Теоретические основы энергосбережения

Глава 4. Теоретические основы энергосбережения.

Добыча и производство энергоресурсов  в несколько раз превышает конечное потребление энергии. Это зависит от недостатков энергетических технологий и от возможностей процессов преобразования энергии. Основные стадии преобразования энергии органического топлива в электроэнергию приведены на рис. 4.1.

Рис. 4.1 Процедура преобразования энергии.

         Такие стадии характерны для многих энергетических установок. Закономерности преобразования энергии изучаются в термодинамике.

Для количественного сравнения различных способов преобразования энергии простейшим критерием служит коэффициент полезного действия (КПД):

                                               η = (W/E) * 100, %,                             (4.1)

где W – совершаемая полезная работа; Е – затрачиваемая энергия.

         Коэффициент полезного действия  действующих энергетических установок отличается значительно: тепловая конденсационная электростанция (КЭС) – 40%, теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) – 60%, дизельной электростанции (ДЭС) – 20%.

Рекомендуемые материалы

         Простейшая модель энергетической установки приведена на рис 4.2. В данной простейшей системе совершаются три основных процесса над рабочим телом: испарение, расширение, конденсация. Стрелки, связывающие эти три процесса, показывают направления движения рабочего тела. Подводимые к системе энергия сжигаемого топлива расходуется на испарение рабочего тела (воды). В точке В рабочим телом является пар с высокой температурой и давлением. Затем рабочее тело расширяется, вызывая вращение ротора турбогенератора – производя электрическую энергию. В точке С рабочее тело представляет собой пар, который имеет низкую температуру и очень низкое давление. В конденсаторе рабочее тело вновь переводится в жидкое состояние. Энергию, которую необходимо вывести из системы для конденсации пара, обычно отбирается охлаждающей циркуляционной водой. Возврат рабочего тела в парогенератор осуществляется питательным насосом. Количество подводимой к системе энергии в сумме равно количеству отводимой энергии и совершаемой работы. Для изменения агрегатного состояния рабочего тела, его испарения или конденсации, необходимо подвести или отвести определённое количество энергии. Рабочее тело обладает свойством запасать энергию. Если изменение внут-

                   Рис. 4.2 Простейшая модель энергоустановки.

реннего состояния рабочего тела характеризовать количеством запасенной энергии ∆Е, то закон сохранения энергии  для системы, в которой производится обмен с внешней средой энергией в форме теплоты и работы W,

                                               Q =  ∆Е + W,                                                 (4.2)

где Q – теплота системы. 

         Коэффициент полезного действия энергетической установки всегда меньше единицы, так как процессы преобразования энергии связаны с её потерями. Составляющие потери энергии:

· технологический расход энергии в процессе преобразования, которые  определяются фундаментальными законами природы в процессе преобразования энергии;

· отклонение реальных технологических процессов от идеальных;

· неправильная работа технологических установок, неверная настройка технологического режима, холостая работа оборудования, неэкономичная загрузка, плохая изоляция.

В последней части заложены наибольшие резервы энергосбережения.

Применительно к электрической части энергетической установки система повышения эффективности  использования энергии состоит в снижении потерь электроэнергии. Если на участке сети напряжением U с активным сопротивлением R потребляется активная мощность Р и реактивная мощность Q, то потери электроэнергии ∆А      

                       ∆А = (Р² + Q²) * R * τ / U²,                                                  (4.3)

где τ – время максимальных потерь.

         Из данной формулы очевидны следующие меры по снижению потерь электроэнергии в сетях:

· компенсация реактивной мощности;

· повышение уровня напряжения сети;

· увеличение сечения проводов для снижения сопротивления;

· уменьшение дальности передачи – снижение сопротивления;

· снижение времени потерь;

· снижение максимума нагрузки.

         Представление о состоянии добычи, производства, передачи и потребления энергоресурсов даёт анализ баланса энергоресурсов . Баланс может быть составлен для любой энергоиспользующей установки, предприятия, территории, области, страны (рис. 4.). Составление баланса энергии заключается в измерении и расчёте потоков энергии по источникам и направлениям использования, Анализ баланса позволяет сопоставить полезное использование энергоресурсов и потерт. Структурирование баланса обычно производится по видам используемых энергоресурсов, по энергоиспользующему оборудованию, по цехам, корпусам, производствам, участкам, видам преобразованной энергии, видам продукции и т.п.

Рис. 4.3 Баланс энергоресурсов региона.

Баланс энергоресурсов оценивает эффективность их использования. Полный КПД использования энергоресурсов региона составляет

η рег. = 1- 0,66 = 034,

КПД в потребительском комплексе (промышленность, транспорт, агропром, комбыт составляет

                                      (34 + 7,3 + 3,8 + 2,9 – 24)                                                                        η потр.  =                                                    * 100 = 50%,

"Общая характеристика убойных животных" - тут тоже много полезного для Вас.

       (34 + 7,3 + 3,8 + 2,9)

КПД в энергетическом комплексе (электростанции, котельные) составляют

                                                           [40 + 38 – (38 +4 - 8)                                                                    η потр.  =                                                     * 100 = 56%,

                        40 + 38

         Составление баланса энергоресурсов основывается на достоверном сборе информации о потоках энергии и их измерениях.