Основы энергосбережения

Распределение времени
На изучение дисциплины «Основы энергосбережения» планируется 24 часов.
Аудиторных занятий 18 часов, из них:
лекций – 10 часов,
семинарских занятий – 8 часов.
Остальные 6 часов – самостоятельная работа студентов.
Форма аттестации – зачет.

ЛИТЕРАТУРА
Основная:
Андрижиевский, А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учебник / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. Минск : БГТУ, 2003. - 113 с.
Кирвель, И.И. Энергосбережение в процессах теплообмена: метод. пособие для практич. занятий / И.И. Кирвель, М.М. Бражников, Е.Н. Зацепин. Минск: БГУИР, 2007. – 28 с.
Основы энергосбережения: курс лекций / под ред. Н.Г. Хутской. Минск: Тэхналогiя., 1999. - 100 с.
Дополнительная:
Фокин В.М. Основы энергосбережения и энергоаудита. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 256 с.

Лекция 1 (план)
1. Предмет, задачи и методология дисциплины «Основы энергосбережения»
Предмет, задачи и содержание дисциплины.
Роль энергетики в развитии человеческого общества и уровне его цивилизации.
Связь дисциплины с другими специальными дисциплинами.
Взаимосвязь экологии и энергосбережения.
Закон Республики Беларусь об энергосбережении. Энергобезопасность.
2. Топливно-энергетические ресурсы
Энергетика, энергосбережение и энергетические ресурсы (основные понятия).
Истощаемые, возобновляемые энергетические ресурсы.
Виды топлива (твердое, жидкое, газообразное, ядерное), их состав, теплота сгорания и калорийность.
Условное топливо.
Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь, перспективы его развития.

Предмет, задачи и методология дисциплины «Основы энерго­сбережения»
Часть 1

Предмет, задачи и содержание дисциплины.
Предмет
Энергосбережение это:
организационная,
научная,
практическая,
информационная деятельность
государственных органов,
юридических и физических лиц,
направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.

Предмет, задачи и содержание дисциплины.
Задачи
Получить основные знания по источникам энергии, вопросам производства, распределения и потребления энергии, экологическим аспектам энергосбережения;
Ознакомиться с мировыми и государственными показателями, программами и мероприятиями по эффективному использованию энергетических ресурсов;
Ознакомиться с приоритетными направлениями энергосбережения по различным отраслям народного хозяйства;
Ознакомиться ознакомить с организацией и управлением энергосберегающих мероприятий на производстве.

Предмет, задачи и содержание дисциплины.
Содержание дисциплины.
Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР)
Вторичные энергетические ресурсы
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Виды, способы получения, преобразования и использование энергии
Транспортирование тепловой и электрической энергии
Энергосбережение в зданиях (УЗ)
Учет и регулирование потребления энергоресурсов
Основы энергетического аудита и менеджмента

Роль энергетики в развитии человеческого общества и уровне его цивилизации.
Энергия - (от греч. energeia — действие, деятельность), общая количественная мера различных форм движения материи. В физике различным физическим процессам соответствует тот или иной вид энергии: механическая, тепловая, электромагнит-ная, гравитационная, ядерная и т. д. Вследствие существования закона сохранения энергии понятие энергии связывает воедино все явления природы.
ЭНЕРГЕТИКА - это
1) Энергетическая наука — наука о закономерностях процессов и явлений, прямо или косвенно связанных с получением, преобразованием, передачей, распределением и использованием различных видов энергии и уменьшении их экологического влияния на природу.
2) Энергосистема — топливно-энергетический комплекс страны (ТЭК) , область народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии.

Роль энергетики в развитии человеческого общества и уровне его цивилизации.
История развития нашей цивилизации – это история создания и накопления технологий. Чем более развито общество, тем больше оно производит сложного энерго- и наукоемкого продукта, причем характерно сокращение энергоемкости при увеличении наукоемкости.
Рост потребления энергии оказался причиной множества серьезных проблем, некоторые из которых (например, глобальное потепление) могут представлять большую опасность для всего мира.
Парниковый эффект (оранжерейный эффект) - нагрев внутренних слоев атмосферы, обусловленный прозрачностью атмосферы для основной части излучения Солнца (в оптическом диапазоне) и поглощением атмосферой основной (инфракрасной) части теплового излучения поверхности планеты.

Связь дисциплины с другими специальными дисциплинами.
Дисциплина «Основы энергосбережения» непосредственно со следующими специальными дисциплинами:
Химия и физика горения
Ядерная физика
Теплотехника
Тепло и массоперенос
Энергетика
Экология
Экономика
Юриспруденция

Взаимосвязь экологии и энергосбережения.
В ХХ веке человечество израсходовало больше ресурсов, чем за весь период своего существования. Это фактор, влияющий на экологию земли, приводящий к экологическим катастрофам
опустынивание, эрозия почв,
уничтожение видов растений и животных,
«озоновые дыры»,
парниковый эффект, концентрация СО2 в атмосфере,
отравление рек, водных бассейнов,
Радиоактивное загрязнение.

Закон Республики Беларусь об энергосбережении
Энергосбережение является приоритетом государственной политики в решении энергетической проблемы в Республике Беларусь,
регулируются отношения, возникающие в процессе деятельности юридических и физических лиц в сфере энергосбережения ресурсов
устанавливаются правовые основы этих отношений.
устанавливаются основы государственного управления энергосбережением. Основными принципами государственного управления в сфере энергосбережения являются
осуществление государственного надзора за рациональным использованием топливно-энергетических ресурсов;
разработка государственных и межгосударственных научно-технических, республиканских, отраслевых и региональных программ энергосбережения и их финансирование;
приведение технических нормативных правовых актов в области технического нормирования и стандартизации в соответствие с требованием снижения энергоемкости материального производства, сферы услуг и быта;
создание системы финансово-экономических механизмов

Экономия и бережливость - главные факторы экономической безопасности государства. Директива № 3
Обеспечить энергетическую безопасность и энергетическую независимость страны.
Принять кардинальные меры по экономии и бережливому использованию топливно-энергетических и материальных ресурсов во всех сферах производства и в жилищно-коммунальном хозяйстве
Ускорить техническое переоснащение и модернизацию производства на основе внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий и техники.
Повысить эффективность научно-технической и инновационной деятельности.
Обеспечить стимулирование экономии топливно-энергетических и материальных ресурсов.
Широко пропагандировать среди населения необходимость соблюдения режима повсеместной экономии и бережливости.
Установить эффективный контроль за рациональным использованием топливно-энергетических и материальных ресурсов.

Основные понятия дисциплины «Основы энергосбережения»
Энергетика – область человеческой деятельности, связанная с производством, передачей потребителям и использованием энергии.
Энергосистема представляет собой совокупность энергетических ресурсов всех видов, методов их получения (добычи), преобразования, распределения и использования, а также технических средств и организационных комплексов, обеспечивающих снабжение потребителей всеми видами энергии.
Энергосбережение – организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода в процессе добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации топливно-энергетических ресурсов

Основные понятия дисциплины «Основы энергосбережения»
Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) – совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике;
Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов – использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развитии техники и технологий и соблюдении законодательства;
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии – источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы ( включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов;
Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом энергетическом процессе.

Топливно-энергетические ресурсы
Часть 2

Истощаемые, возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы.
Ресурс (ressource «вспомогательное средство») - то, что можно использовать, тратить, запас или источник чего-либо, средство, возможность для осуществления чего-либо
Природные ресурсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества.
Топливно-энергетические ресурсы подразделяются на истощаемые, возобновляемые и вторичные.
Истощаемыми топливно-энергетическими ресурсами являются запасы природных ископаемых, использующиеся в качестве сырья для производства энергии (уголь, нефть, расщепляющиеся материалы и др.)

Истощаемые, возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы.
Восполняемыми, или возобновляемыми источниками энергии называются источники, потоки энергии которых постоянно существуют или периодически возникают в окружающей среде и не являются следствием целенаправленной деятельности человека. К восполняемым энергоресурсам относят энергию:
- Солнца;
- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;
- рек;
- ветра;
- морских течений;
- вырабатываемую из биомассы, морских водорослей;
- водостоков;
- твердых бытовых отходов;
- геотермальных источников.

Энергетические ресурсы мира
Уран – 761.400 т
Ядерный синтез с использованием дейтерия ресурс неограничен

Виды топлива (твердое, жидкое, газообразное, ядерное), их состав, теплота сгорания.
Топливом называют вещество, выделяющее при определенных условиях тепловую энергию, которую используют в различных отраслях народного хозяйства для получения водяного пара или горячей воды для систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и производства электроэнергии.
Топливо по агрегатному состоянию делят на
твердое,
жидкое,
газообразное,
по способу получения – на
естественное: уголь, торф, сланцы, природный газ и
искусственное (синтетическое и композиционные): топливные брикеты, дизельное и соляровое топливо, мазут топочный и бытовой, топливные эмульсии и суспензии.

Виды топлива (твердое, жидкое, газообразное, ядерное), их состав, теплота сгорания.
В состав твердого и жидкого топлива входят горючие элементы:
1) углерод С, водород Н, сера S,
2) негорючие элементы (внутренний и внешний балласт) кислород О, азот N, влага W и зола А.
Топливо, которое используется для сжигания, называется рабочим.
Ядерное топливо – вещество, в котором протекают ядерные реакции с выделением полезной энергии. Различают делящиеся вещества и термоядерное горючее
Количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы топлива, называется его теплотворностью, или теплотой сгорания и измеряется в кДж/кг или кДж/м3.

Характеристики топлива: высшая и низшая теплота сгорания.
Высшей теплотой сгорания топлива Qв называют количество теплоты в кДж, выделяемое 1 кг (или 1 м3) рабочего топлива при условии, что все водяные пары, образующиеся от окисления водорода и испарения влаги топлива, конденсируются. В реальных условиях все водяные пары уходят в атмосферу, не сконденсиро-вавшись, и поэтому для расчетов используют низшую теплоту сгорания топлива.
Низшей теплотой сгорания топлива Qн называют количество теплоты в кДж, выделенное 1 кг (или 1 м3) рабочего топлива, без учета конденсации водяных паров. Теплота Qн меньше Qв на теплоту парообразования водяных паров (2460 кДж/кг).

Характеристики топлива: зольность, продукты сгорания. Понятие условного топлива.
Зольность - отношение массы негорючего остатка (золы), полученной после выжигания горючей части топлива, к массе исходного топлива, выражается в процентах, для углей (в т. ч. антрацитов) она составляет от 1 до 45-50%, сланцев - 45-80%, топливного торфа - 2-30%, мазута - 0,2-1%, древесного топлива - ок. 1%.
При горении выделяются продукты сгорания содержащие СО2, Н2О, СН4 и, кроме того, иногда и высших углеводородов, а при использовании воздуха - еще и N2. также образуются H2S и NO2

Характеристики топлива: зольность, продукты сгорания. Понятие условного топлива.
Учет запасов разных видов топлива ведут в пересчете на условное топливо, теплота сгорания которого принимается равным 29 308 кДж/кг (7000 ккал/кг).
Соотношение Э = Qн / 7000 называется калорийным коэффициентом, и его принимают для:
- нефти - 1,43;
- природного газа- 1,15;
- торфа- 0,34-0,41;
- торфобрикетов - 0,45 -0,6;
- дизтоплива - 1,45;
- мазута- 1,37.

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь.
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) Республики Беларусь включает предприятия по добыче (нефть, торф, попутный газ), заготовке (дрова), закупке недостающих полезных ископаемых, транспортировке газа, преобразованию их в электро- или тепловую энергию и распределению по потребителям.
Установленная мощность, сумма номинальных мощностей электрических машин одного вида, входящих в состав промышленного предприятия или электрической установки.
Под установленной мощностью энергетической системы понимают суммарную номинальную активную мощность генераторов электростанций, входящих в состав системы.

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь.
Установленная мощность всех энергоисточников страны составляет более 7,8 млн кВт. Это достаточно для обеспечения потребителей республики электроэнергией, которую вырабатывают 23 электростанции.
В топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь входят:
Министерство энергетики, которому подчинены:
Белорусское государственное предприятие по транспортировке газа «Белтрансгаз»;
Белорусский государственный энергетический концерн «Белэнерго»;
Белорусский концерн по топливу и газификации «Белтопгаз»;
Белорусский государственный концерн по нефти и химии «Белнефтехим», подчиненный непосредственно Совету Министров Республики Беларусь.

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь.
Расход энергоносителей в Республике Беларусь

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь
Импорт энергоносителей в Республике Беларусь

Прогнозируемые показатели развития нетрадиционной энергетики и использования вторичных ресурсов
.
производство гидроэнергии экономически целесообразно 250 МВт с выработкой 0,8-0,9 млрд кВт • ч, что равнозначно 250 тыс. т у. т. /год;
выработка электроэнергии на ветроустановках по экспертным оценкам не превысит 200-300 млн кВт • ч в год, а экономически целесообразный уровень получения энергии этим способом требует дополнительных исследований;
использование биомассы к 2015 г. по экспертным оценкам может дать 250-300 тыс. т у. т.;
Объем потребления собственных ТЭР в 2015 г. оценивается в 5,4 млн т у. т., или 13,9 % валового потребления ТЭР в Беларуси. Из них 4,8 млн т у. т. составляют местные виды топлива и 0,6 млн т у. т. - нетрадиционные и возобновляемые источники и вторичные ресурсы.

Прогнозируемые показатели развития нетрадиционной энергетики и использования вторичных ресурсов
потенциал отходов растениеводства составляет 1,5 млн т у. т. в год;
потенциальная энергия твердых бытовых отходов равноценна 450 тыс. т у. т. Экономически целесообразный уровень использования их путем переработки с целью получения газа составляет 100-120 тыс. т у. т.; тепловых энергоресурсов составляет 17,9 млн Гкал в год, используется 2,7 млн Гкал, технически возможно - до 10 млн Гкал/год;
общий выход горючих отходов оценивается в 0,8 млн т у. т. в год, используется 277,5 тыс. т у. т. в год, или 48 %, планируется к 2015 г. довести уровень утилизации их до потенциал выхода вторичных 85 %.