фазы. Эксплуатационные затраты  издержки производства,

связанные с затратами на производство продукции, которые идут на

поддержание в рабочем состоянии машин, аппаратов, технического

оборудования, получение и преобразование энергии, оплату рабочих и

специалистов и т.д.

Типы инвестиционных проектов представлены на рис.7.1.

Инвестиционные вложения направляются на дополнительное приобретение или

на обновление. В первом случае они могут быть направлены на приобретение

нового оборудования, технологий с целью расширения производства. При этом

необходимо, чтобы они были энергоэкономичными. Кроме того, вложения

могут быть направлены на разработку новой продукции с меньшим

потреблением энергии на ее производство, оснащение электроприводов

пускорегулирующими устройствами с целью снижения потребляемой энергии и

на другие случаи. Наконец, налаживание нового эффективного производства

может быть достигнуто за счет слияния и поглощения других. Во втором случае

инвестиции направляются на модернизацию производства, когда устаревшее

оборудование и технологии заменяются новыми.

Рис.7.1. Типы инвестиционных проектов

К особенностям инвестиционных проектов относятся:

• затраты денежных средств, что требует обоснования прибыльности их

вложения;

• изменение с течением времени эквивалента стоимости денег, что ведет к

необходимости учета их временной ценности;

• влияние налога на доходы, на принятие решения о вложении денег.

При анализе инвестиционных проектов необходимо сопоставлять выгоды

и затраты. Для этого необходимо сравнивать два состояния: до реализации

проекта и после его внедрения.

Выгоды от энергосбережения после реализации проекта:

• уменьшение потребления энергии предприятием на единицу выпускаемой

продукции или услуг;

• снижение себестоимости продукции или услуг;

• как следствие  повышение уровня жизни работников предприятия.

Основные затраты включают:

• приобретение дополнительных средств производства;

• обслуживание этих средств;

• обучение персонала;

Инвестиционный проект

Дополнительное

приобретение

Обновление

(замена имеющихся средств

производства новыми)

Энергосберегающее

и другое

оборудование,

станки

Слияние и

поглощение фирм

для налаживания

нового производства

Разработка новой

продукции,

исследование,

компьютеризация

рабочих мест

• получение кредитов на финансирование проекта.

Выгоды и затраты появляются в различные периоды времени и

формируют поток денежных средств (рис.7.2) [35]. Предпочтительными

являются проекты, в которых затраты делаются позже, а выгоды получаются

раньше, так как ценность денег отличается в разные моменты времени.

Существует несколько широко распространенных показателей

экономической оценки инвестиционных проектов [36-39]:

Рис.7.2. Поток денежных средств во времени при реализации инвестиционного проекта

1. Период окупаемости (Т

ок

2. Учетная норма прибыли (УНП).

3. Чистая текущая ценность (ЧТЦ).

4. Внутренняя норма рентабельности (ВНР).

5. Индекс рентабельности (ИР).

6. Полные затраты.

Рассмотрим каждый из показателей в отдельности.

7.1. Период окупаемости

Период окупаемости - отрезок времени, необходимый для возмещения

первоначального объема инвестиций. Определение периода окупаемости

зависит от характера притока денежных средств. При равномерном ежегодном

притоке денежных средств период окупаемости равен отношению

первоначальных инвестиций И к ежегодному накоплению денежных средств П

за счет снижения затрат или прироста доходов:

ок

. (7.1)

Рассмотрим на примерах определение периода окупаемости проекта.

Пример 7.1. Стоимость инвестиций И=20000 у.е. Ежегодная сумма накоплений

за счет притока денежных средств П=4000 у.е. Определить период окупаемости.

Решение. Период окупаемости в соответствии с формулой (7.1) равен

Выгоды

Затраты

Время

ок

= 20000 у.е./4000 у.е. = 5 лет.

При неравномерном притоке денежных средств период окупаемости

определяется методом подбора.

Пример 7.2. Стоимость инвестиций И=4000 у.е. Приток денежных средств по

годам: 1-й год



400 у.е., 2-й год



800 у.е., 3-й год



1200 у.е., 4-й год



1600 у.е.,

5-й год



2000 у.е. Определить период окупаемости.

Решение. Период окупаемости проекта равен 4 годам (4000 у.е. = 400 у.е. +

800 у.е. + 1200 у.е. + 1600 у.е.).

При сравнении нескольких проектов выбирают тот, у которого период

окупаемости меньше.

Показатель периода окупаемости нагляден и характеризует

инвестиционный риск, но не определяет эффективность проекта в целом, так как

не учитывает приток денежных средств после окупаемости проекта. Он также не

учитывает временную ценность денег.

7.2. Учетная норма прибыли

Учетная норма прибыли  это отношение будущей годовой чистой

прибыли к совокупным или усредненным инвестициям. Чистая прибыль равна

накопленным за год денежным средствам за вычетом амортизационных

отчислений АМ. Тогда

%100

АМП

УНП

−

. (7.2)

На основе показателя УНП для внедрения выбирается проект с

наибольшей нормой прибыли.

Пример 7.3. Первоначальные инвестиции И=13000 у.е. Расчетный срок

амортизации Т=10 лет. Годовая сумма поступлений денежных средств П=2000 у.е.

Определить учетную норму прибыли.

Решение. Годовая сумма амортизационных отчислений АМ=И/Т=1300 у.е.

Амортизационные отчисления опережают постепенный износ фондов в процессе их

эксплуатации. Учетная норма прибыли проекта в соответствии с уравнением (7.2) равна

%4,5%100

у.е.13000

у.е.1300у.е.2000

−

УНП .

Средний объем инвестиций равен половине от первоначальных затрат. Тогда

%8,10%100

500у.е.6

у.е.1300у.е.2000

−

УНП .

Показатель учетной нормы прибыли прост в использовании и учитывает

фактор прибыльности. К недостаткам относится то, что он не учитывает

упущенную выгоду, временную ценность денег и использует учетно-расчетные

показатели вместо данных о потоках денежных средств.

7.3. Дисконтирование

Изменение ценности денег во времени характеризуется их возможностью

использования в будущем. Одну и ту же сумму денег можно инвестировать в

проект, причем с более ранним или поздним возвратом средств, или вложить

деньги в банк под проценты. В будущем после возврата денег их покупательная

способность будет отличаться.

Приведение разновременных экономических показателей к более раннему

моменту времени называется дисконтированием. Изменение текущей стоимости

денег характеризует коэффициент дисконтирования

()

(7.3)

где r – ставка (норма) дисконта, характеризует минимально потребную норму

прибыли; t - период шага расчета (t=0,1,2,...,Т); Т - горизонт расчета (расчетный

срок амортизации).

Ставка дисконта берется равной или несколько большей процента по

депозитам (вкладам). Более высокое значение принимается за счет

инвестиционного риска. В настоящее время среднемировая ставка дисконта

составляет 10%.

При анализе эффективности инвестиционных проектов необходимо также

принимать во внимание инфляцию. Одним из методов учета инфляции является

корректировка ставки дисконта с учетом индекса инфляции i [38]. В таком

случае номинальная ставка дисконта р будет определяться через обычную

ставку дисконта и индекс инфляции:

riirp

++=

. (7.4)

Последним членом в формуле (7.4) в виду его малости можно пренебречь.

7.4 Чистая текущая ценность

Чистая текущая ценность (ЧТЦ), или чистый дисконтированный доход

(ЧДД), представляет собой превышение текущей ценности (ТЦ) будущих

поступлений в стоимостном эквиваленте над суммой первоначальных

инвестиций (затрат) с учетом фактора времени

ИТЦЧТЦ

−=

. (7.5)

При равномерном поступлении денежных средств их текущая ценность равна

()

ТЦ А

=⋅ −

1 ,

(7.6)

где А - годовой объем поступлений.

Если величина ЧТЦ положительная, проект принимается, если

отрицательная - отклоняется.

Пример 7.4. Инвестиции, вкладываемые в энергосбережение, составляют

И=12950 у.е. при расчетном сроке амортизации Т=10 лет и годовом объеме

поступления денежных средств А=3000 у.е. Определить чистую текущую ценность при

норме дисконта r=0,12.

Решение. Коэффициент дисконтирования равен

()()

322,0

12,01

Текущая ценность составит

()

.е.у16950

12,0

322,01

3000

−

=−=

АТЦ 1

Чистая текущая ценность

.е.у 4000.е.у.е.у

=12950−16950=−=

ИТЦЧТЦ

Значение ЧТЦ



инвестиционный проект принимается.

Величина ЧТЦ показывает превышение выгод над затратами за весь

рассматриваемый период Т с точки зрения ценности денег в исходный момент.

Этот показатель нагляден, и учитывает временную ценность денег, и является

одним из важнейших критериев при принятии решения по проекту. Он входит в

стандартные функции прикладных экономических пакетов программ.

7.5. Внутренняя норма рентабельности

При определении ЧТЦ норма дисконта является в какой-то степени

неопределенной. Для проверки правильности ее выбора принимается показатель

внутренней нормы рентабельности (ВНР), или доходности (ВНД). ВНР

определяется как норма дисконта, при которой величина суммарных инвестиций

И равняется ТЦ будущих денежных средств или, другими словами, суммарные

выгоды от реализации проекта окажутся равными суммарным затратам

ТЦИ

(7.7)

или

ЧТЦ

(7.8)

Если норма дисконта будет равна ВНР, то прибыль от проекта окажется

нулевой. Если значение r

ВНР, то прибыль будет положительной. А в случае

ВНР от реализации проекта будет убыток. Можно сделать вывод, что ВНР

характеризует предельное значение нормы дисконта при взятии кредитов на

финансирование проекта. Это следует из рис.7.3, на который нанесена кривая,

характеризующая изменение ЧТЦ от нормы дисконта в соответствии с

уравнениями (7.5-7.6). В интервале

ВНРr <≤0

проект положителен, так как

ЧТЦ>0. При стремлении r к ВНР рентабельность проекта снижается.

Рентабельность проекта б выше, чем у проекта в. Наиболее выгодным является

проект a с нулевой ставкой дисконта.

Рис.7.3. Изменение чистой текущей ценности

Пример 7.5. Возьмем исходные данные из примера 7.4. Определить внутреннюю

норму рентабельности.

Решение. По определению

()

АИ −= 1

или

()













−=

АИ

Преобразуем последнее уравнение с одним неизвестным:

() ()













−=













−=

10T

1232,0

rr1

Полученное уравнение решается методом последовательных приближений:

=0,12; r

=0,157; r

=0,178; r

=0,187; r

=0,190; r

=0,191; r

=0,192; r

=0,192.

Окончательное решение: ВНР=0,192. Так как ВНР>0,12



проект следует принять.

Показатель ВНР учитывает временную ценность денег, широко

применяется и включен в библиотеки стандартных программ. Однако его

значение не всегда может быть достоверным при рассмотрении объемов

инвестиций по конкурирующим проектам. При значениях ВНР>70%

погрешность оценки становится очень большой.

7.6. Индекс рентабельности

Для достоверного сравнительного анализа конкурирующих разнородных

проектов предпочтительней использовать относительные показатели. Наиболее

широко применяется отношение суммарных дисконтированных выгод к

затратам. К таким показателям относится индекс рентабельности (ИР) как

ЧТЦ

ВНР