1. Введение

Основные социальные и экономические достижения общества связаны с использованием энергии, энергетических ресурсов. Сегодня доступность энергии стала для нас привычным явлением, без которого трудно обойтись каждую минуту и без которого сложно представить жизнь современного общества. В тоже время огромно техногенное воздействие на окружающую среду современных объектов энергетики и промышленности. Основной причиной данного явления можно назвать не гармоничность сегодняшней модели потребления и производства  в обществе. Для удовлетворения растущих энергетических потребностей необходимо мобилизовать ещё больше капиталовложений. Но есть альтернативный путь, который показала нам Центральная и Западная Европа после первого нефтяного кризиса – это путь самообеспеченности энергоресурсами за счёт развития программы энергосбережения во всех сферах – от собственного жилья до промышленности и транспорта. Энергосбережение подразумевает эффективное использование энергоресурсов за счёт внедрения перспективных энергосберегающих технологий, оборудования и материалов,  модернизацию производства, переход на безотходные, малоотходные ресурсосберегающие и ресурсозаменяющие технологии, использование вторичных материальных ресурсов, переход на местные виды топлива при одновременном улучшении среды и условий жизнедеятельности человека.  Для нашей республики важно также  изучение и использование возобновляемых энергетически чистых источников энергии, прежде всего, энергии солнца и ветра /1/, /6/. 

Для индивидуальных и небольших потребителей энергии перспективно развивать применение биогазовых установок, отечественных установок для сжигания быстрорастущей древесины. В республике важно развивать использование  нетрадиционных   способов получения энергии, вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), возобновляемых источников энергии (ВИР), развитие малой гидроэнергетики и т.д.

Основной целью курса «Основы энергосбережения»  рассматриваемой дисциплины является формирование у каждого студента 3-го курса основных понятий дисциплины,  дать знания и понимание вопросов и задач государственной политики в области энергосбережения;  знание по традиционным источникам энергии, вопросам производства, распределения и потребления энергии; ознакомить с мировыми и отечественными показателями, программами и мероприятиями по эффективному использованию энергетических ресурсов; ознакомить с основными нормативными законодательных актов Правительства Республики Беларусь направленных на  развитие политики энергосбережения;  научить принципам энергоэффективного освещения и бытового энергосбережения; дать знания по организации и управлению энергосбережением  в жилищно-коммунальном хозяйстве, на производстве; изучить  способы тепловой изоляции зданий, применение  и расчёты биогазовых установок, установок для сжигания.

1.1  Основные понятия курса «Основы энергосбережения». Мировые и государственная (Республики Беларусь) энергетические программы и программы в области энергосбережения.

Для изучения  курса «Основы энергосбережения» необходимо знать основные понятия /1/:

Определение: Энергосбережение – это организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.

Определение: Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов – это использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.

Определение: Показатели энергоэффективности – научно обоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов (с учётом их нормативных потерь) на производство единицы продукции (работ, услуг) любого назначения, установления нормативными документами.

Определение: Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР)– это совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике.

Рекомендуемые материалы

Определение: Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)– это энергия, полученная, в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе.

Определение: Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов – это достижение максимальной эффективности использования ТЭР при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.  

Определение: Нетрадиционные  и возобновляемые источники энергии – это источники электрической  и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твёрдых бытовых отходов.

Определение: Пользователи топливно-энергетических ресурсов – это субьекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории РБ  в качестве юридических лиц или предпринимателей без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством РБ имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие ТЭР.

Определение: Производители топливно-энергетических ресурсов – это субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц, для которых любой из видов топливно-энергетических ресурсов,  используемых в республике, является товарной продукцией.

Мировой нефтяной кризис начала 70-х годов дал резкий толчок усилиям западных развитых  стран по снижению энергоёмкости промышленности и выработки политики энергосбережения, причём процесс подъёма энергоэффективности /22/ занял примерно 10…12 лет.  Принятые меры,  в странах имеющих недостаток собственных ТЭР,  особенно в Великобритании, Дании, Ирландии, Люксембурге позволили совершить достаточно резкий скачок, повысив энергоэффективность на 25...32% уже к 1980 году /22/ ( № 11, 1997 г., с.4-7). Значительные успехи были достигнуты в первую очередь перестройкой отраслевой структуры, направленной на уменьшение удельного веса наиболее энергоёмких  и материалоёмких отраслей и производств, вытеснением их в развивающиеся страны.

Большинство развитых стран, в целях снижения негативных последствий от нефтяного кризиса и недостатка собственных энергоресурсов, а так же чтобы исключить зависимости от поставщиков нефти и в целях обеспечения своей энергетической безопасности,  пошли на объединение своих усилий и создали  Международное энергетическое общество (МЭА), целью которого является повышение уровня энергетической безопасности, в частности путём создания стратегических запасов нефти на случай перерывов в нефтеснабжении из внешних источников/22/ ( № 1, 2002 г., с.2-3).

Энергетическая безопасность касается многих аспектов. Она  означает ограничение уязвимости от краткосрочных и от долгосрочных перерывов в поставках энергоносителей. Велика в ней ценовая  составляющая на энергоресурсы. Всё возрастает экологическая  составляющая энергетической безопасности.

Отдел устойчивой энергетики Европейской Экономической Комиссии ООН в 1997 году выступил с инициативой  к странам Содружества независимых государств (СНГ) по реализации проекта «Энергетическая эффективность и энергетическая безопасность стран-членов СНГ», так как к тому времени стало очевидным, что в большинстве стран СНГ энергосбережение становится очень важным направлением в политике и в обеспечении их энергетической безопасности. Эта инициатива была поддержана  Исполкомом СНГ и Министерством науки и технологий Российской Федерации.  В разработке проекта приняло участие 11 экспертов из  государств СНГ, назначенные правительствами этих государств.

В Беларуси постоянно повышается рост цен на энергоносители, а из-за высокой  энергетической составляющей  в себестоимости выпускаемой  продукции часто происходило снижение её конкурентоспособности на внешних и внутреннем рынках. Эта тенденция стала характерной для всех стран СНГ. В последние годы в результате политики энергосбережения эта тенденция стала изменяться.

Поэтому для Беларуси основой устойчивого развития является решение трёх глобальных проблем:

- ресурсосбережение экономики;

- конкурентоспособность производимой продукции;

- улучшение экологии (снижение техногенного воздействия на окружающую среду).

 Таким образом, энерго- и ресурсосбережение на основе современных научно-технических достижений является одним из основных долговременных направлений мировой экономической политики и она в полной мере должна быть реализована в нашей республике.

1.2  Политика энергосбережения в Республике Беларусь. Государственная Программа РБ «Энергосбережение».

Еще 25 лет назад страны Европы обратили внимание на проблему недостатка собственных энергоресурсов. Первая заявила об этом Дания и разработала Программу энергосбережения, в которой была программа обучение детей в детских садах энергосбережению. В результате решения энергетической проблемы некоторые страны достигли больших результатов в самообеспеченности энергоресурсами. Так,  картина самообеспечения энергоресурсами в различных странах с 1974 года и по 2000 год следующая – смотри таблицу 1 /22/ ( № 11,  1997 г., с.5).

Первый этап в политике энергосбережения в Республике Беларусь был связан с  модернизацией производства в таких отраслях как:

* Электроника;

* Приборостроение;

* Производство средств связи;

* Химико-фармацевтическая промышленность;

* Промышленность полимерных и конструкционных материалов.

При отсутствии начальных средст важный рычаг в политике энергосбережения  – привлечение инвестиций.

Второй этап – достижение финансовой активности и отладка инвестиционного механизма объектами техничического перевооружения производств с наукоемкими и ресурсосберегаемыми технологиями, реформирование агропромышленного комплекса (АПК) и перевооружение отраслей народного хозяйства, обеспечивающих жилищное строительство.

Особенно большой потенциал энергосберегающих мероприятий заложен в жилищно-коммунальном секторе, где возможно внедрение  конструкционных материалов с новыми свойствами, использование новых учетов и контроля потребляемой энергии, ведение компьютерных систем регулирования теплопотребления.

Таблица 1 - Степень самообеспечения энергоресурсами в различных странах с 1974 года и по 2000 год

В настоящее время структурная перестройка – наиболее эффективное мероприятие в энерго- и ресурсосбережении для Республики Беларусь, требующее разумного научного подхода. Как правило, снижение ресурсоёмкости (стоимости) технологий и изделий способствует повышению конкурентоспособности на внешнем рынке. Политика энергосбережения в Республике Беларусь была начата в 90-х годах, когда в стране стали считать затраты на приобретение ТЭР, большей частью покупая их из-за границы. Так в 1998 г. Беларусь импортировала 85 % потребляемых в стране энергоресурсов из России /22/ ( №1,1998 г.,с.2).

Уже в 1997 году Правительством Республики Беларусь был создан Государственный комитет по энергосбережению и энергетическому надзору  (сокращённо – Госкомэнергосбережение или ГК), а с 28 мая 1998 согласно Постановления Совета Министров РБ начал работу экспертный Совет Государственного комитета по энергосбережению и энергетическому надзору в РБ (Совет).

Основной целью деятельности этого Совета  является разработка технических направлений энергосберегающей политики и стратегического развития этих направлений. Так же экспертный совет будет проводить экспертизу научно-технический и технико-экономических разработок, проектов строительства новых, расширение и реконструкцию действующих объектов, разработку и рассмотрение новых стандартов, норм и правил, технических условий (ТУ), технологий оборудования, приборов учета, регулирования относящихся к сфере использования топливно-энергетических ресурсов.

19 июня 1998 палатой представителей РБ и Советом Министров принят Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении», который подписан Президентом РБ. Закон имеет 5 глав, где даны основные понятия терминов, используемых в энергосбережении, и указаны все стороны взаимоотношений в процессе деятельности  физических и юридических лиц  в РБ в сфере энергосбережения, записаны цели и задачи политики энергосбережения в нашей стране.

Законодательство Республики Беларусь об энергосбережении состоит из названного выше  Закона и иных актов Законодательства РБ, регулирующих вопросы энергосбережения.  На сегодяшний день Закон имеет более 20 дополнений  принятых Советом Министров в виде Постановлений Совета Министров Республики Беларусь. Постановлением № 1583 от 31.10.01 г. СМ РБ утвердил Положение о Комитете по энергоэффективности, где прописаны его основные функции и  решаемые им задачи /4/.

В республике в 1998 году с целью пропаганды политики энергосбережения СМ РБ утвердил при РУП «Белэнергосбережение» в г.Минске  Учебно-выставочный и информационный центр (УВИЦ), основными направлениями деятельности которого являются:

1) обучение и повышение квалификации специалистов, работающих в области энергосбережения;

2) выставочная деятельность;

3) издательско-полиграфическая деятельность (с 21.05.02 г.).

В 1999 году создан Координационный межведомственный совет по энергосбережению и эффективному использованию местных топливных энергетических ресурсов.  Национальная Академия Наук (НАН) разработала ряд программ совместно с заинтересованными министерствами в области энергосбережения и разработала «Программу неотложных мер по энергосбережению в НАН Беларуси», где указаны основные направления деятельности Институтов НАН Беларуси в этой программе.

С 1999 года в РБ введена экспертиза на стандарты. В каждом городе ведется надзор за выполнением государственной Программы по энергосбережению  в регионе.

В 2001 году  согласно Указа Президента РБ /3/ № 516  Госкомэнергосбережение был преобразован в Комитет по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь (сокращённо СМ РБ) или сокращённое название - Комэнергоэфективность. 

В республике создан внебюджетный фонд «Энергосбережение», откуда для предприятий по решению Комэнергоэфективность выдают льготные кредиты на энергосберегающие мероприятия. В республике создан инновационный фонд  Минтопэнерго (концерна «Белэнерго»), инновационные фонды Министерств (обьединений). На местном уровне (город, область) также созданы фонды финансирования энергоэффективных мероприятий. Каждое предприятие в свою очередь должно создать свой счёт «Энергосбережение». Также правительство РБ получало авансовые  займы  от Международного Банка Реконструкции и Развития (МБРР) на подготовку различных Проектов по энергосбережению (например в 1998 г. получен займ на Проект по повышению энергоэффективности в социальном секторе, выполение его рассчитано на 5 лет на всей территории Беларуси и в результате будут проведены энергосберегающие мероприятия и реконструкция на многих объектах социальной сферы во всех регионах республики: больницы, детские сады, школы).

Ежегодно в Минске при УВИЦ проводятся семинары, конференции и выставки  по энергосбережению и энергоэффективным технологиям. Основная информация печатается в журнале «Энергоэффективность» (издательство Комэнергоэфективность в г.Минск) и сводном каталоге «Энергоэффективность». В России издаётся журнал «АВОК», на Украине «Энергосбережение», где рассматриваются аналогичные вопросы.

Комэнергоэфективность всячески поддерживает разработки в области новых источников выработки электроэнергии (ЭЭ) на нетрадиционных источниках энергии /5/, /6/. Перед всеми министерствами республики и другими республиканскими органами управления поставлены задачи по энергосбережению, которые выражается в следующих показателях:

1. Прирост валового внутреннего продукта (ВВП), %

2. Расход котельно-печного топлива (КПТ), тонны условного топлива (т.у.т. или т у.т.).

3. Энергоемкость ВВП, %.

4. Экономический эффект от реализации мероприятий по энергосбережению за год, т.у.т., в том числе от использования ВЭР и отходов производства, т.у.т.

                        1.3 Виды ТЭР. Условное топливо. Тепловой эквивалент. Учёт расходования ТЭР.

Согласно /4, п.4.7/ в республике введены  нормативные показатели расхода по следующим видам ТЭР:

q 1. Электрической энергии, кВт·ч

q 2. Тепловой энергий, Мкал

q 3. Котельно-печному топливу (КТП), кг.у.т. (килограмм условного топлива)

Котельно-печное топливо (КПТ) или реальное топливо включает отдельные виды топлив в различных состояниях:

– твердое топливо (уголь различных месторождений, торф, сланцы, дрова и др.);

– жидкое топливо (сырая нефть, мазут топочный и флотский и др.);

– газ (природный газ, попутный, коксовый и др.).

Для сопоставления расхода различных реальных топлив на выработку единицы тепловой или электрической энергии введено понятие «условное топливо» /4/, для которого принята теплотворная способность (низшая теплота сгорания)

 Q_н ^{усл.топл} = 7000 ккал/кг = 29,3 ГДж/т = 293 кДж/кг= 29300 кДж/м³ .

Реальные виды топлива переводятся в условное топливо с помощью калорийных эквивалентов  (тепловых эквивалентов)  Э_Т   /4, п.5.4/ и /8, с.323/, которые  представляют собой отношение низшей теплоты сгорания (теплотворной способности) нормируемого  вида топлива Q_н^р , кДж/кг (кДж/м³), и условного  Q_н ^усл . Данные некоторых калорийных эквивалентов приведены в таблице 1 / 9/. 

                            Э_Т =, кДж/м³                                                                                             (1.1)

         Топливо в том виде, в котором оно сжигается, то есть поступает в топку, называется  «рабочим топливом» / 8/. Перевод количества (расхода) рабочего (натурального) топлива В_н /10, с.323/, /4/  в условное В, т у.т,  ведется по формуле

В ₌ Э_Т· В_н .                                                                 (1.2)

Согласно Положения /4/ всем пользователям топливно-энергетических ресурсов (Министерствам, другим органам государственного управления, местного управления, местным исполнительным и распорядительным органам, подведомственным им юридическим лицам) необходимо вести учёт расходования ТЭР. Учёт взаимозаменяемости расходов различных видов энергоресурсов в производственных процессах важен при замене одного энергоносителя другим, а также при анализе полного энергоиспользования. Введен Перечень энергоэкономических показателей по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии (ТЭР): прямые обобщённые энергозатраты  А_ТЭР, т у.т; энергоёмкость продукции (работы) А_П ,  т у.т./е.и.п. (единица измерения продукции); электроёмкость продукции Э_П , тыс.кВт·ч/е.и.п.; теплоёмкость продукции Q_П , Гкал/е.и.п.; энерговооружённость труда, А_М, т у.т./чел.; электровооружённость труда Э_М , тыс.кВт·ч/чел.; электроворужённость труда по мощности, Э_Р , тыс.кВт·ч/чел.;коэффициент электрификации Э_П ,  тыс.кВт·ч/т у.т.; теплоэлектрический коэффициент Q_Э , Гкал/ тыс.кВт·ч; электротопливный коэффициент Э_В ,  тыс.кВт·ч/т у.т..

Основным показателем являются прямые обобщенные энергозатраты, т у.т., выражается в формуле:

А_тэр = В + К_Э · Э + К_q · Q ,                                        (1.3)

Где  В – количество топлива (в расчете на условное), поступившее на предприятие извне, т у.т.;

Э – количество электроэнергии, полученное предприятием от системы, МВт·ч;

Q – количество тепловой энергии, полученное предприятием от системы, Гкал;

К_Э, К_q – топливные эквиваленты, выражающие количество условного топлива, необходимого для производства и передачи к месту потребления единицы электрической и, соответственно, тепловой энергии (для Республики Беларусь), т у.т.,.принимаем:

К_Э = 0,296 т у.т./МВт·ч ;                К_q = 0,17 т у.т/Гкал.              (1.4)

Таблица 1 -  Примерные тепловые эквиваленты некоторых видов топлива /9/