Энергосбережение — организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расходов и потерь топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.
Топливно-энергетические ресурсы — совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии.
Вторичные энергетические ресурсы — энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе.
Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов — использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов — достижение максимальной эффективности использования топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.
Основной показатель энергоэффективности — удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов на производство единицы продукции любого назначения.
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии — источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.
Пользователи топливно-энергетических ресурсов — субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные в качестве юридических лиц или предпринимателей, осуществляющих свою деятельность без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие топливно-энергетические ресурсы.
Производители топливно-энергетических ресурсов — субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные в качестве юридических лиц, для которых любой из видов топливно-энергетических ресурсов является товарной продукцией.
Энергосберегающие технологии и их актуальность.
Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является повышение эффективности использования энергии. В самом деле, современная энергетика, основанная в первую очередь на использовании ископаемых видов топлива (нефть, газ, уголь), оказывает существенное воздействие на окружающую среду. Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресурсов и заканчивая их сжиганием для получения тепла и электроэнергии — все это весьма пагубно отражается на экологическом балансе планеты. Наконец, именно «ископаемая» энергетика ответственна за проблему изменения климата, связанную с увеличением концентрации парниковых газов. То есть вопрос повышения энергоэффективности экономики сейчас является одним из самых животрепещущих для всех стран без исключения.
Энергосбережение сейчас становится одним из приоритетов политики любой компании, работающей в сфере производства или сервиса. И дело здесь даже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматичном экономическом факторе. Это обусловлено тем, что удельные энергозатраты на производство основных видов продукции в Украине значительно выше, чем в западноевропейских странах. Одной из основных причин такого положения являются устаревшие энергорасточительные технологии, оборудование и приборы.
Экономика энергосбережения.
Мировой опыт планирования и реализации энергосберегающей политики имеет более чем четвертьвековую историю. Явившись ответом на резкий рост цен на мировых топливных рынках в 70-х годах, энергосбережение и сегодня остается важнейшим направлением энергетической политики многих стран мира а также международных организаций и союзов топливно-энергетической направленности.
Рациональное использование и экономное расходование ресурсов органического топлива (уголь, нефть, природный газ), повышение эффективности конечного потребления энергии во всех секторах экономики, развитие возобновляемых источников энергии (биомассы, гидроэлектроэнергии, солнечной энергии, энергии ветра и геотермальной энергии и других источников) — все это, вместе взятое, может обеспечить потребности человечества в энергии и, следовательно, его устойчивое развитие в глобальном масштабе.
Развитие общества находит выражение в растущей необходимости удовлетворения определенных потребностей. Удовлетворение большей части этих потребностей связано с необходимостью потребления энергии непосредственно либо для производства товаров или оказания услуг. Таким образом, использование энергии является жизненно важным для социально-экономического развития и вносит свой вклад в улучшение условий жизни, повышая комфортность жилья, совершенствуя средства передвижения, облегчая условия труда и т.д.
Одной из основ промышленной цивилизации всегда было крупномасштабное и все возрастающее потребление энергии как в области производства продукции, так и в сфере их потребления. В связи с этим в некоторых странах негативное воздействие на окружающую природу, на человека и его здоровье, вызванное производством и потреблением энергии, достигло угрожающего уровня.
Повышение энергетической эффективности должно рассматриваться как выявление и реализация мер и инструментов с целью обеспечить удовлетворение потребностей в услугах и товарах при наименьших экономических и социальных затратах на необходимую энергию и при минимальных расходах, необходимых для сохранения природной среды в гармонии с устойчивым развитием на местном, национальном, региональном и мировом уровнях.
Несмотря на весьма существенное замедление с середины 70-х годов темпов роста энергопотребления в промышленно развитых странах, при сохранении существующей динамики к 2030 г. энергопотребление в мире удвоится. Недостаток относительно легко доступных энергетических ресурсов, их концентрация в определенных географических зонах, увеличение стоимости энергоносителей и использование все более опасных видов энергии могут вызывать либо кризисные ситуации и экологические катастрофы, либо замедлить или остановить развитие большей части мира.
Ограничения, связанные с охраной окружающей среды, в сочетании с экономическими и политическими ограничениями в области энергообеспечения существенно влияют на определение стратегии устойчивого развития, то есть стратегии обеспечения необходимого качества жизни всех ныне живущих жителей планеты и будущих поколений и минимизации опасности для окружающей среды, экономических и социальных издержек, связанных с производством и потреблением энергии. Это и есть то, что называется стратегией энергосбережения.
Такая стратегия основана, прежде всего, на серьезном пересмотре самой концепции потребности в энергии. Идея состоит в том, что общественное развитие может обеспечиваться с использованием значительно меньшего количества энергии, чем в настоящее время, при общих издержках также значительно ниже сегодняшних уровней. Это утверждение справедливо даже для стран, использующих самые передовые технологии и располагающие наиболее эффективной экономикой. Промышленно развитые страны, прежде всего те из них, которые используют энергию наиболее неэффективно, могут значительно сократить ее расходование без ухудшения уровня жизни и негативного влияния на экономику. Развивающиеся страны также могут повысить уровень своего благосостояния при более низких темпах роста потребления энергии, чем это осуществлялось в прошлом в развитых странах. И в тех, и в других странах энергосбережение явится важным фактором, улучшающим как экономические показатели, так и состояние окружающей среды.
Энергосбережение — это фактор экономического развития на практике показавший, что во многих случаях дешевле осуществить меры по экономии энергии или вообще избежать ее использования, чем увеличить ее производство. Это означает, что финансовые ресурсы, предназначенные для расширения производства энергии, могли бы быть направлены на другие виды деятельности по повышению жизненного уровня людей. Помимо такого глобального эффекта от высвобождения значительных финансовых ресурсов, весьма велико и непосредственное влияние роста эффективности использования энергии на производственную деятельность в плане повышения продуктивности и конкурентоспособности промышленности. Следует учитывать и тот факт, что развитие национального производства передового энергетически эффективного оборудования позволит выйти с таким оборудованием на зарубежные рынки.
Выгоды от повышения энергетической эффективности для окружающей среды очевидны: энергия, которая приносит наименьший вред окружающей среде, — это та энергия, которую не надо потреблять, а значит и не надо производить. В каждом случае, когда ее потребление для определенных целей будет уменьшаться (за счет улучшения теплоизоляции жилищ, повышения КПД двигателей и т.д.), выбросы загрязняющих веществ будут автоматически сокращаться в соответствующей пропорции. Этот обычный и совершенно справедливый аргумент используется, когда для достижения такого же уровня освещения вместо ламп накаливания рекламируется использование компактных флуоресцентных ламп, благодаря чему существенно сокращается эмиссия парниковых газов или образование радиоактивных отходов. Повышение эффективности использования топлива и энергии является самым дешевым путем защиты окружающей среды. Кроме того, польза для окружающей среды — это бесплатная награда по сравнению с затратами на меры, специально реализуемые для защиты окружающей среды и контролю за загрязнением. Поэтому энергосберегающие мероприятия должны занимать приоритетное место в государственной экологической политике, а национальная стратегия энергосбережения должна быть составной частью экономических стратегий, обеспечивающих сохранность природной среды и устойчивое развитие общества.
Национальная стратегия энергосбережения будет работать только в том случае, если она будет руководствоваться следующими принципами:
—
Осознанием существования тесной взаимосвязи развития экономики и состояния окружающей среды на региональном уровне и в мировом масштабе;
—
Необходимостью постоянного улучшения состояния окружающей среды и качества жизни как в развивающихся, так и в промышленно развитых государствах;
—
Обязательным вовлечением всех слоев общества в процесс решения этих проблем, так и их участием в успешном осуществлении этих принципов;
—
Должна быть достаточно гибкой энергетическая и экономическая политика каждой страны и каждого региона;
—
Международное сотрудничество в области энергосбережения должно быть усилено в рамках уже существующей деятельности региональных и международных организаций, банков развития, двухсторонних соглашений и т.д.
За последнее десятилетие и в Украине, стране с ограниченными топливно-энергетическими ресурсами, пришли к пониманию острой необходимости интенсификации усилий по осуществления широкомасштабных энергосберегающих программ во всех без исключения секторах экономики на национальном, региональном и местном уровнях. Высокая энергоемкость отечественной экономики, уровень которой в среднем в 3 раза превышает соответствующие показатели в ведущих промышленно развитых странах, тяжким финансовым бременем ложится на государственный и региональные бюджеты, не позволяет поднять экономическую конкурентоспособность промышленной продукции, выпускаемой украинскими предприятиями, усугубляет и без того напряженную экологическую обстановку в стране. Руководители различного уровня, ответственные за принятие решений в топливно-энергетическом комплексе, отраслях промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве, сфере услуг и на транспорте пришли к осознанию того, что именно на пути экономии энергоресурсов возможно значительно повысить эффективность функционирования народного хозяйства страны.
Однако только понимания необходимости и желания осуществлять энергосберегающие мероприятия для достижения общего успеха энергосберегающей политики в стране явно недостаточно. Для этого на уровне конечного потребителя нужно, в первую очередь, знание как это сделать и каков наиболее оптимальный для этого путь, а также иметь необходимые компоненты технических, финансовых и организационных средств. В более широком масштабе для этого, как свидетельствует опыт ведущих промышленно развитых стран мира, достигших значительных успехов в деле повышения энергоэффективности своих экономик, необходима квалифицированная разработка комплексов мероприятий по организационному, институциональному, нормативно-правовому, финансово-экономическому, научно-техническому и информационно-образовательному направлениям энергосберегающей политики. Необходимы знание спектра имеющихся возможностей энергосбережения в каждой конкретной отрасли экономики, умение выбрать наиболее подходящие по технико-экономическим критериям для различных категорий энергопотребителей мероприятия и определить последовательность их реализации. К сожалению, по уровню знаний в этих областях Украина пока отстает от многих зарубежных стран.
Для перестройки энергоемких составных частей народного хозяйства на энергосберегающей основе необходимо последовательно и настойчиво заменять старые энергетически неэффективные технологии на экономичные. Ярким примером такого подхода может стать металлургический комплекс. По расчетам специалистов широкое использование в металлургии энергосберегающего оборудования позволит сэкономить примерно 12% вырабатываемой энергии. Многие виды энергосберегающего оборудования были изобретены в нашей стране, однако используются у нас значительно уже, чем в промышленно развитых странах мира.
Нужно также отметить большую энергоемкость коммунального хозяйства. Подземные коммуникации, дома, квартиры во многих случаях обогревают окружающую среду. Многие из коммуникаций и источников тепла находится в неудовлетворительном техническом состоянии. Пример других стран показывает, что экономия энергии, используемой для отопления и освещения зданий, может составить до 15% расходуемой энергии.
Оценки экспертами объёмов возможной экономии энергии в результате энергосберегающей структурной перестройки народного хозяйства показывают, что она может составить до 30%. Это означает, что при современном уровне добычи нефти, угля, газа, производстве электроэнергии при рациональных экономических структурах можно было бы увеличить эффективное энергопотребление почти на треть. Такого количества дополнительной энергии хватило бы на многие годы успешного социально-экономического развития страны.
Топливо. Основные современные виды топлива.
Топливо — вещество или смесь веществ, способные к экзотермическим химическим реакциям с внешним или содержащимся в самом топливе окислителем, применяемые для выделения энергии, изначально тепловой.
Топливо, не содержащее в своём составе окислитель, часто называют горючее. Понятие топлива более общее, нежели горючее или горючее ископаемое, потому как включает в себя древесину и различные топливные смеси.
Химическая или ядерная энергия топлива переводится в различные виды энергии, и чаще всего через преобразование выделяемого при реакциях тепла тепловыми двигателями.
Основной показатель топлива — теплотворная способность (теплота сгорания). Для целей сравнения топлив введено понятие условного топлива (теплота сгорания одного килограмма «условного топлива» (у.т.)) составляет 29,3 МДж или 7000 ккал.
К основным видам топлива относятся:
—
твердые топлива;
—
жидкие топлива;
—
газообразные топлива (пропан, метан, бутан, природный газ, водород, смеси газов);
—
дисперсные системы, растворы (угольная пыль, пены, смесь природного газа с дизельным топливом, смесь водорода с бензином и др.);
—
нетипичные топлива (ядерное, термоядерное).
Традиционные способы получения электрической энергии.
Тепловые электростанции.
Тепловая электростанция (ТЭС) — это электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце 19 в. и получили преимущественное распространение. В середине 70-х гг. 20 в. ТЭС — основной вид электрических станций.
На тепловых электростанциях преобразуется энергия сжигания топлива сначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для них служит уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).
Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30— 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора.
Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива. При этом потребители электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции.
Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе и затем поступает в конденсатор, а другая, имеющая большую температуру и давление, отбирается от промежуточной ступени турбины и используется для теплоснабжения. Конденсат насосом через деаэратор и далее питательным насосом подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприятий в тепловой энергии.
Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60—70%. Такие станции строят обычно вблизи потребителей — промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе.
Рассмотренные тепловые электростанции по виду основного теплового агрегата — паровой турбины — относятся к паротурбинным станциям. Значительно меньшее распространение получили тепловые станции с газотурбинными (ГТУ), парогазовыми (ПГУ) и дизельными установками.
Современные паровые турбины для ТЭС — весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, то есть имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же количество, перед каждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров. И всё же значительная часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.
Возобновляемые источники энергии – это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Возобновляемая энергия не является следствием целенаправленной деятельности человека и это является ее отличительным признаком.
Невозобновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Примером могут служить ядерное топливо, уголь, нефть, газ. Энергия невозобновляемых источников в отличие от возобновляемых находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.
Стратегическими целями использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии являются:
—
сокращение потребления невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов;
—
снижение экологической нагрузки от топливно-энергетического комплекса;
—
обеспечение энергоресурсами децентрализованных потребителей;
Необходимость развития возобновляемой энергетики определяется ее ролью в решении следующих проблем:
—
обеспечение устойчивого тепло-и электроснабжения населения и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения;
—
обеспечение гарантированного минимума энергоснабжения населения и производства в зонах централизованного энергоснабжения, испытывающих дефицит энергии, предотвращение ущербов от аварийных и ограничительных отключений;
—
снижение вредных выбросов от энергетических установок в городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения.
Экологические проблемы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
В комплексе существующих экологических проблем энергетика занимает одно из ведущих мест. В связи с интенсивным вовлечением возобновляемых источников энергии в практическое использование особое внимание обращается на их воздействие на окружающую среду.
В то же время существует мнение, что выработка электроэнергии за счет возобновляемых источников представляет собой абсолютно экологически «чистый» вариант. Это не совсем верно, так как эти источники энергии обладают принципиально иным спектром воздействия на окружающую среду по сравнению с традиционными энергоустановками на органическом, минеральном и гидравлическом топливе, причем в некоторых случаях воздействия последних представляют даже меньшую опасность. К тому же определенные виды экологического воздействия нетрадиционных и возобновляемых источников энергии на окружающую среду не ясны до настоящего времени, особенно во временном аспекте, а потому изучены и разработаны еще в меньшей степени, чем технические вопросы использования этих источников.
Разновидностью возобновляемых источников энергии являются гидро-энергетические ресурсы. Долгое время их также относили к экологически «чистым» источникам энергии. Не принимались во внимание экологические последствия их использования и, естественно, не проводились достаточные разработки природоохранных мероприятий, что привело гидроэнергетику на рубеже 90-х годов к глубокому кризису. Преобразование энергии нетрадиционных и возобновляемых источников в наиболее пригодные формы ее использования – электричество или тепло – на уровне современных знаний и технологий обходится довольно дорого. Однако во всех случаях их использование приводит к эквивалентному снижению расходов органического топлива и меньшему загрязнению окружающей среды. До настоящего времени во всех методиках, в которых приводится технико-экономическое сопоставление традиционных видов получения энергии с возобновляемыми источниками, эти факторы не учитывались вообще или только отмечались, но не оценивались количественно. Таким образом, актуальной становится задача разработки научно обоснованных методов экономической оценки экологических последствий использования различных видов возобновляемых источников энергии и новых методов преобразования энергии, которые должны количественно учесть факторы их иного, по сравнению с традиционными установками, воздействия на окружающую среду.
Рассмотрим основные факторы экологического воздействия нетрадиционных и возобновляемых источников энергии на различные природные среды и объекты.
Экологические последствия развития солнечной энергетики.
Солнечные станции являются еще недостаточно изученными объектами, поэтому отнесение их к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию – стадию эксплуатации СЭС, и то относительно. Солнечные станции являются достаточно землеёмкими. Удельная землеёмкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003–0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитываются изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеёмкость повысится и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами. Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и возможные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.
Гелиотехника также косвенным образом оказывает влияние на окружающую среду. В районах ее развития должны возводиться крупные комплексы по производству бетона, стекла и стали. Во время изготовления кремниевых, кадмиевых и арсенидогелиевых фотоэлектрических элементов в воздухе производственных помещений появляются кремниевая пыль, кадмиевые и арсенидные соединения, опасные для здоровья людей.
Космические СЭС за счет СВЧ-излучения могут оказывать влияние на климат, создавать помехи теле-и радиосвязи, воздействовать на незащищенные живые организмы, попавшие в зону его влияния. В связи с этим необходимо использовать экологически чистый диапазон волн для передачи энергии на Землю.
Таким образом, неблагоприятные воздействия солнечной энергетикина окружающую среду могут проявляться:
—
в отчуждении земельных площадей, их возможной деградации;
—
в большой материалоемкости;
—
в возможности утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и нитриты;
—
в опасности перегрева и возгорания систем, заражения продуктов токсичными веществами при использовании солнечных систем в сельском хозяйстве;
—
в изменении теплового баланса, влажности, направления ветра в районе расположения станции;
—
в затемнении больших территорий солнечными концентраторами, возможной деградации земель;
—
в воздействии на климат космических СЭС;
—
в создании помех телевидению и радиосвязи;
—
в передаче энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опасного для живых организмов и человека.
Влияние ветроэнергетики на природную среду
Факторы воздействия ветроэлектростанций (ВЭС) на природную среду а также их последствия и основные мероприятия по снижению и устранению отрицательных проявлений приведены в таблице. Рассмотрим некоторые из них более подробно.
Методы устранения негативного влияния ВЭУ на окружающую среду
Факторы воздействия
Методы устранения
1. Изъятие земельных ресурсов, изменение свойств почвенного слоя.
Размещение ВЭУ на неиспользуемых землях. Оптимизация размещения – минимизация расхода земли.
Целенаправленный учет изменений свойств почвенного слоя.
Компенсационные расчеты с землепользователями.
2. Акустическое воздействие (шумовые эффекты).
Изменение числа оборотов ветроколеса (ВК). Изменение форм лопасти ВК.
Удаление ВЭУ от объектов социальной инфраструктуры.
Замена материалов лопастей ВК.
3. Влияние на ландшафт и его восприятие.
Учет особенностей ландшафта при размещении ВЭУ.
Рекреационное использование ВЭУ.
Изыскание различных форм опорных конструкций, окраски и т.д.
4. Электромагнитное излучение, влияние на телевидение и радиосвязь.
Сооружение ретрансляторов.
Замена материалов лопастей ВК.
Внедрение специальной аппаратуры в конструкцию ВЭУ.
Удаление от коммуникаций.
5. Влияние на орнитофауну на перелетных трассах и морскую фауну при размещении ВЭС на акваториях.
Анализ поражаемости птиц на трассах перелета и рыб на путях миграции.
Расчет вероятности поражения птиц и рыб.
6. Аварийные ситуации, опасность поломки и отлета поврежденных частей ВК .
Расчет вероятности поломок ветроколеса, траектории и дальности отлета.
Оценка надежности безаварийной работы ВЭУ. Зонирование производства вокруг ВЭУ.
7. Факторы, улучшающие экологическую ситуацию.
Уменьшение силы ветра.
Снижение ветровой эрозии почв.
Уменьшение ветров с акваторий водоемов и водохранилищ.
Проблема использования территории упрощается при размещении ВЭС на акваториях. В Дании дамба, на которой установлен парк ВЭУ, одновременно является пирсом для рыболовных судов. Использование территории, занятой ветровым парком, под другие цели зависит от шумовых эффектов и степени риска при поломках ВЭУ. У больших ВЭУ лопасть при отрыве может быть отброшена на 400–800 м.
Наиболее важный фактор влияния ВЭС на окружающую среду – это акустическое воздействие. В зарубежной практике выполнено достаточно исследований и натурных изменений уровня и частоты шума для различных ВЭУ с ветроколесами, отличающимися конструкцией, материалами, высотой над землей, и для разных природных условий (скорость и направление ветра, подстилающая поверхность и т. д.).
Шумовые эффекты от ВЭУ имеют разную природу и подразделяются на механические (шум от редукторов, подшипников и генераторов) и аэродинамические воздействия. Последние, в свою очередь, могут быть низкочастотными (менее 16-20 Гц) и высокочастотными (от 20 Гц до нескольких кГц). Они вызваны вращением рабочего колеса и определяются следующими явлениями — образованием разрежения за ротором или ветроколесом с устремлением потоков воздуха в некую точку схода турбулентных потоков, пульсациями подъемной силы на профиле лопасти, взаимодействием турбулентного пограничного слоя с задней кромкой лопасти.
Удаление ВЭС от населенных пунктов и мест отдыха решает проблему шумового эффекта для людей. Однако шум может повлиять на фауну, в том числе на морскую фауну в районе экваториальных ВЭС. По зарубежным данным, вероятность поражения птиц ветровыми турбинами оценивается в 10%, если пути миграции проходят через ветровой парк. Размещение ветровых парков повлияет на пути миграции птиц и рыб для экваториальных ВЭС.
Высказываются предположения, что экранирующее действие ВЭС на пути естественных воздушных потоков будет незначительным и его можно не принимать во внимание. Это объясняется тем, что ВЭУ используют небольшой приземный слой перемещающихся воздушных масс (около 100-150 м) и притом не более 50 % их кинетической энергии. Однако мощные ВЭС могут оказать влияние на окружающую среду — например уменьшить вентиляцию воздуха в районе размещения ветрового парка. Экранирующее действие ветрового парка может оказаться эквивалентным действию возвышенности такой же площади и высотой порядка 100-150 м.
Помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин, могут сказываться на качестве телевизионных и радиопередач а также различных навигационных систем в районе размещения ветрового парка ВЭС на расстоянии нескольких километров. Наиболее радикальный способ уменьшения помех – удаление ветрового парка на соответствующее расстояние от коммуникаций. В ряде случаев помех можно избежать, установив ретрансляторы. Этот вопрос не относится к категории трудноразрешимых, и в каждом случае может быть найдено конкретное решение.
Экологические последствия использования биоэнергетических установок.
Биоэнергетические станции по сравнению с традиционными электростанциями и другими НВИЭ являются наиболее экологически безопасными. Они способствуют избавлению окружающей среды от загрязнения всевозможными отходами. Так, например, анаэробная ферментация – эффективное средство не только реализации отходов животноводства, но и обеспечения экологической чистоты, так как твердые органические вещества теряют запах и становятся менее привлекательными для грызунов и насекомых (в процессе перегнивания разрушаются болезнетворные микроорганизмы). Кроме того, образуются дополнительный корм для скота (протеин) и удобрения.
Городские стоки и твердые отходы, отходы при рубках леса и деревообрабатывающей промышленности, представляя собой возможные источники сильного загрязнения природной среды, являются в то же время сырьем для получения энергии, удобрений, ценных химических веществ. Поэтому широкое развитие биоэнергетики эффективно в экологическом отношении. Однако неблагоприятные воздействия на объекты природной среды при энергетическом использовании биомассы имеют место. Прямое сжигание древесины дает большое количество твердых частиц, органических компонентов, окиси углерода и других газов. По концентрации некоторых загрязнителей они превосходят продукты сгорания нефти и ее производных. Другим экологическим последствием сжигания древесины являются значительные тепловые потери.
По сравнению с древесиной биогаз – более чистое топливо. Вместе с тем необходимы меры предосторожности при производстве и потреблении биогаза, так как метан взрывоопасен. Поэтому при его хранении, транспортировке и использовании следует осуществлять регулярный контроль для обнаружения и ликвидации утечек.
При ферментационных процессах по переработке биомассы в этанол образуется большое количество побочных продуктов (промывочные воды и остатки перегонки), являющихся серьезными загрязнителями окружающей среды.
Пути повышения эффективности использования энергии.
В промышленности.
Проблемы энергосбережения следует рассматривать как комплекс организационных и технических задач.
При этом к числу организационных относятся:
—
разработка планов потребления энергии и удельных норм ее расходования;
—
организация учета расхода всех видов энергии;
—
организация контроля за расходованием всех видов энергии и анализа энергопотребления;
—
разработка мероприятий по энергосбережению и организация их внедрения;
—
систематическое подведение итогов работы по экономии энергоресурсов;
—
упорядочение потребления электроэнергии в электросиловых установках, разбора сжатого воздуха, тепла, холода при их централизованной выработке и т.д.
—
поддержание рационального режима пользования электроосвещением, питьевой водой и т.п.
Рассмотрим некоторые аспекты использования и экономии электроэнергии и других видов энергоресурсов.
До 75% всей потребляемой электроэнергии на производствах используется для приведения в действие всевозможных электроприводов. Как правило, на большинстве отечественных предприятий установлены электродвигатели с определённым запасом по мощности в расчете на максимальную производительность оборудования, несмотря на то, что часы его пиковой нагрузки составляют всего 15-20% от общего времени работы. В результате такие электродвигатели расходуют больше энергии, чем это необходимо на величину превышения потерь установленных двигателей по сравнению с двигателями меньшей мощности, если их использовать для привода тех же агрегатов. При этом экономия электроэнергии достигается за счет замены электродвигателями меньшей мощности. Если средняя нагрузка электродвигателя составляет менее 45 % номинальной мощности, то замена его менее мощным электродвигателем всегда целесообразна. При нагрузке электродвигателя более 70 % номинальной мощности можно считать, что замена его нецелесообразна. При нагрузке электродвигателя в пределах от 45 до 70 % номинальной мощности целесообразность его замены должна быть подтверждена технико-экономическим расчётом на базе данных об уменьшении суммарных потерь активной мощности в электрической системе и в электродвигателе.
Режим энергосбережения особенно актуален для механизмов, которые часть времени работают с пониженной нагрузкой, — конвейеры, насосы, вентиляторы и т.п. Комплексно подойти к решению этой проблемы позволяет автоматизация технологических и производственных процессов на базе преобразователей частоты. В частности, хорошо себя зарекомендовали частотно-регулируемые электроприводы со встроенными функциями оптимизации энергопотребления. Суть заключается в гибком изменении частоты их вращения в зависимости от реальной нагрузки, что позволяет экономить до 30-50% потребляемой электроэнергии. При этом, как правило, не требуется замена установленного электродвигателя, что особенно актуально при модернизации производств. Кроме снижения расхода электроэнергии, экономический эффект от применения частотно-регулируемых электроприводов достигается путем увеличения ресурса работы электротехнического и технологического оборудования, что становится дополнительным плюсом.
Такие энергосберегающие электроприводы и средства автоматизации могут быть внедрены на большинстве промышленных предприятий и в сфере ЖКХ — от лифтов и вентиляционных установок до автоматизации целых технологических линий. По различным источникам в европейских странах до 80% запускаемых в эксплуатацию электроприводов уже являются регулируемыми. В нашей стране пока их доля гораздо ниже.
Значительными являются резервы экономии электроэнергии, основанные на переходе к новым технологическим решениям в производстве продукции на каждом предприятии, на переходе к новым аппаратурным оформлениям традиционных технологических процессов, что, как правило, сопровождается существенным снижением удельных норм расхода. Это как раз и должно являться предметом рассмотрения в ходе проведения энергоаудитов совместно специалистами-энергетиками и технологами.
Орлов Иван
Загрузка ...
