ИНФОРМАЦИЯ ОТ ПРОФЕССИОНАЛОВ

Мнение

Историческая развилка. Будет ли развиваться возобновляемая энергетика в России России предстоит выбрать путь технологического развития энергетики на десятки лет вперед


Сегодня ведется широкая дискуссия по выбору дальнейшего пути развития электроэнергетической системы страны. Более 30% функционирующих энергоблоков тепловой генерации имеет возраст более 40 лет, и за горизонтом 2021 года большая часть из них должна быть выведена из эксплуатации, что уменьшит существующий резерв мощности. В целях поддержания дальнейшего надежного обеспечения потребителей электроэнергией и теплом было принято важное решение по созданию новой программы «ДПМ модернизация старых энергоблоков».

Вместе с тем рассматривается и вопрос дальнейшего создания новых генерирующих мощностей на основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и определения мер их поддержки. Однако из-за недостаточной статистики по работе такого рода объектов в составе энергосистемы не до конца определен допустимый предельный объем установленной мощности ВИЭ. Перед государством сейчас стоит непростая проблема — грамотно распределить инвестиционный ресурс для обеспечения дальнейшего надежного функционирования и развития российской энергетики. И стратегическое решение о поддержке генерации на основе ВИЭ будет важным шагом в сторону интенсивного экономического развития энергетической отрасли.

Опрос

Исполнение 261-ФЗ - это:

 формальность
 шаг к повышению энергоэффективности
 планирую исполнить до конца года
 исполню, когда выпишут предписание
 мне это не знакомо
 меня это не коснётся

  

Справочник

Энтальпийный и эксергетический анализ


Они также позволяют определенно выявить участки процесса, где имеется потенциал энергосбережения. Информация, полученная при помощи этих методов, может быть использована в качестве исходного материала для других инструментов анализа и представления данных

Выполнение этих видов анализа включает следующие шаги:

1. Следует точно определить границу анализируемой системы (всего предприятия или его части).

2. Необходимо выполнить декомпозицию системы на компоненты, соединяемые материальными и энергетическими потоками. Степень декомпозиции определяется необходимой степенью детальности анализа, а также доступной информацией.

3. Следует определить термодинамические характеристики потоков: массовый расход, давление, температуру, состав, мощность на валу, поток тепла и т.д. При анализе существующей системы для получения этой информации проводятся измерения, а при проектировании нового объекта используется моделирование.

4. После того, как получены необходимые данные по всем потокам, можно определить их энтальпию и эксергию.

5. На основе потоков энтальпии и эксергии можно определить другие характеристики, например, потери энергии в различных компонентах, степень необратимости процессов, КПД; кроме того, потоки могут быть графически представлены на диаграммах Сэнки (энергия) или Грассмана (эксергия).

6. Соответствующий анализ и построение балансов могут выполняться в реальном времени с заданной периодичностью, а информация о «затратах эксергии» может использоваться для выявления отклонений производственного процесса от заданных условий.

7. Наконец, можно установить взаимосвязь между термодинамическими и экономическими характеристиками производства, поскольку любые затраты, вызванные неэффективностью или неадекватным функционированием какой-либо технологической подсистемы, имеют две стороны: количество затраченных ресурсов и финансовые средства, необходимые для компенсации этих затрат. Соответствующий подход применительно к энергетическим ресурсам называется «термоэкономика».

Как видно из этого краткого описания, энергетический и эксергетический анализ могут выполняться параллельно, для одних и тех же производственных единиц, и на основе одних и тех же данных. Однако эксергетический анализ, несмотря на то, что он более сложен и реже применяется, является более полезным, поскольку он позволяет выявить больше возможностей для энергосбережения.

Энергия является консервативной величиной, которая не может создаваться или уничтожаться. Поэтому энергетический анализ может выявить лишь потери энергии через границы системы (потери тепла, энергия отходящих газов и т.д.). Однако при всяком преобразовании энергии ее качество (способность быть превращенной в полезную работу) снижается, хотя количество энергии остается неизменным. Эксергия является мерой, учитывающей качество энергии. Электрическая или механическая энергия являются формами энергии высокого качества, и их вклад в эксергию системы равен полному количеству энергии в этих формах. С другой стороны, эксергия массы воды, температура которой превышает температуру окружающего воздуха на 20.C, составляет незначительную часть общей тепловой энергии этой воды. Содержание эксергии (выражаемое тех же единицах, что и количество энергии) характеризует максимальную способность энергии данного потока к преобразованию в другие формы энергии или полезную работу. Вследствие этого эксергия не является консервативной величиной. Общая эксергия входных потоков любого установившегося процесса всегда превышает общую эксергию выходных потоков. Эта разница является мерой термодинамической необратимости процессов, а ее количественное определение в процессе эксергетического анализа позволяет установить, где теряется качество энергии (и, как следствие, где существуют возможности для энергосбережения).

В качестве примера рассмотрим котел, производящий пар низкого давления для определенного технологического процесса. По результатам энергетического анализа может оказаться, что энергетический КПД котла достигает 85 %, и, следовательно, котел является весьма эффективным устройством. Однако поскольку энергия, содержащаяся в паре низкого давления, характеризуется низким качеством, может выясниться, что эксергетический КПД котла не превышает 25%. Эта величина указывает на значительный потенциал энергосбережения, который может быть реализован в результате замены котла теплоутилизационным парогенератором системы когенерации. В такой системе часть энергии горячих газов, образующихся при сжигании топлива, расходуется на приведение в движение турбины, производящей высококачественную энергию. Парадоксальным образом, чем ниже качество энергии, производимой устройством, тем больший энергетический КПД может быть достигнут при эксплуатации такого устройства. При этом величина эксергетического КПД, учитывающего качество производимой энергии, соответствует здравому смыслу.

Данные типы анализа позволяют выявить участки технологического процесса, характеризующиеся наибольшими потерями энергии и эксергии, и обладающие наибольшим потенциалом энергосбережения. Поскольку эксергия потока определяется целым рядом его характеристик, эксергетический анализ может использоваться и для выявления участков, на которых образуется загрязнение окружающей среды, а также количественной оценки этого загрязнения.

Важнейшим условием применения данных методик является наличие информации о материальных и энергетических потоках в системе. Для действующих предприятий такая информация может быть получена посредством измерений, а для проектируемых – при помощи моделирования. Недостаток фактической информации может ограничивать степень детальности анализа.

Область применения

Понятие эксергии используется в различных ситуациях для выявления непроизводительного использования природных.

Данные методики могут применяться для анализа любых тепловых систем. Их важным преимуществом является то, что они допускают непосредственное сравнение различных предприятий. Более того, в эксергетическом анализе имеется абсолютная точка отсчета: идеальная система, в которой отсутствуют потери эксергии.

Описанные подходы могут использоваться для анализа характеристик действующего производства на основе данных измерений и сопоставления этих характеристик с проектными значениями. Кроме того, на этапе проектирования эти методики могут использоваться для оценки альтернатив и возможных усовершенствований предлагаемого процесса.

Тем не менее, к настоящему времени концепция эксергии получили лишь ограниченное применение в практике бизнеса. Например, в Нидерландах эта концепция используется инженерными подразделениями таких крупных компаний, как Shell, Dow Chemical, Unilever, DSM, AKZO NOBEL и т.д., а также некоторыми крупными инженерными компаниями. Было проведено несколько исследований, посвященных применению эксергетического анализа в практике компаний. По данным этих исследований, эксергетический анализ позволяет компаниям получить ценную информацию, но требует много времени; кроме того, существует немного доступных данных, с которыми можно было бы сравнивать полученные результаты. Например, недостаток данных затрудняет сравнительный анализ эксергетических КПД. Существует специализированное коммерческое ПО для расчета эксергии, использующее данные о технологических потоках из программного пакета для описания схем технологических процессов и позволяющее значительно ускорить соответствующий анализ. Однако стоимость указанного пакета высока, и его приобретение может быть оправданным лишь для немногих компаний.

Большинство малых и средних компаний не используют подобное ПО в силу его высокой стоимости, недостатка обладающего соответствующей квалификацией персонала, а также степени точности исходных данных, необходимой для работы таких программ. С учетом потребностей малого и среднего бизнеса был разработан альтернативный подход к эксергетическому анализу, который в настоящее время продолжает развиваться.

Экономические аспекты

Эксергетический анализ имеет репутацию дорогостоящей и сложной в применении методологии. Однако при наличии необходимой информации о характеристиках технологических потоков (что имеет место во многих случаях), энергетический и эксергетический анализ могут быть выполнены с незначительными затратами. Существует несколько программных инструментов для этих типов анализа, интегрированных с пакетами для работы со схемами технологических процессов. С помощью этих пакетов анализ может быть выполнен быстро и эффективно. Потери эксергии указывают на участки процесса, обладающие наибольшим потенциалом экономии (материалов, энергии и, как следствие, финансов). Затраты на проведение эксергетического анализа начинаются с уровня 5 тыс. евро. Для небольших проектов анализ может выполняться вручную, однако практическая полезность такого анализа ограничена. В настоящее время разрабатывается новая методология – т.н. эксергетическое сканирование, адаптированная к потребностям малого и среднего бизнеса.

По материалам "Справочного документа по наилучшим доступным технологиям энергоэффективности"



Назад в раздел