Табл. 1. Государственные проекты энергосбережения
В ряду проблем российской национальной экономики есть одна, решение которой должно стать важнейшим приоритетом российской модернизации. Тем более что она, к тому же, затрагивает интересы каждого гражданина страны. Это беспрецедентно высокая затратность как отечественной промышленности, так и всего нашего образа жизни. Неслучайно в рамках первого заседания Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России именно эту проблему президент Российской Федерации Дмитрий Медведев поставил на первое место.
Низкая энергоэффективность до сих пор во многом определяет экстенсивный тип нашей экономики. По мнению многих экспертов, при сохранении существующего уровня энергозатратности через 15–20 лет наша страна может пройти «точку невозврата» в конкурентоспособности, с риском быть отброшенной на периферию глобальной экономики и политики.
Жизненная необходимость
По оценкам экспертов Всероссийского совещания «Энергоэффективность — основа устойчивого развития России» [1], нынешняя экономика государства энергорасточительна. В сравнении с индустриально развитыми странами у нас потребляется энергоресурсов в тричетыре раза больше на единицу промышленной продукции и в семь-восемь раз больше на один квадратный метр жилой площади для обеспечения комфортного проживания граждан.
Энергоемкость ВВП в России более чем в 2,5 раза выше, чем в США, и в 3,5 раза — чем в Западной Европе. Эти показатели делают нашу отечественную продукцию неконкурентоспособной на мировом рынке. Знаменитый нефтяной кризис начала 1970-х годов привел к тому, что ведущие страны мира выбрали энергоэффективность и ресурсосбережение одним из главных приоритетов стратегии своего развития, перестройки экономики и всего порядка повседневной жизни государства, общества, граждан.
Произошедшая тогда первая ресурсосберегающая революция привела к смене модели развития мировой экономики. Она сделала энергоэффективность одним из основных двигателей инновационного роста, важнейшим направлением совершенствования производственных сил, технологий, эффективности капитала. Мы же продолжали капиталоемкое наращивание энергопотребления, основанное на строительстве новых станций и все более дорогой разработке месторождений в крайне неблагоприятных условиях (с огромным экологическим, экономическим, социальным ущербом в северных и сибирских регионах).
Очевидно, что проблема высокой энергоемкости российской экономики находится в центре внимания руководства страны и получила отражение в целом ряде программных документов. Например, принятых несколько лет назад — ФЦП «Энергоэффективная экономика» на 2007–2010 гг. и на перспективу до 2015 г., «Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.» и др. В своей статье «Россия, вперед!» [2], посвященной долгосрочной политической стратегии страны, президент РФ Дмитрий Медведев назвал энергоэффективность в числе пяти ключевых факторов модернизации отечественной экономики. А в Указе №889 от 4 июня 2008 г.
«О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» поставлена конкретная цель — сократить энергоемкость отечественной экономики к 2020 г. на 40 %. Столь масштабную задачу планируется решить за счет реализации шести проектов по энергосбережению, принятых на совместном заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России и президиума президентского Совета по науке, технологиям и образованию (табл. 1).
Претворение проектов в жизнь уже достаточно активно осуществляется как в центральных регионах РФ, так и на периферии (например, такие проекты уже реализуются в городах Тюмень и Апатиты). Но и без указаний «сверху» многим региональным руководителям очевидно: без повышения энергоэффективности развитие городского и муниципального ЖКХ невозможно. Поэтому, формально не участвуя в государственных проектах, здесь много делается для энергосбережения.
Например, в городе Петрозаводске с 2008 г. ОАО «ТГК-1» реализует программу по развитию системы теплоснабжения города на период до 2015 гг. с общей суммой инвестиций более 1500 млн руб. По мнению руководства компании, ее реализация позволит практически полностью решить вопрос теплоснабжения округа. Одним из первых объектов реализации данной программы стала повысительная насосная станция №3 (ПНС-3), введенная в эксплуатацию в начале отопительного сезона 2009–2010 годов.
Стоимость сооружения — более 120 млн руб. «Станция улучшила гидравлический режим и обеспечила повышение давления в магистральной тепловой сети “Древлянка”, снабжающей теплом несколько районов Петрозаводска», — прокомментировал Василий Карпов, начальник теплотехнической службы филиала Карельский ОАО «ТГК-1». Это дало возможность увеличить надежность и оптимизировать распределение тепловой энергии, что позволило подключить новые объекты.
На станции установлено три вертикальных насоса Grundfos серии TP 400 с частотными преобразователями, мощность каждого из которых 500 кВт. «Выбор такого типа оборудования помог сэкономить площадь застройки. Кроме того, эти насосы работают в автоматическом режиме. Система контроля за работой оборудования ПНС-3 производит передачу данных о параметрах насосов и режима тепловой сети на пульт управления начальника смены станции ТЭЦ, все это сокращает затраты на обслуживание ПНС-3», — продолжил Василий Карпов.
По подсчетам специалистов, установка современного оборудования поможет снизить энергопотребление на 20–30 %, экономя тем самым и бюджетные средства, и деньги горожан. Даже на местном уровне эффект оказывается весьма впечатляющим. Например, в доме №29 по ул. Ленина в городе Белорецке в результате капитального ремонта по программе Фонда содействия реформированию ЖКХ был установлен автоматизированный тепловой пункт Danfoss, оснащенный циркуляционными насосами с частотной регулировкой привода Grundfos серии Magna.
Кроме того, балансировочные клапаны на всех стояках заменили на современные модели и на каждой батарее установлены радиаторные терморегуляторы. В результате уже в первый после ремонта отопительный сезон жильцы сэкономили более 250 тыс. руб. — по 3000 руб. на каждую квартиру.
Основа потенциала
Существующий потенциал энергосбережения в России составляет, по разным оценкам, около 40–45 % текущего потребления энергии, или 360–430 млн тонн условного топлива, причем основной потенциал кроется в сферах ЖКХ, ТЭК и промышленности. Практика показывает, что значительного снижения конечного потребления энергии в этих отраслях можно достичь за счет энергосберегающих мероприятий на электрооборудовании, что соответствует задачам госпроектов «Считай, экономь и плати» и «Энергоэффективный квартал».
В качестве примера их успешной реализации можно привести положительный опыт использования частотно-регулируемых приводов (ЧРП) в электродвигателях переменного тока, на которые приходится примерно 70 % электроэнергии, потребляемой предприятиями. Известно, что эти механизмы обладают одним недостатком, существенно влияющим на экономичность.
У них постоянная частота вращения, практически не зависящая от нагрузки, в то время как от большей части нагрузочных механизмов, особенно таких, как центробежные вентиляторы, насосы, компрессоры, требуется работа в переменном режиме. Что касается насосов, то, как правило, они подбираются таким образом, чтобы максимально удовлетворить требованиям систем, в которых оборудование установлено.
Однако, для большинства объектов (например, предприятий ЖКХ) характерны циклические (суточные, недельные и т.д.) изменения объема потребления воды и отвода стоков. При этом так называемые часы пиковой нагрузки составляют всего 15–20 % от общего времени работы насосного оборудования. Для «согласования» работы насосов с потребностями системы традиционно устанавливались дополнительные дросселирующие клапаны или выходные заслонки, но такие способы не дают экономии энергии.
Новые методы предусматривают прямое изменение скорости вращения насосов за счет использования ЧРП. При этом ЧРП дает возможность управлять производительностью насоса в соответствии с характером нагрузки. Благодаря столь эффективному решению повышается управляемость электромеханических систем в соответствии с технологическими требованиями, а главное — появляется возможность оптимизировать энергопотребление.
Специалисты российского подразделения компании Grundfos, ведущего мирового производителя насосного оборудования, опираясь на многолетнюю практику производства и эксплуатации механизмов, отмечают, что применение насосов с ЧРП, обеспечивающих поддержание контролируемого параметра на заданном уровне, дает экономию электроэнергии 10–60 % и воды — 5–10 %. Так, для жилого дома с максимальным потребным расходом 15 м2/ч и напором 60 м современная станция повышения давления с ЧРП дает экономию электроэнергии (по сравнению с обычными отечественными установками) около 1–2 кВт на каждый час работы. За год разница достигает 8–16 тыс. кВт⋅ч.
Например, в микрорайоне «поселок Калинина» подмосковных Люберец на блоке холодного водоснабжения в ЦТП-1 пять лет назад проводилась реконструкция. Вместо четырех старых насосов по 18 кВт каждый была установлена станция повышения давления Grundfos серии Hydro. Такой модуль состоит из четырех насосов CRE со встроенной электронной регулировкой привода, собранных на единой платформе и снабженных шкафом управления.
Мощность каждого агрегата в данном случае составляет 5,5 кВт. Несмотря на существенно меньшую суммарную мощность, благодаря высокому КПД и применению ЧРП, даже в пиковые часы нагрузки (менее пяти часов в сутки) задействовано не более трех насосов (в среднем, не более двух). Вне пика потребления для успешного водоснабжения оказалось достаточно работы двух насосов установки, причем они без труда обеспечивают потребности нескольких домов, в т.ч. и семнадцатиэтажки.
Очевидно, что за пять лет эксплуатации экономия электроэнергии составляет десятки тысяч рублей (напомним, мы говорим о замене устаревшего оборудования суммарной мощностью 72 кВт на установку общей мощностью в 22 кВт, причем энергии в среднем потребляется в два раза меньше расчетной). О необходимости и перспективах внедрения ЧРП на отечественных объектах говорит и генеральный директор ОАО «Инженерный центр ЕЭС» Сильвиян Сеу: «В России уже внедряются частотно-регулируемые электроприводы, дающие значительную экономию электроэнергии.
Установка ЧРП — не только одно из основных мероприятий по энергосбережению, но и высокоэффективное средство по повышению надежности технологического оборудования. Эта технология может иметь большой экономический эффект в России» [3]. Существуют и другие пути использовать электроэнергию рациональнее, причем не только на производстве, но и в быту. Так, уже давно известны «умные» системы освещения, широко внедряемые в странах Западной Европы, США и особенно в Японии.
Интерес к ним не удивителен, учитывая, что в зависимости от назначения помещений на освещение может расходоваться до 60 % общего энергопотребления жилых и офисных зданий. По расчетам специалистов российской компании «Светэк», разрабатывающей такие решения в нашей стране, энергосберегающие системы освещения позволяют снизить энергозатраты до восьмидесяти раз. Энергосберегающий эффект основан на том, что свет включается автоматически когда он нужен.
Выключатель имеет оптический датчик и микрофон. Днем, при высоком уровне освещенности, лампочки выключены. При наступлении сумерек происходит активация микрофона. Если в радиусе до 5 м возникает шум (например, шаги или звук открываемой двери), свет автоматически включается и горит, пока человек находится в помещении. Разумеется, такие системы освещения были бы не полными без использования энергосберегающих ламп.
Их можно разделить на две группы по сферам использования: мощные энергосберегающие лампы больших размеров, предназначенные для освещения офисов, торговых площадок, кафе, и компактные лампы со стандартными цоколями для использования в квартирах. Экономия электроэнергии с применением таких ламп достигает 80 %, не говоря уже о том, что по сравнению с обычными лампами их «жизненный цикл» во много раз больше.
Очевидно, что приведенные выше примеры в области экономии энергии — это далеко не полный перечень мероприятий, направленных на энергосбережение. Их массовое внедрение во все сферы жизни должно стать приоритетным направлением хозяйственной деятельности, поскольку эффективное использование энергетического потенциала страны крайне необходимо для роста конкурентоспособности экономики и, как следствие, повышения уровня жизни населения.
