Расходы на снабжение энергией являются значительной частью себестоимости итогового продукта большинства производственных компаний. Цены на энергетические носители в наше время непрерывно растут, доля стоимости топлива из расчета тарифов на тепло и электрическую энергию достигает 60%. Поэтому одной из первостепенных задач для бизнеса является повышение энергоэффективности производства.

Данная идея не нова. Кризис в области энергетики, случившийся в 1973 году, стимулировал развитые западные страны к пересмотру энергетической политики, результатом стало то, что развитие технологий энергосбережения оказалось одним из ее важнейших направлений. В странах Запада энергоэффективность уже в течение нескольких лет подряд является одним из главных принципов продвижения бизнеса и конкурентоспособности продукции за счет сокращения затрат на энергетические ресурсы.

В 2009 году энергетическая эффективность стала являться одним из основных направлений реструктуризации отечественной экономики: осенью был принят закон об энергетическом сбережении, а государством поставлена цель – сократить энергоемкость экономики на 40%. Анализ опыта энергосбережения европейских стран позволяет определить методы сокращения энергоемкости производства.

Полезный эффект масштаба

В случае удаленности производств или поселков от линий электропередач, либо просто при недостатке энергии для снабжения нужд бизнеса и населения важна не только экономия приобретаемой энергии, но и производство собственной. Решение этой проблемы лежит в области малой энергетики.

На большей части территорий России не организовано централизованное энергоснабжение. Нехватку энергии возмещают до 50 тысяч малых электрических станций общей мощностью в 17 млн. кВт, что равно 8% от суммарной установленной мощности страны. В США, для сравнения, доля малой энергетики в общем объеме энергетических мощностей равна 10%, в Германии – 25%, в Испании – 16%.

Программ возведения энергетических блоков малой мощности стимулируются в Великобритании, США и других странах ЕС. В США, например, по аналитическим данным, до 2020 года планируется построить 300 млн. кВт электростанций малой мощности. Развитие локальной энергетики в 2009 году получило активную поддержку государства и в России: проект «Малая комплексная энергетика» - один из приоритетных в сфере увеличения энергоэффективности экономики страны.

Малые генераторы, не требуя сверхбольших вложений, окупаются за 1-4 года, что привлекает инвесторов. И дело не в одной рентабельности.

Малая эффективность

Малые энергоустановки характеризуются высокой эффективностью работы. Например, самый мощный газовый двигатель J920 марки GE Jenbacher, компании американского гиганта General Electric, обладает КПД по получению электроэнергии на уровне около 50% при мощности 9,5 МВт. В режиме когенерации (выработка одновременно и электроэнергии, и тепла) его КПД увеличивается до 90%. Этот же двигатель J920 способствует понижению выбросов СО2 на 1500 тонн в год, что приравнивается к выбросам 800 автомобилей, а это дает возможность сократить компенсацию за выброс вредных веществ.

Также целесообразность использования установок малой мощности подтверждает опыт иностранных университетов. Например, в Шотландии в университете в Дании был установлен энергетический блок из трех двигателей фирмы GE Jenbacher, действующих на природном газе. Интеграция данной установки в сеть университета дала возможность обеспечить 98% его нужд в электрической энергии и 50% - в тепле, а общий КПД достиг 74%.

Всего лишь один малый генератор на 9,5 МВт удовлетворит потребности в электроэнергии примерно 18,5 домохозяйств, что равносильно размерам небольшого города. Сегодня электростанции малой мощности внедряются повсеместно в Европе.

Решение по науке

Электростанции современного времени, малой мощности в том числе, действуют по стандартному термодинамическому циклу, который был предложен в середине XIX века физиком и инженером Уильямом Ренкиным. Данный классический цикл подразумевает преобразование тепловой энергии в работу посредством водяного пара.

Можно старательно преобразовывать процессы работы организации, сокращая затраты на 1-2%, но иногда уместно одно высокотехнологичное современное решение, которое даст возможность сократить расходы на все 10%. Одним из самых эффективных решений по сбережению ресурсов и энергии на различных ТЭС в практике всего мира уже в течение нескольких лет признана оптимизация потребления энергии для непосредственных нужд самой электростанции.

Одним из новшеств последних лет в этой сфере является использование на газовых турбинах оборудования, предназначенного для утилизации тепла, которое уходит в атмосферу вместе с продуктами сгорания (сбросовое топливо). Данное оборудование позволяет получать тепло и электроэнергию даже из сбросовых газов. Концепция данной технологии, разработанная инженерами корпорации General Electric, состоит в интеграции в классический цикл Ренкина органической рабочей жидкости. Это дает возможность получать дополнительную электрическую энергию, а также уменьшить объем выбросов в атмосферу вредных веществ. Например, использование такого цикла на «большой» турбине, мощность которой 43-53 МВт, а КПД 33,3%, то можно получить дополнительную мощность в количестве 15,6 МВт, а общий КПД достигнет 42,5%.

Технология органического цикла используется и на малых двигателях GE Jenbacher, что дает возможность существенно сократить операционные расходы, а также выброс загрязняющих составов в атмосферу. Пример – интеграция технологии в городе Лендава в Словении на электростанции, где в качестве топлива используют биогаз. Встраивание трех двигателей, имеющих органический цикл утилизации сбросового тепла, способствовало повышению результативности работы на 5%.

Топливная независимость

Следующим преимуществом малых электростанций является их «всеядность» топлива: кроме природного газа, в данном случае можно использовать попутный нефтяной газ, который получается в ходе разработки природных месторождений, биогазы продуктов всех видов сельского хозяйства, разные виды биогазов, свалочный газ. Эта топливная «гибкость» дает возможность устанавливать малые энергетические блоки в сложнодоступных регионах и сокращать зависимость от общей газовой трубы, либо других энергоресурсов, за транспортировку которых до потребителя необходимо дополнительно платить.

Например, угольный метан характеризуется высоким потенциалом в области замены природного газа, являющегося топливом для малых электростанций. По информации сотрудников Университета штата Монтана (США), запасы угля в мире около 89,9-259,6 трлн. м. куб. Метан, являясь практически полноценной заменой природному газу, стал разрабатываться в 90-е годы ХХ века. Эксперты считают, что при сегодняшнем уровне утилизации метана 75-80 млрд. м. куб. ежегодно тенденция к росту объемов утилизации угольного метана будет сохранена, и к 2020 году добыча метана в мире из угольных пластов достигнет уровня 100-150 млрд. м. куб.

Несколько лет назад получение электроэнергии из угольного метана началось и в России: в Кемеровской области запущена электростанция, действующая на угольном метане. Получение электроэнергии из метана происходит с использованием газопоршневых двигателей GE Jenbacher.

Правильный выбор

Так как масштабы описанных выше мероприятий высокоэффективны, повышение части генераторов малых мощностей в суммарном энергомощностном балансе нашей страны значительно позволит сократить потребление энергоресурсов и выбросы вредных соединений и веществ в атмосферу. Это позволит предприятиям уменьшить себестоимость продукции и больше средств выделять для развития и инноваций.

Есть и другие способы для повышения энергоэффективности экономики России: от увеличения количества ветряков и других видов ВИЭ в энергетическом балансе до применения энергосберегающих ламп в быту и промышленном освещении. Естественно, что повышение энергоэффективности необходимо проводить по всем направлениям.