Современное состояние вопроса и постановка проблемы энерго- и ресурсосбережения

Проблема снижения энергетических затрат, проблема энергосбережения становится все более актуальной в мировом аспекте. Особенно актуальна эта проблема для российской экономики, поскольку в России энергоемкость промышленного производства и социальных услуг оказывается во много раз выше общемировых показателей. Эта проблема еще более обостряется в связи с постоянным увеличением в нашей стране стоимости энергоносителей: природного газа, нефтепродуктов, электроэнергии и т.д. В себестоимости продукции в России доля энергозатрат часто становится доминирующей. В связи с этим конкурентоспособность отечественной продукции все больше зависит именно от экономного расходования энергетических ресурсов. Подавляющую часть энергоресурсов представляют в настоящее время так называемые невозобновляемые источники энергии в виде органических минеральных топлив. Это природный газ, нефть, уголь, торф и другие виды топлив.

Использование этих топлив как энергетических источников приводит и к значительным выбросам как парниковых газов, так и вредных веществ (пыли, оксидов серы и азота и т.д.). Поэтому проблема энергосбережения тесно связана с решением ряда важных экологических проблем, в том числе и глобальных.

При решении проблем энергосбережения важно определить основные стратегические подходы и методы рационального использования энергоресурсов, которые могут быть как общими для всей экономики, так и специфичными для отдельных отраслей промышленности, сельского хозяйства и социальной сферы. Среди таких наиболее общих подходов в стратегии энергосбережения можно было бы назвать применение ресурсосберегающих технологий в сфере энерготехнологических объектов, использование методов математического моделирования и оптимизации при проектировании и реконструкции предприятий различных отраслей промышленности, замену дорогостоящих энергоемких видов энергоносителей, таких как электроэнергия, кокс на более дешевые, в частности, на природный газ, все более широкое использование возобновляемых источников энергии - ветра, солнца, биомассы и др.

Несмотря на имеющуюся литературу по проблемам энергосбережения, в том числе и выпускаемые периодические журналы, все же освещение этих вопросов остается недостаточным. Это затрудняет как принятие обоснованных решений в области энергосбережения, так и обеспечение соответствующего кадрового сопровождения.

Необходимо изучить блок вопросов, связанных с законодательно-правовой базой в энергосбережении, стандартами, лицензированием, паспортизацией, энергоаудитом, нормированием и тарифообразованием на энергоносители.

В курсе дисциплины “Энерго- и ресурсосбережение” отражены основные направления экономии энергоресурсов в топливо- и электропотребляющих установках. Существенное внимание уделено освещению теоретической базы энергосбережения, напрямую связанной с рациональным использованием энергоресурсов — обобщенной теории эффективностей процессов тепломассообмена и современным методам математического моделирования этих процессов.

В курсе лекций особое внимание уделено вопросам, связанным с определением энергоёмкости продукции, с оценкой основных факторов энергоемкости, что особенно важно для решения задач снижения энергозатрат в нашей стране и приближению к мировому уровню.

Полно и на достаточно современном уровне представлены также рекомендации по энергосбережению в самых различных сферах народного хозяйства – в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве.

В учебном процессе основное внимание уделяется именно российским проблемам энергосбережения, которые часто являются более острыми и злободневными, чем это имеет место на Западе.

Можно полагать, что представленный конспект лекций по полноте охвата и значимости проблем заметно восполнит тот пробел, который существует в настоящее время в области литературы по энерго- и ресурсобережению. Конспект может быть использован для решения актуальных задач рационального использования и экономии энергоресурсов, а также для повышения квалификации специалистов в области энергосбережения.

Одна из особенностей современной жизни в России — это формирование определенной системы и структуры по рациональному снабжению и потреблению энергии, которую можно назвать также проблемой энергосбережения. Такая проблема была всегда, но на протяжении десятилетий она оставалась инициативной и периодически директивной. В настоящее время ситуация изменяется коренным образом.

Государственной Думой 13 марта 1996 года принят Федеральный закон N228-Ф3 “Об энергосбережении”, который ставит своей целью регулирование отношений, возникающих в процессе деятельности в области энергосбережения, в целях создания экономических и организационных условий для эффективного использования энергетических ресурсов.

Опыт освоения рыночных отношений последнее десятилетие показал, что Россия оказалась не готовой по своим показателям энергоэффективности быть достойным конкурентом в едином мировом экономическом пространстве.

В связи с этим, проблема энергосбережения стала остро актуальной в различных отраслях промышленности — определяя в немалой степени и конкурентоспособность нашей продукции, и устойчивость всей экономики.

Жизнь заставляет нас жить по правилу — расходовать как можно меньше энергии, используя ее рационально и эффективно.

За последние годы принято большое количество самых различных нормативных актов, напрямую или косвенно связанных с энергосбережением, накоплен определенный опыт, сложилось несколько конкретных направлений формирования энергосберегающей политики на региональном уровне.

Все это требует подготовки высококвалифицированных специалистов по проблемам энергосбережения, знающих законодательные и нормативные положения по рациональному использованию энергии, умеющих на практике предлагать конкретные рекомендации.

На наш взгляд, задача рационального и эффективного использования энергоресурсов в конечном счете должна стать одной из общенациональных идей, имеющей не только техническое, экономическое, но и политическое значение.

Таким образом, все более возрастающее внимание к проблемам энергосбережения вызывает необходимость изучения средств и методов решения данной проблемы, обеспечивающих исследование эффективности проводимых мероприятий, их обоснованный выбор, научный подход к анализу и оптимизации принятых решений.

Таким научным подходом является теория тепломассообменных эффективностей энерготехнологических процессов, включающая анализ органически сочетающихся тепловых и физико-химических (массообменных) процессов на базе термодинамических подходов.

В течение ряда десятилетий наша страна занимала ведущее место в мире в плане создания и применения математических моделей тепломассообменных процессов.

Особенно важны в настоящее время разработки по методам оценки энергоемкости продукции и про ведение анализа по ее снижению. В частности, российскими учеными впервые предложен сквозной (полный) энергетический анализ в рамках разработанного диссипационного метода оканчивается не только оценкой энергоемкости продукции, но, в соответствии с теорией тепломассообмена, определением глобального энергетического к.п.д. энерготехнологических процессов.

Этим проблемам уделяется все возрастающее внимание и за рубежом. Об этом свидетельствует, большой успех разработанной в Манчестере под руководством профессора Б. Линнхофа так называемая пинч-технология, направленная на оптимальное построение сложных систем теплообмена. Эта система широко внедрена в промышленности целого ряда стран. Несмотря на то, что эта методика часто имеет серьезные недостатки связанные с точностью решения.

На актуальность проблемы указывают также ежегодные международные конференции серии ECOS, регулярные международные круглые столы, Всемирный энергетический конгресс в Лас-Вегасе и так далее. Широко используются также эксергетический метод анализа энергетических потерь и другие методы, основанные на втором законе термодинамики. Этим методам также будет уделено определенное внимание в процессе обучения.

Данный курс органически сочетает представление нормативных материалов, теоретических подходов и конкретных рекомендаций по энергосбережению в отдельных отраслях производства и коммунального хозяйства. Следует все же отметить практическую невозможность ответить на все вопросы, касающиеся конкретных объектов и процессов промышленного производства в данном курсе, поэтому ряд вопросов выносится для самостоятельного изучения. Отдельные сферы производственной деятельности будем описывать достаточно схематично. Но при этом представление о наиболее общих подходах к энергосбережению на основе теории энергетического и эксергетического анализа, на базе теории обобщенных эффективностей тепломассообменных процессов постараемся рассмотреть более детально.

Из последних отечественных изданий, касающихся вопросов энергосбережения в промышленности с большим количеством справочных материалов, следует отметить справочно-методическое пособие В.Г. Лисиенко, Г.Я. Вагина, Л.В. Дудникова, Е.А. Зенютича и др. Эти материалы представляют большой интерес в области промышленности.

Все представленные в курсе материалы тесно связаны между собой единой идеологией и неразрывны по своему содержанию. Большое внимание уделено рассмотрению стратегических проблем энергопотребления, законодательно-правовой базе, методикам энергоаудита, тепломассообменного и энергетического анализа, моделирования и расчета процессов тепломассообмена и оценки показателей эффективности.