Етапи енергетичного аудиту

Енергетичний аудит являє собою структуровану роботу з певною послідов­ніс­тю дій (етапів), виконання яких гаран­тує повноту обсягу одер­жаної інформації і результативність аудиторської роботи.

Пропонується, на базі досвіду, одержаного автором лекційного курсу під час проведення аудитів на підпри­ємст­ва країн СНД здійснювати ЕА в обсязі 12 етапів.

1-й етап – Сформувати базу вихідних даних, тобто систему макро­по­казників енергоспоживання об’єкту аудиту.

Система базових вихідних даних для ЕА об’єкту повинні містити:

1. Перелік видів енергії, що споживає об’єкт ЕА;

2. Перелік джерел енергопостачання об’єкту ЕА;

3. Щогодинні, щодобові, щомісячні обсяги споживання палива, теплової енергії, електричної енергії, штучного холоду сформовані в таблиці (для зручності використання даних) та діаграми (для візуалізації даних);

4. Щодобові значення теплових та технологічних параметрів

5. Звітні показники ефективності енергоспоживання;

6. Нормативні показники ефективності енергоспоживання

Визначення може бути проведено:

- силами аудиторської групи з використанням існуючих на об’єкті стаціонарно встановлених приладів виміру з використанням (або без використання) власних (мобільних) засобів вимірювання;

- шляхом вивчення аудиторською групою оперативних журналів обліку чис­ло­вих значень параметрів енергоносіїв та їх витрат на об’єкті аудиту (за умови їх наявності та довіри до інформації, що містяться в цих журналах);

- шляхом комбінації власних вимірів та використання інформації журналів обліку.

В результаті попередніх аудиторських досліджень мають бути вста­новлені шість груп цифрової аудиторської інформації, а саме:

- перша група – набір фактичних експлуатаційних термодинамічних параметрів (температур, тисків, ентальпій) продуктових потоків (соків, сиропів, напівпродуктів, тощо) і потоків енергоносіїв (палива, пари, конденсату, повітря, продуктів згорання, дренажів, продувок);

- друга група – система витрат продуктових потоків і потоків енергоносіїв. Взаємопов’язаність їх, для гарантії достовірності виміряних значень, має бути перевірена аудиторською групою системою рівнянь теплового і матеріального балансів кожного “локального” обєкту.

- третя група – система експлуатаційних, регламентних, номіналь­них параметрів енергоспоживаючого обладання – насосів, вентиля­торів компресорів, парових котлів, парових/газових турбін, тепло­обмінників,

- четверта група – система геометричних розмірів трубопроводів для подачі до споживачів природного газу, мазуту, пари, води, конденсату, повітря, продуктових потоків що визначають енергетичні витрати на їх транспортування і можуть становити інтерес.

- п’ята група – система показників енергетичної ефективності системи енергоспоживання об’єкту. Загально прийнятою системою показників ефективності споживання ПЕР є система ККД і система питомих витрат ПЕР на вироблення продукції.

- шоста група – система фінансово-економічних показників – вартість палива, електроенергії, теплової енергії, собівартість виробленої продукції та складові собівартості, в т.ч. енергетичної складової собівартості продукції.

Вказані вище параметри та величини витрат є необхідними для наступних етапів аудиту, в т.ч. для формування матеріальних, теплових і енергетичних балансів об’єкту в цілому та його окремих енерготехно­логічних систем.

2-й етап – Викреслити енерготехнологічну схему об’єкту аудиту. Нанести на неї:

- тепло технологічне обладнання;

- всі трубопроводи з вказаними діаметрами;

- запірну та регулювальну арматуру;

- контрольно-вимірювальні прилади;

- експлуатаційні параметри енергоносіїв та за наявності технологічного процесу – продуктових потоків;

Аудитору для цього потрібно:

- мати досконалі знання зі структурної схеми підприємства;

- розуміти функціональний взаємозв’язок між тепло технологічним обладнанням;

- знати перелік параметрів, що контролюється та регулюється існуючою системою контрольно-вимірювальних приладів;

- мати практичні навички з представлення у прийнятному для Замовника вигляді принципових енерготехнологічних схем до діаграм.

Принципова енерготехнологічна схема за­без­печує візуалізацію взаємодії про­дуктових потоків технологічної схе­­ми підприємства і потоків енергоносіїв, що суттєво полегшує сприй­няття Замовником висновків і майбутніх пропозицій ЕА.

Схема, для нескладних систем енергопостачання може містити всі потоки і обладнання, розміщені на одному аркуші.

Для об’єктів із складною системою енергоспоживання доцільно ви­ко­ристо­ву­ва­ти комбіноване представлення, а саме, з однією принци­по­вою схемою енергопостачання об’єкту і кількома локальними схе­мами, на яких представлені схеми енергоспоживання окремих тех­но­логічних відділень або цехів. Наприклад, для цукрового заводу ло­каль­ними відділеннями можуть бути дифузійне відділення, продук­тове відділення, випарна установка, тощо.

Схеми оснащуються таблицями з експлуатаційними, регла­ментни­ми та номінальними параметрів потоків на всіх ділянках системи енергоспоживання, та щогодинними витратами енергоносіїв. Зразок наведено нижче:

 

Інформація для цих таблиць одержується або із власного (ауди­торсь­кого) об­сте­ження обє’кту або, за умови довіри, з експлу­ата­цій­них журналів відповідних цехів та відділень об’єкту аудиту, або з від­повідей на надіслані опросні листи.

Наприклад, для об’єкту аудиту – парової котельні:

- витрата газу – з журналів обліку природного газу вузла обліку газу;

- витрата пари – з оперативних журналів машиністів парових котлів котельного відділення;

- витрата електроенергії – з оперативних журналів елктроцеху котельні;

- витрата води – з оперативних журналів відділення ХВО.

3-й етап – Визначити за звітними матеріалами об’єкту фактичні по­каз­ники енергетичної ефективності споживання або генерації ПЕР.

4-й етап – Визначити базу наближення за енергоємністю виробниц­т­ва для об’єкту аудиту.

Визначення бази наближення здійснюється аналогічно розглянутому вище третьому енергозбереження – вибору порівняльної бази.

Слід мати на увазі, що вибір європейського підприємства з його “захмарни­ми” показниками ефективності, як бази наближення, не буде сприяти реалізації ваших аудиторських рекомендацій. Замовника може “зупинити” величезний обсяг капіталовкладень і будівельно-монтажних робіт.

Вибір бази спорідненого вітчизняного під­при­ємства з високо­е­фективною ор­ганізацією виробництва, що дає можливість вийти на ринок продукції з низь­кою енергетичною складовою собівартості, бу­­де схвально сприйняте Замовни­ком. І аудитор отримає шанс реалі­зувати рекомендації свого аудиту.

Джерелами інформації у виборі бази наближення можуть бути: нав­­чаль­ні мА­те­ріали ВНЗ, підручники, матеріали виставок, науково-технічних конференцій, стандарти енергоємності, проспекти фірм, що пропонують свої послуги в сфері енергозбереження, інформацій­ний ресурс Інтернету.

За визначеною аудиторами різницею фактичних та гранично досяж­них показників ефективності енергоспоживання Замовник отримає інформацію про резерви економії ПЕР на об’єкті і зможе об’єктивно оцінити пропозиції аудиту і свої кроки в напряму енергозбереження.

5-й етап – Визначити вузли енергетичної недосконалості (ВЕН) в існуючій системи споживання ПЕР об’єкту ЕА, що обумовлюють завищену енергоємність виробництва відносно кращих показників галузі.

Загально визнано, що ВЕН являють собою тех­нічні рі­шення, при­таманні тепло-техно­логік­ній або енергетичній сис­темі, функці­ону­ван­ня якого обумовлює перевитрату енерго­но­сія віднос­но загально визнаного енергоощадного технічного рішення. Для цього аудитору належить:

досконало знати технічні рішення, реалізо­вані на об’єкті ЕА, що при­­зводять до перевитрати або втрати енергії;

числові значення параметрів та витрат енергоносіїв, що перевитрача­ються (втрачаються);­

Слід відзначити, що визначення ВЕН – носить в значні мірі суб’єктивний характер. Для одного аудитора – застосування мінеральної вати (з λ= 0,22 Вт/м.К) для ізоляції поверхні є недосконалість, а для іншого застосування шамоту (з λ= 0,22 Вт/м.К) є недосконалість.

Але накопичений досвід аудиторських робіт дозволяє сформу­вати загально­прийняті підходи до визначення ВЕН.

Загально прийнята система ВЕН включає в себе:

1. Недостатні термодинамічні параметрів енергоносіїв. Такі ВЕН зменшують ККД перетворення теплової енергії в роботу і призводять до перевитрати палива, та збільшують втрати енергії.

2. Недовикористання ВЕР.

3. Функціональні втрати теплоти.

4. Марнотратні втрати теплоти.

5. Експлуатаційне недонавантаження обладання відносно номіналь­но­го режиму роботи.

6. Неритмічність роботи підприємства.

7. Проектні помилки.

8. Експлуатаційні помилки.

9. Фізично та морально застарілі технічні рішення.

Методологія визначення ВЕН полягає у порівнянні існуючих на об’єкті аудиту параметрів енергоносіїв, або технічних рішень з базою ефективних параметрів та технічних рішень, яка є в розпорядження аудиторів.

Базою порівняння може бути:

- інформаційний ресурс Інтернету;

- матеріали власних досліджень та спостережень;

- інформаційний ресурс навчальних матеріалв, науково-технічних виставок, публікацій;

- тощо.

Кожен виявлений ВЕН у об’єкта аудиту має характеризуватися, як мінімум, за п’ятьма характеристиками, а саме:

- мати чітко і однозначно сформульовану назву, яка унеможливить двозначне його трактування при подальшому використанні;

- супроводжуватися вичерпним поясненням технічної сутності, що обумовлює завищену енергозатратність;

- супроводжуватися відповідним розрахунком перевитрати палива, пари, теплоти, електроенергії, тиску;

- супроводжуватися вказівкою щодо можливості/не можливості його усунення;

- супроводжуватися інформацію про наявність одного/кількох технічних рішень з його ліквідації.

Співставляючи фактичні експлуатаційні параметри конкретної установки з параметрами, що має база наближення аудитор робить вис­новок, що існуюча система її енергоспоживання є енергозат­ратно. А маючи в своєму розпорядження певну базу даних (схем, параметрів, технічних рішень, конструкцій), реалізація яких гарантують енергоощадність установки аудитор формує перелік відмінностей, які і розглядаються як вузли енергетичної недосконалості установки – ВЕН. Кількість виявлених ВЕН на об’єкті ЕА може бути від одного до вісімнадцяти відповідно складності структури об’єкту ЕА.

Наприклад дифузійна установка цукрового заводу може налічувати до п’яти ВЕН, цукровий завод – до 18 ВЕН.

Енергетичні недосконалості можуть бути простими, системними та систем­но-процесними.

Простими ВЕН є не складні за своєю технічною сутністю технічні рішення яви­ща, які обумовлюють такі втрати та перевитрати теплоти, виявлення яких та визначення їх обсягу не становить розумових та технічних труднощів. Прикладами простих ВЕН можуть бути:

- наявність втрат теплової енергії через неізольовану поверхню тру­бопро­водів або обладнання;

- наявність втрат енергоносіїв через нещільність елементів трубо­про­від­них систем;

- наявність втрат енергоносіїв через продувальні або дренажні тру­бо­проводи.

Системні ВЕН є складними за своєю сутністю технічні рішення притаманні агрегатам, установкам, виробництвам промислової теплоенергетики. Їх вияв­лен­ня базуються на певній системі інженерних знань аудитора з:

- технології виробництва;

- термодинаміки процесів;

- законів теплопередачі

- конструкцій машин та агрегатів;

- режимів експлуатації машин (номінальні / не номінальні);

- правил компонування машин в системі енерговикористання.

Термодинамічні ВЕН є складними технічними рішеннями, пов’язаними з недосконалістю термодина­міч­ніх процесів або циклів, розуміння яких базується на опануванні певних термодина­міч­них понять, а саме:

- понять про термодинамічні цикли;

- понять про термодинамічні процеси (дроселювання, стискання, розширення, пароутворення, перегрівання, конденсація.....)

- понять про ККД (абсолютні, термічні, відносні, електричні, теплові);

- понять про питомі витрати теплоти, палива, електроенергії на вироблення теплоти, холоду, електроенергії;

Слід мати на увазі, що наявність термодинамічних недоліків в схе­мах об’єк­тів ЕА обумовлюють найсуттєвіші втрати енергії в навко­лиш­нє середовище, тобто високий рівень енергоємності продукції.

Прикладами термодинамічних недоліків:

- низькі початкові параметри (p_o, t_o) гострої пари перед паровими турбінами;

- високий тиск або мале розрідження (р_к) у вихлопному патрубку парової турбіни;

- мала або відсутня степінь регенерації теплоти в теплових схемах ГТУ, КЕС.

- висока температура охолодження циркуляційної води в градирнях систем оборотного водопостачання;

- тощо.

Складність у виявлення термодинамічних ВЕН полягає:

- у складності розуміння термодинамічних процесів в системах виробництва продукції – в схемах теплових насосів, в схемах КЕС, ТЕЦ, ГТУ, в холодиль­них установках, в установках кондиціювання, в когенераційних системах.

- у громіздкості методик визначення кінцевого ефекту реалізації схеми енерговикористання, тобто витрат ПЕР;

Системно-процесні ВЕН є технічні рішення, які обумовлені моральною зас­та­рілістю процесів або систем, що використовуються, і можливість їх заміни є актуальною необхідністю з позицій енергозбереження, і матиме економічне обґрунтування, наприклад:

- систему охолодження конвекцію можна замінити системою випарювального охолодження;

- систему сушіння гарячим повітрям можна замінити системою сушіння інфрачервоним випромінюванням;

- батарейне опалення, можна замінити системою газового випромінювання,

- енергопостачання від котельні та РЕС можна замінити системою комбінованого вироблення теплової та електричної енергії в ТЕЦ;

- газове опалення можна замінити системою опаленням на базі трансформаторів теплоти;

- барометричну воду для живлення дифузійних установок цукрових заводів можна замінити сумішшю жом пресової води та деамонізованиого конденсату;

- кожухотрубні та секційні підігрівники сокового потоку можна замінити пластинчастими;

- випарні апарати з природною циркуляцією доцільно замінити довоготрубними плівковими;

- тощо.

Задача аудитора, у разі виявлення таких недосконалостей запро­по­нувати в звіті з ЕА нові, енергоощадні технічні рішення, з реалізації процесів, довести відповідними розрахун­ка­ми їх енергетичні та еко­номічні переваги та визначати проектно-очікуване зменшення обсягів споживання ПЕР.

Важливе значення для результативності ЕА, а результативністю ЕА рішення про одержання фінансування реалізації аудиторських пропозицій, є форма по­дачі виявлених ВЕН в аудиторському звіті.

Формою подачі ВЕН може бути звичайний текстовий перелік ВЕН, або перелік, сформований у вигляді таблиці, або графічне зображен­ня принципової схеми об’єкту, на якому ВЕН обводиться пронумерованим колом яскравого кольору, різного для кожного виду ВЕН.

Форма визначається аудитором. Подача інформації по кожному ВЕН має вразити Замовника і спонукати його до включення техніч­ного рішення з ліквідації їх в першочерговий план реконструкції ва­ших аудиторських пропозицій.

6-й етап – Використати стандартну (або розроблену власними си­ла­ми та узгоджену із Замовником) методику теплового та енергетичного розрахунку об’єкту ЕА та визна­чити за нею фактичні експлуатаційні параметри та фактичні показники ефективності і у відповідності до базових вихідних даних.

Загально прийнято, що розрахунки енергетичних та теплотех­ноло­гіч­них схем об’єктів ЕА здійснюються за відповідними галузево-нор­ма­тив­ними методиками.

Протягом навчання в НУХТ студентами опрацьовувались наступні методики:

- методика теплового розрахунку парових котлів;

- методика теплового розрахунку парових та водогрійних котелень;

- методики теплового розрахунку теплообмінників;

- методика розрахунку насосних установок;

- методики теплового розрахунку ТЕЦ з турбінами типу “Р-...” та “П-...”;

- методика теплового розрахунку цукрового заводу;

- методика розподілу палива в ТЕЦ.

Деякі з вищевказаних методик мають статус “нормативних”, а деякі – статус “навчально-методичних”.

У разі відсутності доступу у аудитора до нормативних методик, до­пускається, за узгодженням із Замовником, використання методик, нав­чально-методичного та іншо­го походження.

Але слід мати на увазі, що проектно-очікувані результати впровад­ження “аудиторсь­ких” рішень, визначені за “саморобними” методи­ками, не можуть бу­ти використані для опублікування у відкритих дже­релах інформації.

7-й етап – Сформувати перелік енергоощадних технічних рішень та послі­дов­ність їх впровадження, що пропонуються для ліквідації ВЕН в системі підприємства відповідно до технічних та фінансових можли­востей Замовника.

Цей етапу ЕА має стратегічно важливе значення для всієї ауди­торсь­кої роботи тому, що належить до розряду техніко-політичних.

На цьому етапі аудитор має сформувати стратегію енергозбереження на підприємстві, окресливши першочергові, найефективніші рішення та другорядні, які “нестимуть” скромніші обсяги економії ПЕР.

Повномасштабна система енергоощадних технічних рішень має бу­ти сформована, виходячи з ліквідації максимуму виявлених ВЕН.

Енергоощадними рішеннями зі зменшення споживання електрич­ної енергії вважаються:

- збільшення Сos φ в електричних мережах;

- зменшення витрати потоку, що перекачується;

- зменшення перепаду тисків, що “долає” той або інший нагнітач

- відмова від електроприводу і перехід на паровий привід того або іншого нагнітача;

- заміна типорозміру привода до відповідності “номінал – факт”;

- відмова від дросельного (або байпасного) регулювання подачі насосів і перехід на їх тиристорне або частотне регулювання.

Енергоощадними рішеннями зі зменшення споживання теплової енергії вважаються:

- технічні рішення з удосконалення технології виробництва у напряму зменшення витрат продуктових потоків, що підлягають нагріванню, та зменшення рівня температур теплового оброблення;

- ізолювання поверхонь технологічного обладнання та трубопроводів;

- технічні рішення з підвищення ККД термодинамічних циклів;

Для успішної реалізації енергоощадних рішень потрібно:

- досконало знати технічні рішення, апробовані промисловістю, що гарантують зменшення енергоспоживання підприємством;

- числові значення параметрів енергоносіїв, та характеристики облад­нання, що будуть одержані в результаті реалізації енергоощадних рі­шень;­

8-й етап – Визначити проектно-очікувані параметри енергоносіїв, макро-по­каз­ники та питомі показники споживання ПЕР, що будуть одержані підприємством в результаті поетапної реалізації енергоощад­них рішень.

Виконання цього етапу робіт здійснюється за методиками, визначеними на етапі 6.

­9-й етап – Визначити фінансові показники реконструкції та показники економ­мічної ефективності по етапного впровадження у відповід­ності до рекомендацій ЕА такі, як: обсяг капіталовкладень, обсяг коштів на демонтаж обладнан­ня, що виводиться з експлуатації, обсяг коштів на експлу­атаційні вит­рати; обсяг коштів на закупівлю палива, теплової та електричної енер­гії; обсяг амортизаційних витрат; прибуток; строк окуп­ності капітало­вкла­день; собівартість продукції.

Показники економічної ефективності визначаються галузевими мето­диками, затвердженими галузевими адміністра­тивними структурами у відповідності до умов фінансування.

Умовами фінансування робіт з енергозбереження можуть бути:

· фінансування власними коштами підприємства з власного банківського рахунку

· фінансування за кошти лізингових компаній, як вітчизняних, так і закордонних, яким урядом дозволено вести цю діяльність;

· фінансування за кошти позичок вітчизняних або закордонних банків, яким урядом дозволено вести цю діяльність;

· фінансування за кошти державних або закордонних грантів;

· фінансування у комбінований спосіб.

Слід мати на увазі, що методики визначення економічної ефектив­ності за різних умов фінансування не ідентичні.

Як виключення, за узгодженням із Замовником, аудиторами можуть бути використані підручники та розроб­ки навчально-методичного походження.

10-й етап – Здійснити шеф нагляд за комплектацію основного енергоспожи­ва­ючого (енергогенеруючого) обладання.

На цьому етапі ЕА аудитор повинен здійснити нагляд за закупівлею типороз­мірів обладнання, у відповідності до проекту та надати необ­хід­ні консультації у разі його вимушеної заміни.

11-й етап – Здійснити шефнагляд за виконанням робіт з впровадження енерго­ощад­них рішень та здійснити пусконалагоджувальні роботи на об’єкті.­

На цьому етапі ЕА аудитор повинен здійснити:

- шеф-нагляд за монтажем та ув’язкою нового обладнання з облад­нан­ням, що залишилося в експлуатації.

- доведення роботи реконструйованої системи до проектного регламенту;

- розроблення інструкцій з експлуатації реконструйованої системи енергоспоживання.

Шеф нагляд за виконанням монтажних робіт потрібен для того, щоб унемож­ли­­вити відхилення від проектних рішень.Відхилення можуть бути обумовлені різними причинами, в т.ч. за відсутністю необхідного обладнання та матеріалів.

Слід пам’ятати, що відхилення від проектних рішень призведуть до змен­шення енергетичного і економічного ефектів. Відхилення від про­ектних рішень можуть бути допущені тільки у разі переконливого обгрунтування.

Відхилення від проекту документується відповідним протоколом або актом, в якому вказується технічна сутніть відхилення і визначені аудитором очікувані зміні у результатах проекту.

Пусконалагоджувальні роботинеобхідні для доведення експлуата­цій­ного режиму реконструйованої системи енергоспоживання до регламентного (проектно-розрахункового) рівня.

Необхідність цих робіт може обумовлюватися:

- вимогою Замовника;

- відповідальністю аудитора;

- значною новизною впроваджуваних технічних рішень;

- потребою аудитора одержати експлуатаційні дані в перехідних (пускових) режимах;

- потребою аудитора засвідчитись у відсутності “прихованих” недоліків в реалізованих проектних рішеннях.

Розроблення інструкції з експлуатаціїї реконструйованої схеми енергоспо­жи­вання об’єкту ЕА є небхідним документом ЕА.

Необхідність в її розроблення обумовлена вимогою додержання регламентних параметрів і допусків їх відхилення під час експлуатації оперативним персоналом.

12-й етап – Здійснити балансові дослідження реконструйованої систе­ми спожи­вання ПЕР і довести ефективність реалізованих технічних рішень.

Балансові випробовування реконструйованих систем енергоспо­жи­ван­ня є не­об­хідною складовою частиною ЕА.

Призначння їх полягає в доведенні на практиці ефективності про­ект­них технічних рішень, визначених ЕА, і одержанні стійкого ефекту змен­шення обсягів споживання, або питомих витрат ПЕР на вироб­лен­ня продукції.

Балансові випробовування здійснюються за затвердженими відпо­від­ними органами з енергозбереження програмами і методиками (ПМ).

Самодіяльні випробовування реконструйованих систем енергоспо­живання не забороняються, але допускаються за рішенням дирекції підприємств. У цьому разі аудитором має бути розроблена відповідна ПМ, яка узгоджується, як мінімум, із Замовником, а, як максимум, із профільною науково-дослідною установою.

Особливістю захисту результатів впровадження рекомендацій ЕА в реальних виробничих умовах є те, що ефект енергозбереження, може бути одержаний в результаті взаємодії цілого ряду реалізованих тех.­ніч­них рушень, як аудиторського переліку, так і інших, виконаних одночасно.

У цьому разі робота аудитора суттєво ускладнюється. Для цього потрібно досконало володіти методиками виділення із загальної економії енергоресурсів, яке одержало підприємство, резуль­тат реалізації саме технічних рішень ЕА.

Виконання цього етапу ЕА має включати в себе створення аудито­ром математичної моделі об’єкту, яка б дозволяла “виділити” в загаль­­ному ефекті вплив тільки рекомендацій ЕА.

 

13-й етап – Представити результи енергетичного аудиту Замовнику.

 

12.3. Методи енергетичного аудиту.

Аудиторська діяльності для досягнення її результативності потре­бує вико­ри­стання певних методів, які гарантують достовірність результат­ів, їх пере­кон­ли­вість для Замовника та створення необхідної математичної бази для реалізації аудиторських пропозицій.

Нижче, наведено перелік необхідних (на погляд автора) методів ЕА, якими повинен володіти випускник НУХТ – спеціаліст (магістр) за напрямом підго­тов­ки “Теплоенергетика”.