Современные требования к энергетической эффективности относятся уже не просто к повышению ее значения, а к постоянному увеличению темпов этого повышения. Сегодня тема энергоэффективности – это вопрос конкуренции стран на мировом рынке, вопрос внедрения современных технологий, модернизации, экологии, образа жизни и мышления каждого потребителя.
Энергоёмкость ВВП РФ
На рис. 1 представлено сравнение энергоемкости ВВП РФ с другими странами. Несмотря на активизацию работы в направлении энергосбережения, сохраняется значительное отставание от развитых стран. Лидерами по показателям энергоемкости ВВП являются европейские страны, США и Канада.
Кардинально повысить эффективность использования энергии и снизить энергоемкость мирового ВВП к 2050 году на 50% – такую задачу в июле 2010 г. на Генассамблее ООН в Нью-Йорке поставил ее глава Пан Ги Мун. Амбициозные цели на этот счет уже наметили для себя многие страны. Так, ЕС планирует снизить энергоемкость валового продукта на 20%, Китай – на 40%. Такая же величина – 40% – значится и в указе Президента РФ (Указ №889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» от 4 июня 2008 г.).
По оценкам экспертов министерства энергетики (рис. 2), в случае, если темпы роста ВВП будут опережать темпы роста энергопотребления, то к назначенному сроку (2020 г.) уровень снижения энергоёмкости составит 22%. Разница в 18% составляет значимый разрыв – это означает, что необходима более активная государственная политика, направленная на снижение энергоемкости.
Министерством энергетики РФ разработан ряд существенных мер, основанных на анализе предшествующих лет, направленных на активизацию подконтрольной иерархии управления:
- Вовлечение региональных отраслевых органов власти в решение вопросов в области энергоэффективности и энергосбережения.
- Обеспечение развития региональной инфраструктуры в сфере энергоэффективности за счет формирования сильного уполномоченного органа, осуществляющего сводные функции и наделенного необходимыми ресурсами.
- Формирование комплексной системы учета и мониторинга в сфере энергоэффективности.
- Совершенствование рынка энергоаудиторских услуг.
Энергоёмкость ВВП АПК РФ
Тема энергоэффективности является актуальной для отрасли АПК РФ. Существенный потенциал снижения энергоёмкости ВВП РФ кроется в повышении энергоэффективности сельскохозяйственного производства, однако реализация этого потенциала затруднена в связи со специфическими для отрасли недостатками: высокая энергоемкость продукции (табл.), снижающая ее конкурентоспособность на рынке; низкая энерговооруженность труда, не соответствующая современному уровню развития с/х техники; низкий уровень «энергетической» грамотности населения, сдерживающий, в частности, развитие нетрадиционной энергетики, ресурс которой в сельской местности достаточно высок.
Задача энергосбережения (повышения энергоэффективности производства) – уменьшение энергоемкости продукции (отнюдь не уменьшение потребления энергии). Постановка задачи в такой формулировке должна рассматриваться как удовлетворение требований рыночных отношений, поскольку энергоемкость определяет конкурентоспособность продукции. Глобальный подход к энергосбережению на предприятиях АПК должен включать кроме управления традиционными видами энергии также эффективность использования топлива и нетрадиционных ресурсов. Такая работа агроинженера-энергетика в направлении энергоэффективности выведет его производственные функции за рамки ответственности только за техническую составляющую и приблизит к управлению экономической составляющей предприятия (энергетический менеджмент). Поэтому квалификация сотрудников, ответственных за энергоэффективность производства, должна быть повышена с учётом современных требований и научных разработок.
Для решения задачи снижения энергоёмкости ВВП АПК РФ, в первую очередь, необходимо оценить современное состояние каждого предприятия АПК, ответив на следующие вопросы: известны ли фактические показатели энергоёмкости производимой продукции, каковы методы их определения? Какие меры предпринимаются для снижения энергоёмкости? Разработан ли план мероприятий по повышению эффективности, а также используются ли в хозяйствах возобновляемые источники энергии (ВИЭ)?
Методические основы повышения энергоэффективности АПК
Методы энергосбережения в с/х производстве уже продолжительное время разрабатываются научной школой «Эффективное использование энергии» (рук. д.т.н., проф. Карпов В.Н.) СПбГАУ, многие из них прошли апробацию и опытную проверку. Рассмотрим основные понятия, положенные в основу методики.
1. Потребительская энергетическая система (ПЭС) и ее схема. Отличительным признаком ПЭС (рис. 3) является наличие в ней энерготехнологических процессов (ЭТП) трех видов, определяемых результатом использования энергии: ЭТП1 – результат – продукция производства, вспомогательных ЭТП2 и обеспечивающих условия жизнедеятельности ЭТП3.
Она не только отражает переход к процессовому анализу, но и выстраивает логику исследования: расчетное (на основе научных представлений процесса) определение минимального расхода энергии на результат каждого ЭТП, измерение фактического расхода энергии и определение наиболее энергоемких ЭТП и элементов.
2. Универсальный критерий энергоэффективности.Основной критерий эффективности – энергоемкость продукции как отношение всей потребленной энергии (включая топливо) к объему произведенной продукции. Кроме основного критерия энергоэффективности в методику введен новый критерий – относительная энергоемкость, определяемый как отношение подведенной к элементу энергии к энергии, отводимой от него (для передающих и преобразующих энергию элементов), линейно связанный с основным показателем. С помощью этих критериев можно получить энергоемкость дохода предприятия и перейти к энергоемкости валового регионального продукта (ВРП) отрасли.
Таким образом, энергосбережение как вид профессиональной деятельности агроинженера по управлению потребительской энергетикой обеспечено общепринятыми критериями оптимизации и оценки. Критерий энергоэффективности также применим и при включении в ПЭС мобильных силовых процессов и биологических объектов (животное, птица и растение).
3. Теоретические положения энергосбережения в ПЭС. Для анализа ПЭС разработан метод конечных отношений (МКО), основанный на том, что любой технический элемент ПЭС является объемным, и энергия, проходящая в конечных сечениях объема, может измеряться счетчиком. Разность конечных мощностей является выражением закона сохранения энергии и легко переводится в показатели эффективности. Доказано, что энергетические линии ПЭС, составленные из последовательно соединенных элементов, имеют относительную энергоемкость, равную произведению энергоемкостей элементов.
4. Энергетические характеристики оборудования. Основной причиной повышения энергоемкости продукции является рост относительных потерь энергии в оборудовании при отклонении режима потребления от номинального. Для некоторых видов оборудования в технической документации приводятся показатели, характеризующие снижение эффективности оборудования (например, снижение КПД асинхронного двигателя). Такие данные получили название энергетической характеристики оборудования. Эта характеристика должна быть получена для всех видов оборудования с целью контроля его состояния, ухудшающегося в процессе эксплуатации и снижающего энергоэффективность.
Практическое энергосбережение
Научная школа «Эффективное использование энергии» СПбГАУ достигла определенных результатов в исследовании решения проблемы энергоэффективности. В частности, разработан и проверен в производственных условиях расчетно-измерительный метод контроля энергоэффективности для любого энергетического процесса и на предприятии в целом. Разработан прибор, определяющий значение энергоэффективности по окончании процесса, т.е. появилась возможность контроля ежесуточного показателя (установка для нагрева воды с таким прибором демонстрировалась на выставке «Агрорусь-2014»). Также обоснована необходимость создания в регионе современного информационно-аналитического центра (в качестве уполномоченного органа) для обеспечения непрерывного повышения энергоэффективности и устойчивого развития сельских территорий. Получены 10 ключевых патентов на изобретения и полезные модели по разработанным методам и информационно-измерительным системам.
СХВ
