Энергоэффективность и электричество

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание

Законодательные меры повышения энергоэффективности

Рис K33.jpg


Киотский протокол был отправной точкой для четкого определения целей и планов по снижению выбросов CO2 с конкретными обязательствами правительств стран-участниц.

Дополнительно к Киотскому протоколу, который затрагивает только период до 2012 года, многие страны установили более долгий временной период и цели согласно последним рекомендациям конвенции ООН по изменению климата, что требует стабилизации концентрации CO2 на уровне 450 частиц на миллион, что должно к 2050 году обеспечить двукратное снижение выбросов CO2.

Европейский союз является хорошим примером ответственного отношения к окружающей среде - четкие обязательства достичь снижения выбросов на 20% к 2020 году были приняты главами Европейского союза в марте 2007 года. Эти обязательства иногда называются 3х20: снижение выбросов CO2 на 20%, увеличение энергоэффективности на 20%, выработка 20% энергии за счет возобновляемых ресурсов. Эти обязательства по снижению выбросов более чем на 20% могут быть расширены до 30% и более к 2020 году в рамках пост-Киотского международного договора.

Некоторые европейские страны планируют подписать международное соглашение по снижению выбросов в атмосферу к 2050 году на 50%. Это иллюстрирует, что цели повышения энергоэффективности и сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу будут существовать достаточно долго.

Выполнение этих обязательств потребует изменения законов, стандартов и инструкций и заставит правительства стимулировать их выполнение постоянно.

Законодательство разных стран ужесточает обязанности заинтересованных лиц и вводит материальное стимулирование повышения энергоэффективности

  • В США:

  -  Акт энергетической политики 2005 года
  -  Строительные нормы
  -  Энергетические нормы (10CFR434)
  -  Государственная энергетическая программа (10CFR420)
  -  Энергосбережение для частных нужд (10CFR430)

  • В Европейском союзе:

  -  Схема торговли выбросами Евросоюза
  -  Энергоэффективность в строительстве
  -  Руководство по использованию энергии
  -  Руководство по использованию энергии конечными пользователями

  • В Китае:

  -  Закон об энергосбережении Китая
  -  Закон об архитектуре Китая (Энергосбережение в строительстве)
  -  Закон о возобновляемых источниках энергии Китая
  -  1000 лучших производственных программ по энергосбережению


Рис K02.jpg


Рис. K2: Законодательные нормы по энергосбережению


Различные законодательные и материально стимулирующие схемы разработаны на национальном и региональном уровнях, например:

  • Аудит и оценочные схемы
  • Схемы маркировки уровня эффективности
  • Строительные нормы
  • Сертификаты энергоэффективности
  • Требование стимулирования потребителей энергии в сфере энергосбережения ее поставщиками
  • Добровольные соглашения в промышленности
  • Финансовые механизмы (налоговые скидки, ускоренная амортизация, сертификаты низкого энергопотребления)
  • Налоговые и стимулирующие схемы

В настоящее время законодательное регулирование затрагивает практически все области энергопотребления - не только новое строительство, но и существующие здания, промышленный и жилой секторы.

В то же время постоянно разрабатываются новые стандарты, некоторые из которых уже действуют, другие находятся в процессе принятия.

В строительной отрасли рассматривается любое использование энергии:

  • Освещение
  • Вентиляция
  • Отопление
  • Охлаждение и кондиционирование

Для промышленности и коммерческих предприятий разрабатываются стандарты энергетического менеджмента в соответствии с хорошо известным стандартом качества ISO 9001 и экологическим стандартом ISO 14001. Стандарты на энергоэффективность также находятся в разработке.



Как повысить энергоэффективность

Рис K03.jpg


Рис. K3: Современные технологии позволяют снизить потребление энергии на 30%


Сокращение потребления энергии на 30% достижимо с использование существующих энергосберегающих технологий, но, чтобы понять в чем заключаются эти возможности, необходимо понять основные отличия между пассивным и активным энергосбережением.

К пассивному энергосбережению относятся: использование специальных мер по снижению тепловых потерь, использованию оборудования с низким энергопотреблением и т.д. Активное энергосбережение определяется как эффективный мониторинг, измерение и контроль использования энергии. Важно, но недостаточно использовать энергосберегающее оборудование и устройства, например, энергосберегающие лампы. Без должного контроля данные меры препятствуют излишним потерям энергии, вместо того, чтобы реально снизить ее потребление и увеличить эффективность использования.

Во всех областях, где происходит потребление энергии - от затрат на освещение или нагрев до электроприводов, вентиляции и кондиционирования, бойлерных и т.д., - должно применяться активное сбережение, чтобы достичь поставленных целей. Это включает в себя и изменение в культуре и мышлении отдельных групп людей, что должно привести к изменениям в их поведении на работе и дома. Понятно, что такие изменения не столь необходимы при широком использовании технических мер контроля и управления.

  • От 10 до 15% сбережения энергии достигается за счет пассивных энергосберегающих мер, таких как установка энергосберегающих устройств, теплоизоляции зданий и т.д.
  • От 5 до 15% экономии энергии можно достичь за счет оптимизации использования оборудования, выключения устройств, если в них нет необходимости, регулировании работы приводов или нагрева с необходимой мощностью.

  -  До 40% потенциального сбережения для электродвигателей может быть реализовано при помощи управления и автоматизации.
  -  До 30% потенциального сбережения в освещении зданий может быть достигнуто за счет установки системы управления светом.

  • В будущем от 2 до 8% экономии энергии может быть достигнуто за счет активных энергосберегающих мер, таких как постоянный контроль и управление потреблением электроэнергии.

Следующие факторы могут значительно снизить эффективность применяемых энергосберегающих мероприятий:

  • Незапланированные и/или неуправляемые остановки оборудования и технологических процессов.
  • Отсутствие автоматизации и регулировки (двигатели, нагрев).
  • Отсутствие непрерывности технологических процессов.


Энергоэффективность – это просто, всего 4 шага:
1. Измерение
  • Счетчики энергии
  • Измерительные приборы качества энергии
2. Первичная экономия
  • Энергосберегающие устройства
  • Тепловая изоляция
  • Повышение качества энергии
  • Повышение надежности поставок энергии
3. Автоматизация  
  • Системы управления зданиями
  • Системы управления освещением
  • Системы управления двигателями
  • Системы «Умный дом»
  • Преобразователи частоты для электродвигателей
4. Контроль и улучшение
  • Программное обеспечение для контроля и управления энергией
  • Системы телеметрии


Рис. K4: 4 шага к энергосбережению


Энергоэффективность не отличается от других наук, и при ее изучении необходимо использовать рациональный подход с общеизвестным порядком действий: определение, измерение, анализ, улучшение и управление.

Как обычно, для начала необходимо провести ряд измерений, чтобы понять, где находятся основные потребители энергии, характер их потребления и т.д. Эти первоначальные измерения, совместно с некоторыми исходными данными, позволят понять насколько эффективно расходуется энергия, определить область основных модернизаций и провести примерную оценку ожидаемой прибыли от использования энергоэффективных технологий. Невозможно улучшить то, что нельзя измерить.

После этого необходимо применить меры пассивного энергосбережениия: заменить старые устройства новыми, с низким энергопотреблением (лампы, двигатели и т.д.), улучшить тепловую изоляцию установок и зданий и обеспечить качество электрической энергии, чтобы достичь стабильных условий работы, в которых энергия будет экономиться непрерывно в течение продолжительного периода времени.

Следующим этапом необходимо переходить к фазе автоматизации или активного энергосбережения. Как уже было сказано, ко всему, что потребляет энергию, необходимо применить активные меры экономии, чтобы достичь постоянных доходов от энергосбережения.

Активное энергосбережение может применяться не только для энергосберегающих устройство, но и для любых потребителей энергии. Именно наличие контроля работы оборудования и устройств критически необходимо для достижения максимальной энергоэффективности. Для примера, представьте энергосберегающую лампу, включенную в пустой комнате. Все что достигнуто – это меньшее энергопотребление по сравнению с обычной лампой, но энергия по-прежнему расходуется.

Ведущие производители оборудования постоянно разрабатывают более эффективную продукцию. По большей части, КПД оборудования определяет его потенциал по энергосбережению. В большинстве случаев общий КПД системы – это то, что можно посчитать. Для примера, энергосберегающее устройство, которое постоянно находится в режиме ожидания, может быть менее эффективным, чем устройство с худшим КПД, но выключающегося, если в нем нет необходимости.

Итог: управление энергией необходимо производить с учетом повышения ее полезности и экономии ее расхода. Чем больше появляется продукции, более эффективной по сравнению с существующей, чем чаще применяется контроль отключения или уменьшаются значения температуры или скорости, тем больший эффект сбережения можно достичь.


Ключ к постоянной экономии энергии

Рис K05.jpg


Рис. K5: Постоянные контроль и мониторинг поддерживают энергосбережение


Как можно заметить, 30% экономии потребляемой энергии доступно и может быть легко достигнуты при помощи существующих технологий, а до 8% энергопотребления ежегодно могут быть потеряны, если не обеспечить необходимое обслуживание и диагностику используемого оборудования и устройств. Информация о потреблении и состоянии оборудования является ключевым фактором, обеспечивающим постоянное сбережение.

Невозможно управлять каким-либо устройством или процессом при отсутствии измеряемых величин. Таким образом, измерение и мониторинг оборудования совместно с анализом полученных данных является тем инструментом, который поможет сберечь больше энергии.


Постоянное повышение энергоэффективности

Рис K06.jpg



Рис. K6: Цикл непрерывного повышения энергоэффективности


Для постоянной и значительной экономии потребляемой электроэнергии необходим структурированный подход к энергосбережению. Schneider Electric работает со своими клиентами именно по подобному алгоритму. Только компании, обладающие оборудованием и знаниями необходимыми для работы на всех этапах цикла энергосберегающих мероприятий, могут помочь своим клиентам достичь реальной экономии потребления энергии. Мы начинаем с комплексного энергетического обследования зданий или производственных процессов. Это дает нам полное понимание ситуации и основных путей решения проблем сбережения энергии. Но данных мер недостаточно, это только начальная стадия, которая реально не отражается на результатах работы.

После этого мы применяем первичные действия по сбережению, автоматизируем процессы и устройства, проводим финальный контроль, обслуживание и модернизацию. Потом необходимо начать все с начала и, таким образом, продолжить циклический процесс.

Энергоэффективность – проблема, в которой отношения с клиентом основанны на разделении рисков и взаимовыгодном сотрудничестве, для достижения ощутимого результата.

Цели энергосбережения установлены на долгую перспективу (более 20% к 2020 году, более 50% к 2050 году), и основная часть наших клиентов по программам энергосбережения нацелена не столько на немедленное достижение результатов, сколько на долгую перспективу. Таким образом, контракты на решение определенных проблем являются идеальным способом решения задач наших клиентов.