Энергоэффективность, энергобезопасность, энергосбережение. современные инструменты учета, мониторинга и диспетчеризации

Управляем освещением

Сегодня автоматизировать освещение можно с помощью разнообразной сенсорной техники.

— Диммеры (светорегуляторы) — плавно изменяют интенсивность свечения ламп, регулируя их мощность.

— Датчики движения — реагируют на источник инфракрасного излучения и управляют светильниками в зависимости от его перемещения. Зона чувствительности таких датчиков обычно не слишком высока, они реагируют на активное передвижение человека. Эффективны в лифтовых холлах, кладовых, на лестничных маршах — т. е. в местах, которые посещают не часто, при этом они слабо освещены естественным светом. Датчики удобно использовать и на улице.

— Датчики присутствия — более сложные высокочувствительные устройства, которые регистрируют малейшие перемещения, вроде движения пальцев рук. Приборы незаменимы в офисах и учебных аудиториях, кабинетах и т. п. Датчики присутствия не дадут свету погаснуть, даже если вы будете несколько часов спокойно сидеть и читать. Кроме того, прибор может управлять еще одним устройством, независимо от контроля за освещенностью.

— Таймеры — выключатели, которые следят за тем, чтобы свет зажигался или гас в точно указанное (запрограммированное) время. Таймер имеет еще один канал связи, с помощью которого может выключать-включать дополнительное устройство. Теперь вы можете не беспокоиться о том, что легли в постель, позабыв погасить свет в санузле: таймер выключит светильники через несколько минут после вашего ухода, а заодно отключит работающую вытяжку.

— Датчики освещенности (сумеречное реле) — устройства, которые управляют искусственным светом в зависимости от уровня естественной освещенности. Когда солнечная активность снижается до зафиксированного уровня, прибор это распознает и включает свет. Как только количество солнечных лучей повышается, свет гаснет. Обычно такие датчики работают вместе с датчиками присутствия или движения.

Много полезного о создании энергосберегающих систем можно узнать на сайте компании B.E. G. Такая система полностью окупает себя уже через год использования.

Практика применения энергосберегающих технологий на производстве

Традиционно более всего потребляют материальных и энергетических ресурсов металлургия, химическая промышленность и машиностроение (По теме: Энергосберегающие технологии на промышленных предприятиях России). Критерием эффективности любого технологического процесса считается показатель его КПД. Основными потерями считаются:

  1. Потери на трение, которые возникают при работе любых механических систем превращения энергии.
  2. Тепловые потери, при которых избыточные ресурсы расходуются на непроизводительный нагрев окружающей среды.
  3. Электрические потери мощности, сопутствующие процессам передачи значительной мощности на большие расстояния.
  4. Магнитные потери в устройствах, предназначенных для трансформации одного вида энергии в другой.

При этом с увеличением мощности единичного агрегата растёт и уровень его потерь. Поскольку для функционирования металлургических производств чаще используют традиционные энергоресурсы, то увеличенное энергопотребление часто сопровождается и ухудшением экологической обстановки. Не зря наиболее загрязнёнными российскими городами (наряду с ожидаемыми  Москвой или Санкт-Петербургом)  считаются Магнитогорск, Новокузнецк, Череповец, Липецк.

С целью снижения удельного энергопотребления в металлургии применяют:

  • Расширенное использование вторичного сырья и отходов производства;
  • Оптимизацию управления металлургическими объектами при помощи компьютерной техники;
  • Устройства, отличающиеся повышенным КПД при своей эксплуатации.

Подобными путями идёт внедрение ресурсосберегающих технологий в химической промышленности. А в металлообработке преимущественное применение получают безотходные технологии: так, механической обработке (при которой образуется значительное количество стружки) всё чаще предпочитают процессы пластического деформирования, причём в холодном состоянии, когда количество отходов минимально.

Особенно интенсивно развиваются энергосберегающие технологии в отраслях с массовым характером производства. Пример – производство автомобилей или двигателей. Современные энергосберегающие технологии сопровождают всю цепочку рождения нового транспортного средства – от его проекта, при разработке которого в полной мере учитываются факторы сопротивления движению автомобиля, и до сборочных операций, выполняемых с наибольшей производительностью и качеством.

При выпуске энергоэффективных двигателей учитывают моторную нагрузку, минимум отработанного тепла и выхлопных газов, максимальный КПД, а для двигателей внутреннего сгорания – ещё и наилучший химический состав топлива.

Особый аудит

Обследование и оценка состояния ресурсов производства представляет собой сбор информации, указывающей на характер их использования. В результате качественного энергоаудита можно получить достоверные данные о действительном объеме применяемых запасов, показателях рационального их распределения. Кроме того, выявляются возможности по повышению эффективности использования ресурсов. Благодаря такому обследованию можно наиболее грамотно применять разработанные программы непосредственно в центрах потребления энергии. В рамках данного направления государство выполняет еще одну стратегически важную задачу. В частности, разрабатывается совершенная система по управлению эффективностью распределения и последующего использования ресурсов. В нее входит обязательное оборудование госучреждений, производств и жилых помещений приборами учета.

Суть энергосбережения

Для начала хотим открыть один небольшой секрет. Возможно, вы удивитесь, но любые электрические нагреватели являются энергосберегающими. Ведь что этот термин означает для аппарата, выделяющего тепловую энергию? Он значит, что энергия, содержащаяся в топливе или электричестве, преобразуется котлом или нагревателем в тепловую максимально эффективно, а степень этой эффективности характеризуется КПД агрегата.

Так вот, все электрические приборы для нагрева помещений имеют КПД 98—99%, таким показателем не может похвастаться ни один источник тепла, сжигающий разные виды топлива. Даже на практике так называемые энергосберегающие электрические системы отопления выделяют 98—99 Вт теплоты, израсходовав 100 Вт электроэнергии. Повторяем, это утверждение верно для любых электронагревателей – от дешевых тепловентиляторов до самых дорогих инфракрасных систем и котлов.

Поистине энергосберегающая система отопления – это тепловой насос или солнечная батарея. Но и здесь никаких чудес нет, эти устройства просто берут энергию из окружающей среды и переносят в дом, практически не затрачивая электричества из сети, за которое нужно платить. Другое дело, что подобные установки очень дорогие, а наша цель – в качестве примера рассмотреть доступные новинки рынка, декларируемые как энергосберегающие. К ним относятся:

  • инфракрасные системы отопления;
  • индукционные энергосберегающие электрокотлы для отопления.

№9. Из чего строить энергосберегающий дом

Конечно же, лучше использовать максимально природное и натуральное сырье, производство которого не требует многочисленных стадий обработки. Это древесина и камень. Предпочтение лучше отдавать материалам, производство которых осуществляется в регионе, ведь таким образом снижаются растраты на транспортировку. В Европе пассивные дома стали строить из продуктов переработки неорганического мусора. Это бетон, стекло и металл.

Если один раз уделить внимание изучению энергосберегающих технологий, продумать проект экодома и вложить в него средства, в последующие годы расходы на его содержание будут минимальными или даже стремиться к нулю

Энергосберегающие решения

Энергосберегающие технологии представляют собой комплекс мер и решений, направленных на уменьшение бесполезных потерь энергии. Это новый подход к технологическим процессам, характеризующийся более высоким коэффициентом полезного использования топливно-энергетических ресурсов.

По данным специалистов, доля энергозатрат в себестоимости продукции в России достигает 30–40%. Во многом это вызвано использованием устаревшего оборудования на крупных предприятиях, в ЖКХ и других сферах деятельности. К примеру, на большинстве отечественных предприятий до сих пор используются электродвигатели с большой мощностью, которые рассчитаны на максимальную нагрузку, хотя пиковый период работы составляет всего 10–15% от общего количества рабочего времени.

Решением этой проблемы может стать оптимизация оборудования за счет использования электроприводов, автоматизация технологических и производственных процессов. Хорошо зарекомендовали себя частотно-регулируемые электроприводы со встроенными функциями оптимизации энергопотребления.

Частота их вращения изменяется в зависимости от реальной нагрузки, причем зачастую не требуется менять стандартные электродвигатели, что позволяет уменьшить затраты на модернизацию, а экономия потребляемой электроэнергии достигает 30–50%. модернизации производств. Такие приводы особенно актуальны для создания энергосберегающего режима в работе механизмов, которые часть времени работают с пониженной нагрузкой: вентиляторы, кондиционеры, насосы.

Ещё одним видом эффективного применения энергосберегающих технологий является применение так называемого «умного» освещения. Такие энергосберегающие системы освещения позволяют снизить потребление электроэнергии в десять раз. Энергосберегающий эффект достигается тем, что свет включается автоматически и только тогда, когда он нужен.

Это достигается путем встраиваемого микрофона и оптического датчика, реагирующих на появление человека в помещении. К тому же, «умные системы» автоматически регулируют яркость свечения ламп, в зависимости от времени суток. Ещё одним решением в экономии электроэнергии является использование современных энергосберегающих ламп.

Более трети всех энергоресурсов страны расходуется на отопление зданий. Без минимизации непродуктивных потерь тепла перечисленные энергосберегающие меры будут малоэффективны. Поэтому, в современном строительстве применяются технологии с использованием утепления стен, энергосберегающей кровли, энергосберегающих красок, современных стеклопакетов, экономичных систем обогрева.

Хороший энергосберегающий эффект дают новейшие котельные, где применение новых энергоносителей позволяет снизить затраты на обслуживание и существенно повысить КПД, а также перейти на использование более дешевого и экологичного топлива. При проектировании систем вентиляции применяют системы рекуперации (утилизации для повторного использования) тепла отработанного воздуха и переменной производительности приточно-вытяжных агрегатов в зависимости от числа людей в здании.

№2. Архитектурные решения для энергосберегающего дома

Чтобы добиться экономии ресурсов, необходимо уделить внимание планировке и внешнему виду дома. Жилище будет максимально энергосберегающим, если учтены такие нюансы:

  • правильное расположение. Дом может быть расположен в меридиональном или широтном направлении и получать разное солнечное облучение. Северный дом лучше строить меридионально, чтобы увечить приток солнечного света на 30%. Южные дома, наоборот, лучше возводить в широтном направлении, чтобы уменьшить затраты на кондиционирование воздуха;
  • компактность, под которой в данном случае понимают соотношение внутренней и внешней площади дома. Оно должно быть минимальным, а достигается это за счет отказа от выпирающих помещений и архитектурных украшений типа эркеров. Получается, что самый экономный дом – это параллелепипед;
  • тепловые буферы, которые отделяют жилые помещения от контакта с окружающей средой. Гаражи, веранды, лоджии, подвалы и нежилые чердаки станут отличной преградой для проникновения в комнаты холодного воздуха извне;

  • правильное естественное освещение. Благодаря несложным архитектурным приемам можно в течение 80% всего рабочего времени освещать дом с помощью солнечных лучей. Помещения, где семья проводит больше всего времени (гостиная, столовая, детская) лучше расположить на южной стороне, для кладовой, санузлов, гаража и прочих вспомогательных помещений достаточно рассеянного света, поэтому они могут иметь окна на северную сторону. Окна на восток в спальне утром обеспечат зарядом энергии, а вечером лучи не будут мешать отдыхать. Летом в такой спальне можно будет вообще обойтись без искусственного света. Что же касается размера окон, то ответ на вопрос зависит от приоритетов каждого: экономить на освещении или на обогреве. Отличный прием – установка солнечной трубы. Она имеет диаметр 25-35 см и полностью зеркальную внутреннюю поверхность: принимая солнечные лучи на крыше дома, она сохраняет их интенсивность на входе в комнату, где они рассеиваются через диффузор. Свет получается настолько ярким, что после установки пользователи часто тянутся к выключателю при выходе из комнаты;

  • кровля. Многие архитекторы рекомендуют делать максимально простые крыши для энергосберегающего дома. Часто останавливаются на двухскатном варианте, причем чем более пологим он будет, тем более экономным окажется дом. На пологой крыше будет задерживаться снег, а это дополнительное утепление зимой.

Что такое погодное регулирование?

В многоквартирном доме 2004 года постройки рядом со станцией метро «Люблино» в прошлом году энергосервисная компания — ООО «Энергосбережение» — установила автоматический узел управления погодного регулирования. Оборудование находится в подвале и выглядит как сплетение серебристых труб, врезанных в систему существующих коммуникаций. Устройство помогает регулировать температуру батарей в квартирах — в зависимости от погодных условий.

Система работает следующим образом. Датчик, измеряющий температуру, размещается снаружи дома. Обычно его устанавливают на северной стороне здания, в тени. Как только он фиксирует, что воздух на улице прогрелся до определенной отметки, он передает сигнал оборудованию в подвале. После этого запорно-регулирующий клапан приостанавливает подачу теплоносителя в дом. То есть вода будет циркулировать по трубам внутри здания по кругу, пока ее температура не упадет до определенной отметки. Этот показатель зафиксирует уже другой датчик, и тогда насос включится вновь и в здание будет подаваться теплоноситель из сети. Все это помогает избежать знакомой многим проблемы: когда во время оттепели или бабьего лета приходится открывать нараспашку окна, потому что в квартире душно из-за горячих батарей. Это не только неудобно, но и крайне неэкономично.

Система работает в автоматическом режиме, но под контролем диспетчера. Специалисты настраивают оборудование в начале отопительного сезона и приходят по заявке, если есть жалобы от управляющей компании или жильцов. В случае какой-то неисправности система автоматически передаст сигнал диспетчеру и он направит на место ремонтную бригаду.

Установка энергосберегающего оборудования занимает всего несколько часов и не доставляет жителям никаких неудобств. Поломка тоже ничем не грозит: здание продолжит отапливаться по старой схеме, а ремонтная бригада в кратчайшие сроки восстановит работоспособность оборудования.

Экономить можно не только на отоплении. Еще одно востребованное направление — модернизация освещения в подъездах. Во многих домах установлены светильники с лампами накаливания или люминесцентными лампами мощностью от 12 до 100 Вт. Энергосервисная компания (инвестор) заключает договор с управляющей организацией и за свой счет устанавливает светодиодные лампы, потребляющие 5–10 Вт, но качество освещения при этом гораздо выше. Такая замена светильников позволяет снизить плату, а сэкономленные деньги управляющая организация может направить на ремонт и содержание дома.

Плавучий электролизер

Альтернативой нефтегазовым ресурсам давно считают водородное топливо. Но при его использовании всегда была одна существенная проблема: во время химического процесса выделялось огромное количество углекислого газа, который является главным врагом экологии и провоцирующим фактором глобального потепления.

Открытие американских учёных трансформировало весь процесс, сделав возможным получение энергии из водорода без выделения углекислоты при помощи электролиза воды. Во время прохождения электрического тока через жидкость вода раскладывается на водород и кислород, не выделяя при этом в окружающую среду опасный загрязнитель.

Плавучие электролизеры будут дрейфовать по поверхности морей и океанов, работая совершенно автономно в солёной воде. По внешнему виду эти большие конструкции будут напоминать плавучие нефтяные вышки.

Данным методом можно получать водород очень высокого качества с чистотой до 99%, чем не могут похвастаться другие способы. При помощи плавающих в солёной воде электролизеров можно будет обеспечить достаточное количество энергии в промышленных масштабах, не занимая значительные территории на суше. Для передачи водорода необходимо будет сконструировать и построить систему трубопроводов, которая позволит передавать газ прямо к объектам.

Этот проект планируют окончательно протестировать и запустить в ближайшие годы, что позволит многим промышленным предприятиям стать экономически независимыми. Такой подход сделает возможным снижение затрат на производство многих групп продукции и уменьшение за счёт этого их стоимости.

Список литературы

  1. Андреева Е.О., Борисова Н.И. К Вопросу об энергосбережении в современном архитектурно-строительном комплексе // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 39. С. 117-122.
  2. Ашнина Ю.А., Борисов А.В., Борисова Н.И. Развитие инфраструктуры современного города: социальные и экономические аспекты // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 2. № 39. С. 177-183.
  3. Борисова Н.И., Борисов А.В. Проблемы и перспективы применения энергосберегающих технологий в строительном комплексе волгоградской области // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. 2016. № 13-2. С. 25-31.
  4. Борисова Н.И., Борисов А.В. К вопросу об энергоресурсосбережении и энергоаудите ЖКХ регионов России в новых экономических условиях // Актуальные проблемы экономики и менеджмента. 2014. № 3 (03). С. 11-17.
  5. Борисова Н.И., Борисов А.В. Проблемы повышения энергоэффективности российских городов в новых инновационных экономических условиях // В сборнике: Актуальные проблемы внедрения энергоэффективных технологий в строительство и инженерные системы городского хозяйства. Материалы II международной научно-практической конференции. КЫЗЫЛ, 2015. С. 13-18.
  6. Борисов А.В., Борисова Н.И., Пестова Д.А. Региональные аспекты применения энергосберегающих технологий в строительстве и ЖКХ // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 2. № 39. С. 141-149.
  7. Борисова Н.И., Борисов А.В., Выприцкая Е.Ю. К вопросу о разработке и использовании альтернативных источников энергии в России и ее регионах в современных условиях // Экономика и предпринимательство. 2015. № 12-3 (65-3). С. 412-420.
  8. Борисова Н.И., Таранова А.В. Проблемы и развитие экологического строительства в условиях проектно-строительной деятельности в Волгоградской области // Современные технологии управления. 2016. № 3 (63). С. 33-42.
  9. Жильцов Ю.А., Борисов А.В., Борисова Н.И Статистика. теория и практика. Учебное пособие / Волгоград, 2008.
  10. Борисов А.В., Борисова Н.И., Онищенко М.Ю. Энергетические, экономические и экологические проблемы развития современных городов России и ее регионов // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 3. № 41. С. 99-104.
  11. Борисов А.В. Оценка инвестиционной привлекательности объектов строительства на вторичном рынке промышленной недвижимости (на примере Волгоградской области). Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук / Волгоград, 2004
  12. Максимчук О.В., Першина Т.А. Реализация потенциала энергосбережения региона с позиций системного подхода // Фундаментальные исследования. 2015. № 10-3. С. 596-601.
  13. Чернов, С.С. Оценка состояния и перспектив повышения энергетической эффективности в России // Бизнес. Образование. Право. Вестник Волгоградского института бизнеса. – 2014. – № 2 (27). – С. 76–80.
  14. Шипкова Е.В., Борисова Н.И., Борисов А.В. Необходимость применения энергосберегающих технологий на городском транспорте в современных условиях. В сборнике: Вопросы современной экономики и менеджмента: свежий взгляд и новые решения Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2016. С. 47-49.
  15. Фролова И.П., Мулдашева А.С., Борисова Н.И. Использование термоэлектрических источников энергии на транспорте в современных условиях. В сборнике: Современные проблемы развития техники, экономики и общества Материалы I Международной научно-практической заочной конференции. Научный редактор А.В. Гумеров. 2016. С. 91-94.
  16. Рекламно-информационный журнал: «Электротехнический рынок» Энергосбережение в электроэнергетике № 52 — http://market.elec.ru/

«Пассивные дома»

Ещё одна энергосберегающая технология, которая очень интересна для рядовых потребителей, называется «пассивный дом». Главный принцип такой разработки сводится к тому, что энергозатраты на отопление практически отсутствуют. Это происходит за счёт тепла, которое выделяют различные бытовые приборы, люди, альтернативные источники тепла.

Такая энергия выделяется в любом доме, но в «пассивных домах» наряду с этим внедрена система многослойной изоляции от теплопотерь на всех уровнях: стены, пол и потолок снабжены изоляционными прослойками из современных материалов, на окнах присутствует тепловой барьер или аргоновое заполнение стеклопакетов, энергия солнца и ветра используется для отопления и подогрева воды. Такие помещения представляют собой практический термос, способный удерживать температуру внутри комнат на протяжении максимального времени.

В таких помещениях продумано расположение окон: они должны быть направлены на юг, чтобы впускать солнечный свет и тепло в комнаты, а не терять их. Кроме того, температура в комнатах «пассивных домов» чётко регулируется в зависимости от того, находятся ли в них люди. В ночное время в помещении тоже становится прохладнее на несколько градусов, что не только позволяет сэкономить на отоплении, но и позитивно влияет на здоровье жильцов, так как ночное снижение температуры является нормальным ритмом в живой природе.

Развитие данной энергосберегающей технологии самыми активными темпами происходит в Германии, поэтому в этой стране по принципу энергоэффективности построено более 4 тыс. жилых домов.

Несмотря на то, что строительство таких домов обойдётся дороже приблизительно на 10% от общей стоимости жилья, экономия начнётся с первого же дня эксплуатации

Для местности с суровым климатом и сильными морозами может появиться необходимость в добавочном отоплении, что важно учитывать на момент постройки

Но если принять во внимание постоянный рост цен на энергоресурсы, то такие вложения являются очень разумными и целесообразными не только с точки зрения экономии, но и с точки зрения осознанной экологической позиции. Основные направления для разработок энергосберегающих технологий – снижение затрат на фоне поиска новых путей получения энергии

Учёные предлагают всё новые разработки, на данный момент рассматривается даже вариант получения электричества от взаимодействия колёс с дорожным покрытием, что позволило бы решить энергетические проблемы многих стран. Возможно, через несколько лет такие предложения будут внедрены в жизнь по всему миру, что разрешит человечеству войти в эру полной независимости от внешних источников электроэнергии

Основные направления для разработок энергосберегающих технологий – снижение затрат на фоне поиска новых путей получения энергии. Учёные предлагают всё новые разработки, на данный момент рассматривается даже вариант получения электричества от взаимодействия колёс с дорожным покрытием, что позволило бы решить энергетические проблемы многих стран. Возможно, через несколько лет такие предложения будут внедрены в жизнь по всему миру, что разрешит человечеству войти в эру полной независимости от внешних источников электроэнергии.

Топливные водородные элементы ячейки

Много новых разработок проводится в сфере использования нетрадиционных источников, в частности, в водородной энергетике. Этому направлению отведена вспомогательная роль, которая может возрасти при разработке новых технологий получения водородного топлива.

Топливные ячейки работают по схеме, которая описывается химическими реакциями, проходящими в самом элементе кислотного или щелочного электролита. Во время реакции происходит превращение части энергии в тепло, а поток электронов по внешней цепи обеспечивает постоянный ток.

Установки на топливных элементах являются чистыми и безопасными для человека, потому что конечным продуктом горения является вода. В мире ведутся разработки элементов, в которых в качестве источника водорода для производства электроэнергии используется углеводородное топливо.

Это направление создания экологически чистого источника энергии находится в стадии разработки, поиска путей решения и практического применения. Для внедрения технологии, которая отличается повышенной продолжительностью цикла, требуются новые идеи, нанотехнологии.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий