Новые пути решения проблем энергосбережения

Мероприятия по электросбережению

По степени затратности мероприятия по электросбережению можно разделить на три группы малозатратные, капиталоемкие и сопутствую­щие техническому прогрессу.

Малозатратные мероприятия по существу сводятся к наведению поряд­ка в использовании электроэнергии: устранение прямых потерь, своевремен­ный ремонт и наладка технологического оборудования, соблюдение энерго­экономных технологических режимов, улучшение организации производст­ва, сокращение: времени работы оборудования на холостых режимах, замена электродвигателей избыточной мощности;.оборудование потребителей счет­чиками электроэнергии и т.п.

Капиталоемкие: мероприятия, как правило, изначально направлены на электросбережение. Сопутствующие мероприятия выполняются⁴ в процессе технического перевооружения < потребителей, когда электросбережение является сопутст­вующим фактором- и выделение затрат на его осуществление условно и не имеет практического значения. К сопутствующим мероприятиям; относится также изменение структуры продукции и используемого сырья.

Экономия электроэнергии напрямую зависит от затрат на реализацию электросберегаюгцих мероприятий, но при этом может быть далеко не про­порциональна увеличению затрат. В табл. приведен ряд примеров по соотношению экономии электроэнергии и срока окупаемости проводимых мероприятий для разных групп электроприемников. Как правило, более до­рогие мероприятия дают относительно меньшую удельную экономию элек­троэнергии.

Таблица.

Экономия электроэнергии, ожидаемая в результате применения современной  технологии и практики ее использования

1) Регулирование напряжения и частоты на выводах промышленных электроустановок. Широкое применение получили полупроводниковые бес­контактные регуляторы и тиристорные регуляторы и преобразователи. Первая группа регуляторов отличается высоким КПД и надежностью, повы­шенным сроком службы и технологичностью конструкции, практически не­ограниченной частотой включений и безинерционностью, быстродействием и управляемостью. Тиристорные регуляторы и преобразователи технически являются статическими электромагнитными устройствами, преобразующими электроэнергию при помощи периодически повторяющихся процессов ком­мутации токов, протекающих через тиристоры. Регулирование выходных па­раметров осуществляется дискретно с конечным числом возможных значе­ний, определяемых как частотными характеристиками тиристоров, так и схемными решениями исполнительного органа преобразователя. Устройства высоко эффективны, срок их окупаемости в среднем не превышает трех лет.

2) Применение экономичных систем возбуждения синхронных двига­телей. Различают три вида возбуждающих устройств (ВУ): электромашин­ные, статические и бесщеточные. Электромашинные ВУ представляют собой генераторы постоянного тока, механически связанные с валом двигателя или приводимые во вращение асинхронным двигателем. Статические ВУ наибо­лее распространенные, их преимуществом является быстродействие и малая шумность. Бесщеточные ВУ не имеют скользящего контакта в цепи возбуж­дения, что дает им ряд преимуществ: возможность работы во взрывоопасных и химически активных средах, большая степень приспособленности к теле­управлению и автоматизации, отсутствие износа контактных колец и, как следствие, низкие эксплуатационные затраты.

3) Самозапуск электродвигателей является одним из наиболее эконо­мичных способов обеспечения устойчивости технологических процессов при кратковременных нарушениях электроснабжения.

4) Совершенствование конструкций зданий, в том числе применение новейших строительных материалов и технологий строительства позволяю­щее до 50% снизить потребление электроэнергии на освещение, вентиляцию, кондиционирование и отопление.

5) Замена механической обработки ковкой и штамповкой, а также точ­ным литьем. Изменение технологии металлообработки уменьшает объем ме­талла, снимаемого при обработке и сокращает удельный расход электроэнер­гии на 15-20%.

6) Модернизация движущего состава железных дорог (электровозов переменного тока) и применение рекуперативного торможения.

7) Повышение скорости резания на станочном оборудовании — меро­приятие, позволяющее при увеличении скорости с 50 до 200 м/мин снизить расход электроэнергии на 17%.

8) Сокращение числа припусков при прокате, позволяющее на 20-30% сократить удельный (на единицу продукции) расход электроэнергии.

9) Синхронизация асинхронных двигателей, являющаяся одним из спо­собов повышения их коэффициента мощности и КПД. Мероприятие наибо­лее эффективно для производств с широким распространением асинхронных двигателей с фазным ротором (метизные, горноперерабатывающие, калибро­вочные).

Перспективные объемы электросбережения от реализации мероприя­тий 1-4 (в том числе с учетом замены, двигателей с завышенным значением номинальной мощности)

10) Внедрение новых технологий в электротермических процессах. Наи­более масштабными в плане потребления электроэнергии электротермиче­скими технологиями являются: электросталеплавильное производство; руд- нотермическое производство; термообработка и нагрев металлов в машино­строении и металлообработке.

• На сегодняшний день самыми эффективными мероприятиями в этой об­ласти, перспектива электросбережения от проведения которых являются:
• переход к индукционному способу термообработки деталей и их закалке токами высокой частоты, позволяющий сократить расход электроэнергии в 2­3 раза по отношению к традиционному способу термообработки металла в печах сопротивления;
• повышение удельной мощности электротермического оборудования, обес­печивающее рост производительности печей, повышение их КПД и соответ­ственно - снижение до 20% удельного расхода электроэнергии на единицу продукции;
• совершенствование существующих и внедрение современных систем ав­томатического управления режимами плавки, сокращающих продолжитель­ность вспомогательных операций, оптимизирующих термический процесс и позволяющих достичь до 15% экономии электроэнергии;
• внедрение технологии внепечной обработки стали, комплекс достаточно дорогостоящих мероприятий, позволяющих снизить расход электроэнергии на 25%;
• использование новых теплоизоляционных материалов, обеспечивающих сокращение потерь теплоты, составляющих около 48% всей потребляемой электроэнергии, через поверхность электропечей;
• перевод дуговых сталеплавильных печей на постоянный ток;
• утилизация тепла - высвобожденной химической энергии, соизмеримой с затраченной.

11) Замена асинхронных двигателей синхронными, имеющими на 1-3% более высокий КПД.

12) Установка ограничителей холостого хода на станках и технологи­ческом оборудовании.

13) Рационализация структуры, режимов и эксплуатации осветитель­ных установок. На цели освещения расходуется около 12% всей потребляе­мой в стране электроэнергии [9] (примерно 100 млрд. кВт-ч). Энергетическая эффективность и срок службы различных источников света резко различают­ся, например разрядные лампы за период своей работы вырабатывают в 50­100 раз больше световой энергии на 1 Ватт потребляемой мощности по срав­нению с лампами накаливания. Поэтому переход на экономичные источники света может дать существенную экономию электроэнергии. В частности, за­мена ламп накаливания на лампы ДРЛ позволяет достичь экономии электро­энергии в среднем на 41%, а при их замене на дуговые натриевые лампы ДНаТ, экономия может составить 57%. Источником света нового поколения можно считать люминисцентные лампы уменьшенного диаметра со световой отдачей до 104 лм/Вт и величиной снижения светового потока за десять тысяч часов работы не более 5%.

В целом по России парк установленных светильников базируется на неэкономичных лампах накаливания, а доля световой энергии от разрядных ламп не превышает 65%, что существенно ниже показателей развитых зару­бежных стран (например, 90% в Германии).

Эффективным электросберегающим мероприятием является внедрение светильников с применением зеркальной или призматической оптики.

Содержание светильников и оконного остекления в чистоте может дать ощутимую экономию электроэнергии — в зимнее время продолжительность горения ламп снижается на 15%, а летом на 90%.

Применение дистанционных регуляторов освещения позволяет экономить до 15% электроэнергии.

14) Повышение КПД технологического процесса электролиза и совер­шенствование систем электроснабжения электролизеров в производстве цветных металлов, осуществляемое путем модернизации или замены преоб­разовательных агрегатов, замены самообжигающихся электродов на предва­рительно обожженные, усиления ошиновки электролизеров, использования современных теплоизоляционных материалов, внедрения автоматизирован­ных преобразовательных тиристорных систем (САПТ), обеспечения мини­мального искажения формы кривой напряжения и применения методов регу­лирования, обеспечивающих высокий коэффициент мощности.

15) Модернизация вентиляционных систем за счет применения венти­ляторов с более высоким КПД без механических передач и снабженных ав­томатическим управлением. Мероприятие позволяет экономить до 25% рас­ходуемой на вентиляцию электроэнергии.

16) Оптимизация насосного парка в системах водоснабжения, в частно­сти замена на насосы с более высоким КПД, подбор мощности электродвига­телей, внедрение систем автоматического управления, мембранных расшири­тельных баков-аккумуляторов, предотвращение холостого хода и т.д.

17) Отказ от использования в приводах технологического оборудова­ния сжатого воздуха в пользу электропривода. В среднем экономия электро­энергии, за счет снижения ее расхода на питание компрессорных станций, обладающих низким КПД, может составить 7-10%.

18) Применение современных подшипников и высокоэффективных смазок на электротранспорте, сокращение потерь в контактных сетях.

19) Использование современных аккумуляторных батарей и зарядных устройств, сокращающих в 2-3 раза потери электроэнергии при перезаряде в напольном электротранспорте (электрокары, тележки, электромобили и т.п.).

20) Применение менее электроемких технологий нефтегазодобычи, на­пример с использованием закачки воды в пласт.

21) Применение магнитного материала из спеченного кремнистого же­леза вместо электротехнической стали в трансформаторах малой мощности снижающее металлоемкость изделий в среднем на 22% и в дальней­шем сокращающее электрические потери на 20%.

22) Совершенствование технологии дорожного ремонта и строительст­ва путем применения осветленных дорожных покрытий, обеспечиваю­щих повышение коэффициента использования уличных светильников на 60% по сравнению с обычными шероховатыми и на 40% по сравнению с гладкими асфальтобетонными покрытиями. Для влажного состояния покрытий пре­имущества осветленных еще весомее по сравнению с традиционными. Особо эффективным является применение осветленных покрытий в тоннелях с ис­кусственным освещением. Так, удорожание во въездной зоне транспортного тоннеля верхнего, осветленного, слоя составит менее стоимости пяти тон­нельных светильников ЖПУ 05-400-001 или 12 светильников ЖСУ 22-400­001. Между тем осветленное покрытие позволит за срок своей службы только на одной въездной зоне тоннеля получить экономию электроэнергии не ме­нее 1 млн кВт-ч.