Зниження втрат теплової енергії в комунальній енергетиці

Когенерація

Когенерація — це комбіноване виробництво теплової та електричної енергії. Основною перевагою когенерації перед роздільним виробництвом теплоти та електро­енергії є суттєве (у 4 рази) зниження втрат палива при однаковому обсязі виробництва енергії (рис. 7.4.).

Рис. 7.4. Порівняння втрат при комбінованому та роздільному виробництві

теплової й електричної енергії.

Сумарний потенціал України для будівництва розподіленої мережі когенерацій- них станцій становить 16 000 МВт. На першому етапі доцільне освоєння 5000 МВт, з них 3000 МВт — у житлово-комунальному господарстві, 2000 МВт — у промисловості. Впровадження розподіленої мережі когенераційних станцій забезпечує:

̵ високу енергетичну ефективність та низьку собівартість виробленої теплової та електричної енергії;

̵ значне зниження викидів парникових газів та шкідливих речовин у навколишнє середовище;

̵ забезпечення енергетичної незалежності та безпеки окремих підприємств та регі­онів;

̵ зниження втрат при транспортуванні енергії;

̵ можливість роботи у режимах маневрових та пікових потужностей;

̵ можливість використання місцевих паливних ресурсів та нетрадиційних джерел енергії у єдиному високоефективному технологічному процесі.

Науково-промисловим об'єднанням «Ренко» розроблений проект впровадження 5000 МВт когенераційних потужностей. Загальна вартість проекту складає 14 187,1 млн. грн. Планується спорудження газотурбінних, парогазових і газопоршневих устано­вок. Виконання розраховане на 2005—2015 роки. За роки впровадження проекту буде створено 5000 МВт високоефективних електрогенеруючих когенераційних потужнос­тей та вироблено електричної енергії 189 353 ГВт*год, теплової енергії — 203 769 тис. Гкал. Середній термін окупності — 3,6 року. На основі широкого застосування новітніх енергоресурсозберігаючих технологій буде реконструйовано більшу частину котелень. Витрати природного газу будуть зменшені на 6—8 млрд. м³/рік порівняно з роздільним виробництвом теплової та електричної енергії. Скорочення витрат палива в комуналь­ній енергетиці обумовить зменшення викидів парникових газів на 12% на рік, що екві­валентно 14,9 млн. т СО₂-еквіваленту.

Підприємство «Зоря» — «Машпроект» (м. Миколаїв) виробляє газотурбінні дви­гуни (ГТД) потужністю від 2,5 до 25 МВт. Майже 100% цієї продукції йде на експорт в Росію, Білорусь, Китай, Канаду, США та інші країни. В Україні, за винятком близь­ко двох десятків газових компресорних станцій, ГТД «Зоря» — «Машпроект» не ви­користовуються. Цю ситуацію треба виправляти шляхом залучення ГТД підприємства до створення установок, що працюють на парогазовому циклі. Зараз на «Зоря» — «Машпроект» на стадії початку дослідно-промислова експлуатація газотурбінної уста­новки потужністю 110 МВт. Такі установки мають впроваджуватися в Україні для ефек­тивного спалювання природного газу з ККД виробництва електроенергії до 60%.

 

Зниження втрат теплової та електричної енергії

Зниження втрат теплової енергії в комунальній енергетиці

Виробництво і транспортування

За статистичними даними, з близько 85 млрд. м³ природного газу, який щоріч­но використовується в Україні, близько 34 млрд. м³ споживається населенням, кому­нально-побутовими та бюджетними організаціями. За останні 5—6 років споживання енергії в житлово-комунальному господарстві підвищилося майже на 7%, у той час як промисловість знизила цей показник на 7,4%. Питомі витрати енергоресурсів на ви­робництво 1 Гкал теплоти складають 185—190 кг у.п., в той час як за кордоном — 140— 150 кг у.п.

У циклі виробництва теплової енергії втрати на ряді малоефективних котелень складають до 30—35%, для найкращих котлів комунального господарства ця величи­на становить 10—12%. Середній рівень втрат у 20—25% з урахуванням введеної енергії фактично забезпечує те, що з теплоносієм із заданими параметрами із котельні вихо­дить лише 45—50% енергії. Приведення втрат у циклі виробництва теплоти до норма­тивного рівня (не більше 8%) може скласти щорічну економію палива до 3 млн. т у.п.

Комунальна енергетика України експлуатує близько 15 тис. промислових та опалю­вальних котелень, більшість з яких має значні резерви енергозбереження.

Оцінюючи протяжність і стан теплових мереж комунальної енергетики, його слід характеризувати як незадовільний. З 23,44 тис. км теплових мереж 32% (7,5 тис. км) зна­ходяться в поганому та аварійному стані. Протяжність мереж з попередньо ізольованими трубами безканальної прокладки дуже мала та в найбільш великих містах не досягає і 10%. Канальна ж прокладка теплових мереж з використанням ізоляції з шлаковати надто малоефективна і має короткий термін експлуатації, бо розмокає під впливом ґрунтових вод, і за короткий проміжок часу більше 50% ізоляції труби за рахунок її зсуву практично відшаровується. Втрати в теплових мережах у залежності від їхньої довжини коливають­ся в межах від 8 до 25%. Перехід до використання нових видів теплоізоляційних труб і нових засобів їхнього укладання дозволив би зекономити до 7—9% палива.

Споживач, тобто, фактично, будинок, що опалюється, може отримати від 45— 47%, в кращому випадку, до 20%, в гіршому випадку, енергії на опалення і гаряче во­допостачання. На жаль, найбільші втрати приходяться якраз на споживача, і колива­ються в інтервалі 25—30%. Неважко підрахувати, що у випадку самого сприятливого сценарію корисно витрачається 15—25% теплоти. У несприятливому варіанті ефектив­ність всього циклу зводиться практичні до нуля, а у споживача виділяється і корисно використовується лише ті 30% енергії, що фактично інвестовані в процес видобутку і транспортування природного газу.

Для розрахунку капіталовкладень на реалізацію заходів зі зниження втрат при виробництві і транспортуванні теплової енергії припустимо, що принаймні половина котелень мають бути реконструйовані і 7,5 тис. км тепломереж потребують обов'язко­вої заміни. Основними складовими цих заходів є заміна застарілих котлів на сучасні, пальникових пристроїв — на більш ефективні, старих теплообмінників — на нові висо­коефективні, старих труб теплових мереж — на сучасні попередньо ізольовані труби.

Виходячи з показників проекту реконструкції об'єктів комунальної енергетики АР Крим, середня вартість реконструкції однієї котельної становить близько 292 тис. грн.; заміна 1 км теплової мережі — 483 тис. грн. (дані НТЦ «Біомаса»). Тоді загальні витрати на модернізацію/реконструкцію котелень і тепломереж комунальної енерге­тики України складають 2192 млн. грн. і 3623 млн. грн., відповідно, а в сумі — 5814 млн. грн. Модернізація котельних дає 5—10% економії в споживанні природного газу, в залежності від застосованих заходів; використання попередньо ізольованих труб дає економію у 7—9%. Беручи для розрахунку середні показники, отримуємо, що впро­вадження енергозберігаючих технологій в комунальній енергетиці України заощадить близько 5,27 млрд. м³/рік природного газу (табл. 7.5.).

Таблиця 7.5.

Енергозберігаючі заходи у комунальній енергетиці України та

очікуваний результат від їхнього впровадження

Вид заходу	Приблизна кількість котельних, що будуть модернізовані, шт.	Приблизна протяжність тепломереж, що будуть замінені, км	Заощадження паливно- енергетичних ресурсів, млн. т у.п./рік	Зменшення споживання природного газу, млрд. м3/рік	Зниження викидів СО2, млн. т/рік	Інвестиційні витрати, млн. грн.
Модернізація / реконструкція котельних			2,9	2,55	5,0
Заміна старих труб теплових мереж на попередньо ізольовані труби			3,1	2,72	5,33
УСЬОГО			6,0	5,27	10,33

 

Споживання

Великий потенціал енергозбереження має місце також при споживання теплової та електричної енергії. Технічні заходи з ресурсозбереження в житловому секторі мож­на умовно розділити на три групи:

1. Заходи з обліку кількості та якості ресурсів, що споживаються.

2. Заходи з регулювання ресурсів, що споживаються.

3. Заходи зі зниження нераціональних втрат ресурсів, що споживаються. Відповідно до цих груп в житлово-комунальному господарстві можуть бути впро­ваджені такі енергоефективні заходи:

• використання сучасних ефективних систем обліку споживання енергоресурсів;

• впровадження автоматизованих систем керування енергоспоживанням;

• використання економічних систем і приладів електроосвітлення;

• впровадження сучасних систем і засобів силової електроніки;

• будівництво/реконструкція житла згідно з вимогами раціонального споживання енергії.

Виконання заходів щодо обліку й регулювання дозволяє забезпечити норматив­ні умови проживання й точно визначити спожиту для цього кількість ресурсів і їхню вартість, створюючи тим самим умови для аналізу нераціональних втрат і прийнят­тя рішень про їхнє зниження. Представлені нижче приклади заходів щодо зниження нераціональних втрат споживаних ресурсів досить ефективні, але не вичерпують усіх способів зниження нераціональних втрат ресурсів при споживанні:

• Зовнішнє утеплення стінових конструкцій та аркових прорізів.

• Відновлення закладення міжпанельних швів і гідрофобізація стін.

• Утеплення будівельних конструкцій горищ, технічних поверхів і підвалів.

• Ізоляція трубопроводів опалення й гарячого водопостачання.

• Промивання обладнання і трубопроводів системи опалення, що дозволяє очис­тити їхню внутрішню поверхню від механічних і хімічних відкладень та відновити проектні характеристики системи опалення.

• Установка радіаторних відбивачів. Значна частина променистої енергії, що виді­ляється радіатором, направляється убік стіни, на якій він укріплений. Установка на стіні за радіатором відбивача дозволяє повернути більшу частину цієї енергії назад у квартиру.

• Установка на вікнах тепловідбиваючих плівок і низькоемісійних шибок дозволяє відбивати назад, у приміщення, інфрачервоне випромінювання, що генерується системою опалення й мешканцями, а також сонячне випромінювання, відбите від стін і предметів у приміщеннях. За рахунок цього втрати тепла через вікна зна­чно зменшуються.

• Закладення й ущільнення віконних і дверних блоків.

• Реконструкція входів у під'їзди.

• Заміна старих віконних і балконних блоків на нові «склопакети» дозволяє істотно знизити втрати тепла й надлишкову інфільтрацію.

Загальна економія ПЕР за рахунок реалізації енергозберігаючих заходів у жит­лово-комунальному господарстві становить до 18 млн. т у.п./рік, а необхідні капітало­вкладення оцінюються у 400 млн. грн.