13.2. Теоретический потенциал энергосбережения

Каждый технологический процесс с момента своего внедрения в практику постоянно совершенствуется, результатом чего является повышение его КПД. Характер изменения КПД реального процесса во времени представляет собой возрастающую кривую, асимптотически приближавшуюся к пределу – идеальному КПД данного процесса. Соответственно этому энергозатраты на производство продукта с течением времени стремятся к предельной, практически недостижимой величине – энергозатратам его идеального аналога (Рисунок 23).

Рисунок 23 – Потенциал и резерв экономии энергии за счет совершенствования технологического процесса

Исходя из этого под потенциалом энергосбережения Пt в момент t понимают теоретически возможную величину снижения энергозатрат в технологическом процессе (Wt) до уровня затрат энергии в его идеаль ном аналоге (Wи), т.е. потенциал энергосбережения - это разница между достигнутыми и теоретическими затратами энергии на производство единицы рассматриваемого вида продукции, которая является пре дельной, реально недостижимой величиной. Потенциал энергосбережения является величиной переменной и в пределе асимптотически приближается к нулю.

Суммарный резерв экономии энергии представляет собой разницу между энергопотреблением процесса на базовом и перспективном уровнях:

Pt = Wt–W(t+ At) (9)

На Рисунке 23 наглядно видно, что резерв экономии ТЭР за счет совершенствования процесса сильно зависит от достигнутого базового уровня производства, уровня энергоиспользования, а следовательно, потенциала энергосбережения в данный момент времени, т.е. от той точки на кривой, которая соответствует современному состоянию технологии. Причем для высокоразвитого производства возможности снижения энергозатрат, а значит, и располагаемый резерв экономии за один и тот же временной интервал Δt на пологом участке кривой могут быть значительно более низкими, чем для периода промышленного освоения технологии (начальный участок кривой): Р3 < P2 < P1.

Целесообразно определять резерв экономии энергии как разницу потенциалов энергосбережения базового и перспективного уровней:

Pt × Пt - П(t+At) (10)

Поскольку величина потенциала с течением времени стремится к нулю, то резерв экономии, представляющий собой разность потенциалов двух временных этапов, также стремится к нулю,

Характер кривой изменения энергопотребления процесса, технологии во времени может меняться в зависимости от жесткости проводимой энергосберегающей политики; при более жесткой политике энергосбережения кривая фактического энергопотребления будет падать более интенсивно, приближаясь к своей предельной величине. Штриховая кривая на рис. 3.1 описывает характер изменения фактического энергопотребления и потенциала энергосбережения во времени при интенсивном внедрении энергосберегающие мероприятий в рассматриваемом процессе,

Методический подход к определению потенциала к резерва энергосбережения, обусловленных выводом устаревших и вводом новых технологий, несколько отличается от изложенного выше и иллюстрируется Рисунком 24, где приведены характеристики изменения во времени энергопотребления заменяемой технологии i и вводимой технологии 2.

Если в момент t₀ (базовый уровень) технология 1 была заменена новой технологией 2, то в этом случае резерв экономии энергоресурсов на перспективном уровне tl от этой замены может быть установлен исходя из выражения:

Р21 = Wlt0 – V2tl (11),

где Wt0 – удельные энергозатраты на получение продукта на базе технологии 1 в начале прогнозируемого периода;

Wt1 – то же для технологии 2 в конце рассматриваемого периода.

Таким образом, в расчете принимается во внимание возможность дальнейшего совершенствования технологии 2 в течение прогнозируемого периода с момента to до tl.

Очень часто идеальные аналоги рассматриваемых технологий не совпадают, что и показано на Рисунке 23. В подобных случаях оценка потенциала энергосбережения при замене одной технологии другой невозможна без определения абсолютного минимума энергопотребления, который может быть справедлив применительно к любым технологиям получения рассматриваемого продукта из заданного исходного сырья. Такие энергозатраты имеет идеальный аналог производства этого продукта: предельной степенью идеализации. Поэтому, если для i-го продукта могут быть установлены удельные энергозатраты, являющиеся абсолютно минимальными, предельными для любых существующих и возможных технологий его получения W(a)min, то, используя эти характеристики (на рис. 3.2 они отмечены нижней чертой), можно установить абсолютный потенциал энергосбережения П(а) в соответствующе моменты времени для каждой из рассматриваемых технологий.

Рисунок 24 – Потенциал и резерв экономии энергии при замене существующей технологи новой энергосберегающей

Затем может быть найден и резерв энергосбережения, обусловленный переходом от одной технологии к другой:

Р21 = П(a)1t0 – П(а)2t1 (12)

Когда речь идет о возможностях совершенствований технологии, целесообразно применять аналоги с меньшей степенью идеализации. Для исследования возможностей энергосбережения при переходе к более эффективным технологиям целесообразно использовать аналог с предельной степенью идеализации для определения абсолютного минимума затрат на производство единицы продукта.

Введение идеальных аналогов и определение на их основе теоретических потенциалов энергосбережения дают возможности для анализа путей рационализации, позволяют оценить, как близко к предельным уровням мы находимся, ибо чем ближе, тем более сложными и дорогими способами может быть достигнуто повышение эффективности технологии, Использование идеальных аналогов полезно и при разработке норм энергопотребления. Знание предела снижения энергозатрат не позволяет устанавливать нормы расхода энергии на продукт ниже теоретически возможных, что иногда наблюдается в практике.

С учетом особенностей перспективного развития экономики динамику потребности промышленного комплекса региона в энергоресурсах можно представить также в виде функции нескольких определяющих факторов:

где i – индекс вида энергоресурсов; I - индекс отрасли; r - индекс варианта прогноза;

t – индекс периода;

m – индекс вида производства (основное, вспомогательное);

Witr – уровень потребности в i-м виде энергоресурса в t-м году

по r-му варианту прогноза;

Woi – уровень потребления i-го энергоресурса в базовом году;

Dli – доля потребления l-го вида энергоресурса в i-й отрасли;

Kmi – доля потребления l-го энергоресурса в m-м виде производства;

Alitr – коэффициент изменения потребности в i-м виде энергоресурса относительно базового года в i-й отрасли по r-ыу варианту в t-м году вследствие изменения объемов производства;

Blitr – коэффициент снижения потребности в i-м виде энергоресурсов за счет энергосбержения относительно базового года в i-й отрасли по r-му варианту в t-м году.

В этом случае потенциал экономии ТЭР можно определить как

где Пit – потенциал энергосбережения по i-му виду энергоресурса в t-м году;

Wit1, Wit2 – уровни энергопотребления i-го энергоресурса в t-м году соответственно по первому (с учетом энергосбережения) вариантам.