Основы энергосбережения

Строительство собственной  атомной электростанции позволит снизить  зависимость от импорта энергоресурсов и обеспечить республику относительно дешевой электроэнергией.

По расчетам Национальной академии наук Беларуси, введение в  энергобаланс АЭС суммарной электрической  мощностью 2 тыс. МВт позволит удовлетворить  около 25% потребности страны в электроэнергии и приведет к снижению ее себестоимости  на 13% за счет сокращения затрат на топливо.

В соответствии с целевыми установками социально-экономического развития Республики Беларусь, определенными  в программных документах, до 2015 года объем валового внутреннего  продукта в нашей стране должен возрасти более чем в 2 раза. Такое увеличение ВВП не может не вызвать роста  потребления электроэнергии. В этих условиях Беларуси экономически целесообразно  включить в энергобаланс атомную  энергетику, которая вполне может  стать конкурентоспособной по отношению  к использующей органическое топливо  традиционной энергетике.

При отказе от развития атомной  энергетики основной упор в удовлетворении растущих потребностей народного хозяйства  в энергии придется делать на наращивании  строительства ТЭЦ и ГЭС. А  это неизбежно приведет к большему загрязнению атмосферы вредными веществами, накоплению в ней избыточного  количества углекислого газа, значительному  росту финансовых затрат.

На совещаниях по вопросам повышения энергетической безопасности и проведения подготовительных работ  по строительству атомной электростанции, состоявшихся в 2006–2007 гг., Президент  Республики Беларусь А.Г. Лукашенко  в целом поддержал предложения  ученых по возведению в Беларуси собственной  атомной электростанции. Глава государства  отметил, что решение о строительстве  белорусской АЭС продиктовано не политическими амбициями, а необходимостью обеспечить энергетическую безопасность страны в условиях истощения мировых  запасов газа и нефти, перебоев с  поставками и всё возрастающих цен  на энергоресурсы.

Политическое решение  о строительстве в Беларуси собственной  атомной электростанции было принято 15 января 2008 г. на заседании Совета Безопасности Республики Беларусь. В своем выступлении  Глава государства назвал три  главных аргумента в пользу этого: экономическая целесообразность, наличие  в республике подходящих территорий для размещения атомной электростанции, отсутствие технических препятствий  для включения станции в энергосистему  страны.

Собственная АЭС позволит решить ряд стратегически важных задач.

1. Будут обеспечены дополнительные  гарантии укрепления государственной  независимости и экономической  безопасности Беларуси. Возведение  атомной электростанции позволит  снизить потребность государства  в импортных энергоносителях  почти на треть. 

2. Будет снижен уровень  использования природного газа  в качестве энергоресурса. Его  доля в топливно-энергетическом  балансе республики составляет  сейчас более 60%. Природный газ  является основным видом топлива  для производства электроэнергии  и тепла: его удельный вес  в электроэнергетической отрасли  достигает 95–96%. При этом есть  сложности с созданием достаточно  больших запасов газа. Имеющиеся  подземные газовые хранилища  не соответствуют требованиям  порогового резервирования данного  вида топлива (25% годового объема  потребления).

Ввод в действие АЭС  в Беларуси позволит уйти от однобокой  зависимости нашей экономики  от поставок российского газа и приведет к экономии около 4,5 млн. м3 газа в  год. Включение в топливно-энергетический баланс республики ядерного топлива  даст возможность также создать  гарантированный запас топлива  для энергогенерирующей установки на длительное время.

3. Строительство АЭС в  Беларуси рассматривается как  вариант диверсификации поставщиков  и видов топлива в топливно-энергетическом  балансе республики. Практически  все энергоресурсы импортируются  в настоящее время из одной  страны – Российской Федерации.  Включение в топливно-энергетический  баланс ядерного топлива значительно  повысит надежность энергоснабжения  государства. 

Основным сырьем для производства топлива для ядерной энергетики является урановая руда. Общий объем  разведанных запасов урана в  мире весьма значителен, он обеспечивает перспективные потребности атомной  энергетики как минимум на 85 лет  вперед.

Сегодня добычей урана  занимаются: Канада, ЮАР, США, Намибия, Австралия, Франция, Габон, Россия, Казахстан и другие страны. К числу крупнейших производителей урана относятся также Аргентина, Бразилия, Бельгия, Индия и Португалия. Таким образом, имеется потенциальная возможность закупки урана в разных государствах и диверсификации поставщиков ядерного топлива.

4. Атомная энергетика  открывает новые возможности  для развития экономики Беларуси. Строительство АЭС будет способствовать  развитию современных наукоемких  ядерных и сопутствующих неядерных  технологий. Выполнение заказов  для атомной станции позволит  поднять технический, технологический  уровень промышленных предприятий  и повысить квалификацию кадров.

5. Строительство АЭС будет  способствовать экономическому  и социальному развитию региона  ее размещения. Повысится качество  жизни населения. Улучшится демографический  состав, образовательный и культурный  уровень людей.

6. Опыт, приобретенный при  строительстве АЭС, в перспективе  даст возможность использовать  промышленный и кадровый потенциал  страны при возведении объектов  ядерной энергетики как в республике, так и за рубежом.

7. Введение в энергобаланс  АЭС снизит выбросы парниковых  газов в атмосферу. Уменьшение  использования органического топлива  (прежде всего – природного  газа) приведет к сокращению выбросов  парниковых газов в атмосферу  на 7–10 млн. т в год, что позволит  Республике Беларусь получить  экономические выгоды в связи  с подписанием Киотского протокола  к Рамочной конвенции ООН об изменении климата от 11 декабря 1997 г.

Атомная энергетика будет  вносить весомый вклад в рост продолжительности и качества жизни  граждан республики.

«Строительство АЭС –  это реальная перспектива, стратегическая задача, и отказываться от нее Беларусь не намерена», – заявил Глава государства  А.Г.Лукашенко на заседании Совета Безопасности Республики Беларусь. Это решение носит исторический характер, поскольку от него зависит экономическая, энергетическая и политическая независимость будущих поколений белорусов.

 

Задание №1

Произвести перерасчет в единицы условного топлива

вид топлива	низшая теплота сгорания		количество, т (м3)	условное топливо, т.у.т.
	ккал/кг	кДж/кг
Мазут	9740	40700	7	9,73

 

Решение

Для сопоставления расхода  различных реальных топлив на выработку  единицы тепловой или электрической  энергии введено понятие «условное топливо», для которого принята теплотворная способность (низшая теплота сгорания): 

Q_н ^{усл.топл} = 7000 ккал/кг = 29,3 ГДж/т = 293 кДж/кг= 29300 кДж/м³ .

Реальные виды топлива  переводятся в условное топливо  с помощью калорийных эквивалентов (тепловых эквивалентов) Э_Т, которые представляют собой отношение низшей теплоты сгорания (теплотворной способности) нормируемого вида топлива Q_н^р, кДж/кг (кДж/м³), и условного Q_н ^усл.

 

Перевод количества (расхода) рабочего (натурального) топлива В_н, в условное В, т.у.т, ведется по формуле:

В = ЭТ · Вн

 

Э_т = 9740 / 7000 = 1,39

Э_т = 40700/ 29300 = 1,39

В = 1,39 * 7 = 9,73 т.у.т.

 

Задание № 2

 

Сделать технико-экономическое  обоснование внедрения энергоэффективных оконных блоков из ПВХ

 

Количество окон, шт. –  3

Размер одного окна, мм – 1310* 1420 = 1,31 * 1,42 = 1,86 м²

Область – В (Витебская)

Среднесуточная температура  наружного воздуха начала отопительного  периода, °С – 10

Сопротивление теплопередаче, R_т, м²∙⁰С ч/ккал:

новых окон – 0,7

существующих окон – 0,2

Высота здания, м – 16,5

Стоимость окна, у.е. /1 окно –  220

Монтаж откосов, у.е./1 окно – 20

Для всех вариантов:

Ограждающие конструкции: наружные стены и покрытия; чердачные перекрытия с кровлей из штучных материалов;

Монтаж окна, 15% от стоимости  окна.

Решение 

Определение расхода теплоэнергии на компенсацию потерь тепла через оконные проемы:

Q= Q_от + Q_и , Гкал

где Q_от – основной годовой тепловой поток, Гкал; Q_и – добавочный годовой поток, Гкал.

Q_от = F_о / R_т  * (t_вн – t_н ) * n * Т_от * 10^-6

где  F_о  – площадь ограждающих конструкций оконных проемов, м²;

R_т – сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций оконных проемов, м^{2 0}С ч/ккал;

t_вн , t_н - расчетные температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха, ⁰С;

n – коэффициент, зависящий  от положения наружной поверхности  ограждающих конструкций оконных  проемов по отношению к наружному  воздуху, принимаемый согласно  СНБ 2.01.01-93 «Строительная теплотехника».  Принимаем по стандарту n=1.

Т_от - длительность отопительного периода (в зависимости от области), суток.

Основной годовой тепловой поток рассчитывается для  существующих и новых окон.

Q_от1 = (1,86 / 0,2) * 3*(20 + 1,4)*1* 207*10^-6= 0,12 Гкал – для существующих окон.

Q_от2 = (1,86 / 0,7) * 3*(20 + 1,4)*1* 207*10^-6= 0,04 Гкал – для новых окон.

Добавочный годовой расход теплоэнергии на нагревание наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации через щели ограждающих конструкций оконных проемов:

Q_и = 0,24*А*G*F₀ *(t_вн -t_н)*Т_от*10^-6, Гкал.

    где A – коэффициент,  учитывающий влияние встречного  теплового потока,           для окон и балконных дверей  с раздельными переплетами  А = 0,8;

F_о  – площадь ограждающих конструкций оконных проемов, м²;

t_вн , t_н - расчетные температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха, ⁰С;

Т_от - длительность отопительного периода, суток;

G – количество воздуха, поступающего в помещения жилых и общественных зданий путем инфильтрации через окна и балконные двери, определяемое по формуле:

G = ΔР/ (R_и *10),  кг/( м² ч );

 

где R_и - сопротивление воздухопроницанию оконных блоков  м² ч Па/ кг. R_и^с =0,5; R_и^з =0,13.

ΔР – разность давления воздуха у наружной и внутренней поверхностей ограждающих конструкций оконных проемов (Па), определяемая по формуле:

ΔР = 0,55 * H * (р_н - р_в) + 0,03 * р_н * V_ср², Па

 

    где Н – высота  здания от поверхности земли  до верха карниза, м;

V_ср² – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по таблице 4.5 СНБ 2.01.01-93 «Строительная теплотехника», м/с;

р_н и р_вн – удельный вес внутреннего и наружного воздуха, Н/м³ :

р_н = 3463 / (273 + t_н )

р_вн = 3463 / (273 + t_вн )

 

р_н = 3463 / (273 – 1,4 ) = 12,8 Н/м³ , где t_н - средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Для Витебской области t_н =

-1,4 °С.

р_вн = 3463 / (273 + 20 ) =11,8 Н/м³

ΔР = 0,55 * 16,5 * (12,8 – 11,8) + 0,03 * 12,8 * 5,4 = 20,3 Па

G₁ = 20,3 / (0,5*10) = 4,06 кг/(м²×ч)

G₂ = 20,3 / (0,13*10) = 15,6 кг/(м²×ч)

Q_и1 = 0,24*0,8*4,06*1,86*3*(20+1,4)*207*10^-6 = 0,02 Гкал

Q_и2 = 0,24*0,8*16,8*1,86*3*(20+1,4)*207*10^-6 = 0,08 Гкал

Q_сущ = Q_от1 + Q_и1

Q_нов = Q_от2 + Q_и2

Q_сущ =2,88 + 0,02 = 2,9 Гкал.

Q_нов = 0,96 + 0,08 = 1,03 Гкал.

Определение годовой экономии тепловой энергии от внедрения энергоэффективных оконных блоков из ПВХ

ΔQ = Q_сущ – Q_зам, Гкал;

 

где Q_сущ -  годовой расход теплоэнергии на компенсацию потерь тепла через существующие ограждающие конструкции оконных проемов, подлежащие замене, Гкал;