Володин В.И Энергосбережение

Подождите немного. Документ загружается.

отношение всей ТЦ будущих денежных поступлений к величине

первоначальных инвестиций:

ТЦ

ИР =

. (7.9)

Если индекс рентабельности больше единицы  проект принимается.

Выгоды преобладают над затратами. С помощью этого показателя все варианты

проектов приводятся в общему основанию независимо от размера

капиталовложений.

В соответствии с данными примера 7.4

.31,1

у.е.12950

у.е.16950

ИР

Индекс рентабельности больше единицы



проект прибыльный.

На основании индекса рентабельности определяется рейтинг

конкурирующих между собой проектов. Чем больше значение ИР, тем выше

рейтинг проекта, и он является предпочтительным перед остальными.

Однако могут встретиться взаимоисключающие проекты. В этом случае

принятие одного из многих проектов автоматически исключает из рассмотрения

остальные. Причинами такого состояния могут быть:

• различные сроки амортизации проектов;

• отличающиеся объемы инвестиций;

• различные направления потоков денежных средств во времени.

Анализ таких проектов можно проводить, рассматривая зависимость

изменения ЧТЦ от нормы дисконта. В качестве примера на рис.7.4 представлена

ситуация взаимоисключающих проектов. В точке пересечения кривых,

характеризующих эффективность двух проектов, норма дисконта r=15%. В связи

с этим при r<15% предпочтительней проект 1, а при r>15% - проект 2. Таким

образом, выбирается проект с наибольшим значением ЧТЦ.

Рис.7.4. Изменение ЧТЦ во взаимоисключающих проектах

ЧТЦ,

у.е.

r, %

100

-20

5101520

Проект 1

Проект 2

7.7. Полные затраты

В некоторых случаях для определения ценности проекта используются

лишь данные о затратах. Они применяются для сопоставляемых проектов с

идентичными выгодами в энергетике на основе затратного показателя -

стоимости единицы генерируемой энергии. Критерием выбора проекта является

наименьшее значение удельных затрат или стоимости энергии. При этом полные

затраты определяются с учетом временной ценности денег и разновременности

затрат.

Например, для начисления издержек, связанных с производством

электроэнергии, используется метод годовых затрат [39].

эл

С ++

+⋅

, (7.10)

где С

эл

- стоимость электроэнергии, млн. у.е./кВт⋅ч; И – удельные инвестиции,

у.е./кВт; Q

- постоянные затраты на эксплуатацию и ремонт, у.е./кВт; r - норма

дисконта; Т - расчетный срок амортизации станции, годы; Q

- переменные

эксплуатационные затраты и ремонтные издержки, млн. у.е./кВт⋅ч; С

- стоимость

топлива, млн. у.е./кВт⋅ч; h – количество времени эксплуатации станции в год, ч.

Производители продукции, товаров и услуг облагаются различными

видами налогов. Например, налогом с оборота, на добавленную стоимость. В

реальных случаях на показателях будущих инвестиционных проектов будет

сказываться и уплата налогов. В большинстве случаев после уплаты налогов

показатели проектов, связанные с их выгодой, ухудшаются и лишь в некоторых -

улучшаются. Налогооблагаемая база на чистый доход с учетом износа может

снижаться в зависимости от метода начисления износа.

Каждый из рассмотренных показателей оценки эффективности

инвестиционных вложений дополняет друг друга и позволяет взглянуть на

проект со всех сторон. Поэтому в технико-экономических обоснованиях или

бизнес-планах должны быть представлены и исследованы различные показатели,

которые за счет разносторонности содействуют внутренней убежденности лиц,

дающих заключение о проекте и принимающих окончательное решение, в

обоснованности того или иного положения. Совокупность использования

разнообразных показателей означает подготовку решения.

Контрольные вопросы

1. Что такое инвестиции? Какие виды инвестиционных проектов Вам известны?

2. Назовите показатели экономической эффективности инвестиционных проектов?

3. Как определяется срок окупаемости?

4. Как определяется учетная норма прибыли?

5. Что такое дисконтирование и норма дисконта?

Потери электроэнергии

Неизбежные

потери

Дополнительные

потери

Несовершенство системы

электроснабжения

Передача реактивной мощности

Технологические потери

Ухудшение качества электроэнергии

Недостатки в организации производства

Рис.8.1. Схема потерь электроэнергии на

предприятии

6. Как определяются текущая и чистая текущая ценность денег?

7. Что такое и как определяется внутренняя норма рентабельности?

8. С помощью какого показателя можно выбрать наиболее выгодный инвестиционный

проект из нескольких альтернативных?

9. В каких случаях применяется показатель полных затрат?

10. Что является причиной появления взаимоисключающих инвестиционных проектов?

8. ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Электричество является наиболее удобным и широко распространенным

видом энергии. В Беларуси его получают путем преобразования первичной

энергии топлива, а также закупают за рубежом. При генерировании

электричества приблизительно лишь треть первичной энергии преобразуется в

электроэнергию. Поэтому проблема ее эффективного использования является

актуальной. Имеются законодательные акты, регулирующие потребление

электроэнергии нормированием и использованием гибких тарифов [40].

Превышение потребления электроэнергии сверх нормы, использование ее на

отопление влечет оплату по более высоким расценкам.

Электричество применяется

для освещения, для электроприводов

в системах сжатого воздуха, венти-

ляции, теплоснабжения и водоснаб-

жения, в электротермических уста-

новках, технологических процессах

различных производств, электрон-

ных приборах и для питания быто-

вых электроприборов. В процессе

транспортировки, распределения и

потребления электроэнергии имеют

место ее непроизводительные по-

тери, как неизбежные, так и допол-

нительные. Причины дополнитель-

ных потерь электроэнергии пред-

ставлены на рис.8.1 [41].

8.1. Освещение

Освещение используется во всех сферах деятельности человека. В

промышленности на освещение в среднем расходуется до 10% потребляемой

электроэнергии. В сфере услуг и развлечений этот показатель может достигать

25%. Основными элементами системы освещения, определяющими ее

эффективность, являются осветительные приборы (светильники), включающие

источники света и арматуру. Осветительные приборы характеризуются

потребляемой мощностью, световым потоком и освещенностью поверхности.

Световой поток Ф равен энергии, излучаемой источником и переносимой

сквозь поверхность за единицу времени. Световой поток измеряется в люменах

(лм). Освещенностью поверхности Е называют отношение приходящегося на нее

светового потока к ее площади S:

dФ

E =

. (8.1)

Освещенность измеряется в люксах (лк).

Эффективность светильников характеризуется световой отдачей Н,

которая определяется как отношение освещенности (светового потока) к

потребляемой мощности и измеряется в лк/Вт (лм/Вт). В различных

литературных источниках данные по световой отдаче представлены в лм/Вт или

лк/Вт. На практике удобней выражать светоотдачу в лк/Вт, так как освещенность

непосредственно измеряется с помощью люксметра.

Источники света также характеризуются равномерностью распределения

светового потока на освещенную поверхность, что определяет качество

освещения, которое связано с показателем дискомфорта. От качества освещения

в значительной мере зависит эффективность выполнения работы.

Показатель дискомфорта  характеристика качества освещения,

определяющая дополнительную напряженность зрительной работы, вызванной

разницей яркостей одновременно видимых поверхностей. Другими словами,

показатель дискомфорта ∆  это отношение разности средней

минимальной Β

min

яркостей к средней яркости:

%.100

min

⋅

−

=∆

(8.2)

Для учебных заведений допускаемый показатель дискомфорта равен 40%.

В настоящее время выпускаются различные источники света,

характеристики которых приведены в табл.8.1. Из приведенных данных видно,

что лампы накаливания по своей эффективности в 2 и более раз ниже, чем

остальные. Возможности экономии энергии определяются выбором источников

света. Обычные лампы накаливания, работающие более 4000 ч в год, лучше

заменить на более эффективные, т.к. они потребляют в 6 раз больше

электроэнергии, чем, например, люминесцентные лампы.

Замена существующих источников света с суммарным годовым

потреблением электроэнергии W

(кВт⋅ч/год) более эффективными источниками

позволяет получить экономию энергии

)КК1(WW

элисг

−=∆

, (8.3)

где К

ис

=Н/Н

– коэффициент эффективности замены источника света; К

эл

–

коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока лампы в течение

срока службы; Н – светоотдача существующего источника света; Н

–

светоотдача предлагаемого для установки источника света.

Таблица 8.1

Характеристики источников освещения [42]

Светоотдача, лм/Вт

Тип источника света

Марки

ровка

диапазон обычная

Коэффици

ент запаса,

эл

Срок

службы,

Лампы накаливания ЛН 8-18 12 1,1 1000

Галогенные лампы накаливания КГ 16-24 18 1,1 2000

Ртутно-вольфрамовые лампы РВЛ 20-28 22 1,2 6000

Ртутные лампы высокого

давления

ДРЛ 36-54 50 1,3 12000

Натриевые лампы высокого

давления

ДНаТ 90-120 100 1,3 12000

Металлогалогенные лампы

высокого давления

ДРИ 70-90 80 1,3 12000

Люминесцентные лампы

низкого давления

ЛБ 60-80 70 1,3 10000

Люминесцентные лампы

низкого давления с улучшенной

цветопередачей

ЛБЦТ 70-95 90 1,25 10000

Компактные люминесцентные

лампы низкого давления

КЛ 60-70 67 1,25 9000

Натриевые лампы низкого

давления

ДНаО 120-180



1,3 12000

Кроме замены источников света, имеются и другие способы повышения

экономии энергии при использовании осветительных установок. Экономия

электроэнергии зависит от сочетания и размещения источников света и

светильников. Использование одной более мощной лампы накаливания или

люминесцентной позволяет уменьшить потребление энергии без снижения

освещенности. Например, четыре люминесцентные лампы по 20Вт дают две

трети светового потока, который можно получить от двух ламп по 40Вт.

Эффективным является пакетный способ размещения светильников

вместо линейного. При линейном способе осветительная арматура располагается

в виде отдельных линий, а при пакетном  над рабочим местом располагают

несколько светильников. Практика показала, что один и тот же уровень

освещенности рабочего места при пакетном способе поддерживается в 2 раза

меньшим числом светильников. Использование комбинированного общего и

местного освещения, искусственного и естественного освещения позволяет

уменьшить потребление электроэнергии. В соответствии с ограничениями по

дискомфортности освещения нельзя использовать только местное освещение

рабочих мест. Оно должно обязательно дополняться общим с пониженной

освещенностью. Регулярная протирка остекления позволяет снизить

продолжительность горения ламп при двухсменной работе предприятия на 15%

в зимнее время и на 90%  в летнее.

При отсутствии необходимости в освещении его следует отключать, что

уменьшает затраты электроэнергии. Для этих целей применяются

автоматизированные системы управления освещением на основе программного

управления или уровня освещенности. Кроме этого, целесообразно использовать

зональные выключатели для рационального управления несколькими

источниками света из разных мест. Системы регулирования и управления

освещением позволяют сократить потребление электроэнергии на 5-15%.

Большое значение имеют условия эксплуатации и плановые ремонты,

предусматривающие своевременные осмотры, чистки, замены ламп и

комплектующих. Замена обычных балластных токоограничивающих

сопротивлений на электронные высокочастотные позволяет снизить

потребление электроэнергии в люминесцентных лампах до 25-30%. Регулярная

чистка ламп и замена их после нормативного срока службы увеличивает

световую отдачу на 15-20%.

Рис.8.2. Светоотдача и годовое потребление электроэнергии осветительными

приборами: а – без отражателя с двумя лампами; б – с отражателем с двумя лампами;

в – с отражателем с одной лампой

Замена светильников  наиболее эффективное комплексное мероприятие,

включающее замену источников света, расположение мест освещения и в целом

повышающее КПД использования электроэнергии на освещение. Например,

переход на светильники с эффективными отражателями позволяет снизить

потребление энергии до 50%, т.е. отказаться от половины используемых ламп

(рис.8.2). Использование компактных люминесцентных ламп (КЛ) в местах

общего пользования по сравнению с лампами накаливания приводит к

уменьшению потребления энергии в несколько раз. Однако при этом надо

а) б) в)

Н=100%

=100%

Н=200%

=100%

Н=100%

=50%

обращать внимание на правильную установку КЛ, так как в отличие от ламп

накаливания они обладают направленным световым потоком.

8.2. Электропривод

Электропривод служит для преобразования электрической энергии в

механическую. В промышленности электропривод является основным

потребителем электроэнергии, на долю которого приходится до 60% ее

потребления [43]. Особенностью электропривода является то, что цена

электроэнергии, расходуемой ежегодно средним двигателем, в пять раз

превышает цену самого двигателя. Это является мощным толчком для

энергосбережения.

Парк электроприводов в подавляющем большинстве составляют

нерегулируемые трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым

ротором. Лишь 5-10% электроприводов являются управляемыми и используются

в установках со сложными технологическими процессами. В промышленности

до 60% энергопотребления приходится на привод центробежных механизмов:

насосов, компрессоров, вентиляторов.

Рассмотрим основные подходы для повышения эффективности

элетроприводов. Мощность двигателя должна соответствовать нагрузке. Если

двигатель перегружен, он быстро выходит из строя, если недогружен -

снижается его КПД и cosϕ. При загрузке менее 45%, его следует заменить, при

загрузке более 70% замена нецелесообразна, в остальных случаях для его

замены требуется серьезный экономический анализ.

Использование более качественных конструкционных материалов в

статорах и роторах уменьшит постоянную составляющую активных потерь на

2-5%. Энергетически эффективные двигатели дают наибольший выигрыш при

70%-ной нагрузке. Их стоимость во многих случаях не превышает цену

обыкновенных моторов.

В случае переменной нагрузки или частых простоев электродвигателей

следует применять системы управления. Рассмотрим принципы управления на

примере приводов центробежных механизмов. Управление может

осуществляться дросселированием, отключением-включением и пуско-

регулирующими устройствами. Эффективность данных систем управления

показана на рис.8.3 [44]. Видно, что за любой одинаковый интервал времени

процесса регулирования возможное снижение потребления электроэнергии

относительно исходной номинальной мощности двигателя, будет минимальным

при управлении дросселированием и максимальным при использовании

пускорегулирующих устройств.

Рис.8.3. Эффективность способов регулирования производительности центробежных

механизмов

Небольшая эффективность регулирования дросселированием объясняется

тем, что изменение расхода рабочего вещества должно быть скомпенсировано

потерями в системе. При уменьшении расхода до нуля будет потребляться более

половины номинальной мощности (рис.8.4).

Рис.8.4. Зависимость мощности, потребляемой электродвигателями центробежных

механизмов, от расхода рабочей среды при регулировании дросселированием (1) и

изменением частоты вращения (2)

Второй способ регулирования отключением-включением не всегда

применим, особенно при частом изменении нагрузки, так как по регламенту

двигатели в течение суток могут запускаться и останавливаться ограниченное

число раз из-за электродинамических и тепловых перегрузок. Например, для

синхронных электродвигателей типа СТД  один раз. Частое отключение

механизмов снижает их ресурс работы и увеличивает вероятность выхода из

0 20406080100

100

Мощность

Расход

50 100

Время, %

Мощность, %

100

Дросселирование

Включение/отключение

Регулирование частоты

25 75

строя. В настоящее время эта проблема преодолима с помощью электронных

тиристорных устройств «плавного» пуска, которые минимизируют пусковой

ток. В процессе пуска двигатель разгоняется от пускового устройства. При

достижении частоты вращения, близкой к номинальной, двигатель

переключается и работает от сети. Такие устройства применяются для пуска

синхронных и асинхронных двигателей.

Наиболее эффективным способом регулирования является изменение

частоты вращения, что обеспечивает согласованность работы электродвигателя

и нагрузки с практически постоянным КПД при значительном снижении

потребляемой мощности по сравнению с дросселированием. Частота вращения

двигателя меняется в зависимости от сигнала, вырабатываемого

технологическим регулятором или задаваемого программно. Для регулирования

в настоящее время используются электронные преобразователи частоты с

системой микропроцессорного управления. Эти системы эффективны на стадии

модернизации и вытесняют ранее применявшийся регулируемый электропривод

постоянного тока. Их стоимость составляет 130-150 $ USA/кВт в диапазоне

наиболее распространенных мощностей 11-37 кВт [44]. При внедрении

регулируемого электропривода достигается экономия энергии: 50% для

вентиляционных систем, 25% для насосов; 30% для воздуходувок и

вентиляторов и 40-50% для компрессоров. В случаях, когда регулирование

непрерывной производительности не требуется, более рационально

использовать устройства плавного пуска, так как они проще, дешевле и имеют

малые габариты.

Мощность потребления энергии электродвигателями центробежных

механизмов определяется формулой

321

ηηρη

∆

(8.4)

где ∆Р - потери давления в сети, Па; G - массовый расход, кг/с; ρ - плотность,

кг/м

; η

,η

- КПД соответственно двигателя, передачи и центробежного

механизма (насоса, компрессора или вентилятора).

Основными направлениями снижения потребления энергии

электродвигателями является применение регулируемого электропривода и

устройств «плавного пуска», тщательный подбор двигателя по мощности в

соответствии с нагрузкой.

8.3. Электротермические установки

Электротермические установки (ЭТУ) служат для преобразования

электрической энергии в теплоту, которая используется для обработки сырья,

материалов и изделий. Они классифицируются по принципу работы на печи и

установки нагрева сопротивлением, индукционного и диэлектрического нагрева,

печи электродугового нагрева и установки плазменного, лучевого и лазерного

нагрева [1]. Для примера на рис.8.5 представлены схемы широко используемых

печей и установок нагрева сопротивлением. К этому типу установок также

относятся сушильные установки с электронагревом.

Рис.8.5. Печи и установки нагрева сопротивлением [1]: а – печь среднетемпературная

косвенного нагрева; б – установка прямого нагрева; в – печь с жидким теплоносителем;

г – установка электрошлакового переплава; д – установка инфракрасного нагрева; е –

печь низкотемпературная с калорифером; 1 – нагреватель; 2 – установка инфракрасного

нагрева; 3 – футеровка; 4 – тепловой поток; 5 – контакты; 6 – электроды; 7 – корпус; 8 –

расплав соли; 9 – переплавляемый электрод; 10 – шлак; 11 – расплавленный металл; 12

– слиток; 13 – кристаллизатор; 14 – отражатель; 15 – излучатель; 16 – газовый поток; 17

- вентилятор

Электрическая мощность Р электропечей равна полезному тепловому

потоку, требуемому для нагрева обрабатываемого материала. Установленная

мощность печи обычно выше. Она равна

тэ

уст

ηη

, (8.5)

где k=1,1-1,6 – коэффициент запаса мощности печи, учитывающий увеличение

тепловых потерь в процессе эксплуатации, колебание напряжения сети, старение

нагревателей, необходимость форсированного нагрева; η

и η

– электрический и

тепловой КПД. Коэффициент запаса зависит от типа ЭТУ и ее мощности. Самым

высоким КПД обладают печи и установки нагрева сопротивлением с η

=0,9-1,0 и

=0,7-0,9.

Во многих процессах ЭТУ незаменимы. Например, при получении чистых

материалов. Они позволяют легко поддерживать необходимую температуру и