|
| | | | Проблемы современной экономики, N 2 (74), 2020 | | | | ЕВРАЗИЙСКАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПЕРСПЕКТИВА: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ | | | Попов С. Е.
аспирант Санкт-Петербургского государственного экономического университета
| |
| | | | | В статье рассматриваются некоторые факторы, влияющие на повышение уровня энергоэффективности в условиях глобализации. Показано, что меры по повышению энергоэффективности становятся основным средством при обеспечении мобилизации ресурсов, которые имеются у бизнес сообщества в государствах-членах ЕАЭС | | Ключевые слова: энергоэффективность, бизнес-сообщество, государства-члены ЕАЭС, промышленное производство, энергетические ресурсы, глобализация | | УДК 620.9:658.5 Стр: 32 - 36 |
Прогрессивный характер модернизации во всех сферах мирового хозяйства связан не только с устойчивым развитием производства товаров и услуг, с наращиванием масштабов международной деятельности, но и с увеличением потенциала бизнес сообществ, с положительной динамикой показателей финансового состояния, а также с повышением эффективности использования различных ресурсов. Следовательно, в качестве факторов обеспечения устойчивого развития могут выступать механизмы повышения эффективности использования производственных ресурсов. Учитывая многообразие направлений применения энергетических ресурсов, особенно промышленными предприятиями с энергоемкими циклами, вопросы эффективного их использования в качестве важного фактора обеспечения устойчивого развития экономики в странах ЕАЭС становятся все более актуальными.
Деятельность по повышению эффективности использования энергоресурсов в малом и среднем бизнесе в странах ЕАЭС, наряду с мерами по энергосбережению, является частью общей системы менеджмента по энергосбережению и предполагает достижение экономически оправданной эффективности использования энергетических ресурсов при существующем уровне техники и технологий. В отличие от мероприятий по энергосбережению, направленных главным образом на уменьшение энергопотребления, меры по повышению энергоэффективности призваны рационализировать использование энергетических ресурсов. Следует отметить, что освоение как потенциала энергосбережения, так и потенциала энергоэффективности связано с ограничениями, которые имеют место в каждый конкретный момент времени, а именно:
— финансовыми (недостаточное количество имеющихся финансовых ресурсов в распоряжении субъектов хозяйствования для реализации соответствующих мероприятий);
— информационными (несовершенство системы движения информационных потоков процессов энергосбережения и энергоэффективности);
— мотивационными (недостаточная мотивация у некоторых потребителей энергетических ресурсов различных уровней);
— институциональными (возникают как результат процесса формирования системы менеджмента по энергосбережению)
— временными (возникают в свете неотложности реализации некоторых мероприятий, которые непосредственно влияют на состояние энергоэффективности).
Учитывая перечисленные выше ограничения можно утверждать, что реализация всего спектра мероприятий по энергосбережению и энергоэффективности, невозможна. Поэтому целесообразным является проведение исследования некоторых факторов энергоэффективности и уровня их влияния на общее экономическое положение малого и среднего бизнеса в странах ЕАЭС с целью рационализации его энергетической политики путем выбора и реализации наиболее оптимальных мер по повышению энергоэффективности и энергосбережения.
Обобщенно факторы энергоэффективности и энергосбережения можно разделить на внешние и внутренние. Внешние факторы — это темпы роста экономики в странах ЕАЭС, уровень обеспеченности энергетическими ресурсами, динамика цен на них на внутренних рынках и другие, которые формируются в макроэкономической среде и зависят от действующей энергетической политики государства. Внутренние факторы энергосбережения и энергоэффективности в странах ЕАЭС можно разделить на две группы: факторы обеспечения и результативные факторы. Они взаимосвязаны и взаимообусловлены. Факторы обеспечения включают группу технико-технологических, организационно-методических и социально-экономических факторов и непосредственно определяются энергетической политикой каждого конкретного бизнес сообщества. Тем не менее, на них косвенно влияет соответствующий государственный механизм, а их целью является обеспечение условий для осуществления мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности [1]. Следует отметить, что большинство отечественных ученых, занимающихся проблемами энергосбережения и энергоэффективности, ограничиваются лишь анализом факторов обеспечения, которые влияют на развитие предпосылок сохранения энергетических ресурсов.
Определение сущности обеспечения потребностей общества в энергетических ресурсах в качестве основы энергосбережения позволило выделить группу результативных факторов [2].
Реализация мероприятий, сформированных на основе анализа результативных факторов энергосбережения и энергоэффективности, позволяет более полно использовать первичные и преобразованные энергетические ресурсы, уменьшить полную стоимость энергоносителей и сократить энергетические потребности в странах ЕАЭС. Проведение такого анализа позволяет найти недостатки в структуре энергетического хозяйства, определить возможный экономически оправданный потенциал сокращения технологических затрат и потерь на стадиях транспортировки и потребления энергетических ресурсов, а также определить пути для развития энергосберегающих технологий в странах ЕАЭС.
Одним из наиболее значимых результативных факторов, определяющих уровень энергоэффективности, является фактор обеспечения надлежащего качества энергетических ресурсов. Качество энергоресурсов является мерой соответствия параметров энергетических ресурсов их установленным значением. Именно ненадлежащее качество энергетических ресурсов, используемых в промышленности, обусловливает уровень их технологических потерь на различных стадиях производства, а также является причиной появления потенциальных экономических
убытков.
На основе исследований, проведенных такими компаниями, как Canadian Electrical Association, Electric Power Research Institute и Европейской комиссией «Leonardo Energy», ежегодный экономический ущерб в промышленном секторе США от ненадлежащего качества энергоресурсов составляет в год 15–24 млрд долл. США, Канады — 12 млрд долл. США, Европейского Союза — 10 млрд долл. США. Экономический ущерб промышленного сектора Российской Федерации от провалов и скачков напряжения, минимально оценивается в 25 млрд долл. США в год [3].
Причинами таких убытков в промышленном секторе является отклонение параметров качества энергоресурсов от их нормативных значений, приведенных в таблице 1. Поэтому, во-первых, необходимо акцентировать внимание на кумулятивные затраты по профилактике экономического ущерба. Во-вторых, необходимо устранение несоответствующего качества энергоресурсов, которые должны составлять не более 5% от этих сумм [4].
Таблица 1
Параметры качества энергетических ресурсов в промышленном производстве (обобщено автором)| Параметр качества | Нормативное значение / отклонения | Причины возникновения отклонения |
|---|
| 1 | 2 | 3 | | Электроэнергия | | Падение и провалы напряжения | – | Оперативные переключения, ошибки персонала, аварии в электрических сетях | | Отклонение напряжения | ±10% | Изменение режимов работы приемников электрической энергии и нерациональные подключения | | Колебания напряжения | – | Работа мощных резкопеременных нагрузок | | Колебания частоты | ±0,2 Гц | Изменение частоты вращения генераторов электрических станций | | Несимметрия напряжения | ±2% | Подключение к электрической сети мощных однофазных нагрузок | Несинусоидальные
нагрузки | – | Работа приемников электрической энергии с нелинейной вольт-амперной характеристикой | | Техническая вода | | Жесткость воды | 3–6 мг-экв/л | Наличие в воде солей кальция и магния | | Содержание растворенных веществ | 1000–1500 мг/л | Отсутствие или неэффективность системы механической фильтрации | | Активная реакция воды | рН = 6,0–9,0 | Нарушение концентрации водородных ионов в воде | | Сжатый воздух | | Влажность сжатого воздуха | 20–60% | Отсутствие или несовершенная работа системы осушения воздуха | | Содержание твердых частиц | 0,1–40 мг/м3 | Неэффективность или несоответствие системы очистки заданному классу | | Природный газ | | | Число Воббе | 9800–13000
ккал/м3 | Наличие примесей в газе | | Наличие сернистых соединений | – | Отсутствие дополнительной очистки газа после добычи |
Для более полного понимания значимости такого результативного фактора обеспечения энергоэффективности производства как качество энергетических ресурсов в странах ЕАЭС, рассмотрим подробнее влияние каждого из приведенных параметров.
1. Параметры качества электрической энергии, которые остаются одним из основных энергоресурсов не только для промышленности, но и всех отраслей мирового хозяйства. Поэтому, несмотря на весьма незначительную продолжительность падения и провалов напряжения, отрасли в странах ЕАЭС несут значительные финансовые убытки и недополученную прибыль.
Исследования, проведенные в промышленных сетях 5–30 МВА низкотехнологичных производств ЕС за 10 месяцев, обнаружили 858 провалов напряжения, 42 из которых привели к сбоям технологического процесса. Ориентировочная сумма убытков для этих производств составила не менее 600 тыс. евро (в среднем 14,3 тыс. евро на один случай или 50 тыс. евро на участок исследуемой сети) [5].
Очевидно, что убытки высокотехнологичных производств от провалов напряжения еще больше.
Так, например, при выплавке ферросплава ФС-45 отклонение напряжения на 1% от номинального значения приводит к уменьшению производительности рыже-термической печи на 1,717 т/сутки и соответствующему росту энергопотребления. Негативные последствия от отклонения напряжения для отраслей промышленности приведены в таблице 2.
Таблица 2
Негативные последствия отклонения напряжения от номинального значения для промышленности в странах ЕАЭС [6]| Отрасль промышленности | Изменение показателя отклонения напряжения | Следствие |
|---|
| Ткацкая | на каждый 1% | Уменьшение производительности механизмов и станков на 0,2% | Целлюлозно-
бумажная | на каждый 1% | Производственная производительность уменьшается на 0,1% | | Металлургическая | на –7% | Продолжительность плавки металлов в печах сопротивления возрастает с 3 до 5:00 | | на –(8–10)% | Невозможно доказать технологический процесс в печах сопротивления и индукционных печах до конца | Металло-
обрабатывающая | на-10% | Продолжительность металлообработки на станках и продолжительность сварочных работ возрастает на 20% | | Производство электроники | > +/–2% | Процент брака готовой продукции до 20–25% |
Еще одним важным параметром качества электрической энергии являются колебания напряжения. Проведенные ранее исследования в этой области показали, что эти колебания не должны превышать 5%, а в случае колебания напряжения в пределах 10–15% могут привести к нарушению режима работы электродвигателей.
Под колебанием частоты понимают разницу между действующим и номинальным значением основной частоты. Но, воздействие возможного отклонения колебания частоты от существующей нормы, более чем на 1% может привести к росту потерь в сетях на 2%.
Несинусоидальный режим работы в сетях промышленного электроснабжения является источником высших гармоник.
Уровень дополнительных потерь при несинусоидальных режимах работы в питающих сетях промышленности возрастает до 4–6% номинальных потерь при синусоидальном режиме.
2. Параметры качества технической воды, которые в значительной степени влияют на эффективность работы водопроводных сетей. Соответственно, низкое значение рН воды ускоряет их коррозию до 12% в год от общей массы металлов водопроводных сетей [7].
3. Параметры качества сжатого воздуха. Сжатый воздух применяется в качестве рабочей среды в технологических процессах (например, в химической промышленности) и как энергоноситель практически на всех предприятиях. В связи с разнообразием функций к сжатому воздуху предъявляются определенные требования по качеству. Основными из них являются: влажность сжатого воздуха, концентрация и размер твердых частиц.
Степень влажности сжатого воздуха имеет особую значимость, так как при ее большом значении возможна конденсация влаги из воздуха и осадки ее на внутренних поверхностях механизмов. Конденсат способен вызвать коррозию в трубопроводах и арматуре, что увеличивает расходы сжатого воздуха на 30–40%. Высокая концентрация влаги в сжатом воздухе ухудшает качество продукции фармацевтической, химической, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности.
При сжатии воздуха до 10 бар концентрация частиц пыли в нем растет в 11 раз, что грозит повреждением аппаратуры учета и выпуском брака электроники. Следует отметить, что важным параметром качества с экономической точки зрения является и плотность воздуха к сжатию. Например, летом плотность воздуха на 14–17% ниже зимней, что приводит к снижению производительности компрессора на 4–7% и к росту дополнительных расходов электроэнергии на 7–10% [8].
4. Горючие природные газы получили широкое применение в промышленности в качестве топлива для небольших котельных и как энергоноситель для газовых печей прожарки.
Основным параметром качества природного газа является число Воббе, отражающее отношение теплоты сгорания газа к его корню квадратному из относительной плотности. Значение числа Воббе для природного газа согласно действующих норм должно находиться в пределах 9800–13000 ккал / м. Чем ниже показатель этого параметра, тем больше перерасход природного газа в производстве для выполнения одного и того же технологического процесса. Показатели числа Воббе для разных стран ЕАЭС достаточно сильно отличаются и зависят от класса добытого газа, его переработки и очистки (если имеет место).
Поскольку в большинстве случаев промышленные предприятия не имеют генерационных мощностей для производства рассмотренных выше энергоресурсов, а являются только их потребителями, то и обеспечение надлежащего качества энергетических ресурсов, в соответствии с условиями указанных в договорах на их поставку, является задачей именно поставщиков.
Итак, перед подразделениями энергетического менеджмента для реализации стандартов стран ЕАЭС дополнительно стоит задача контроллинга качества энергоресурсов, механизм осуществления которого предложен на рис. 1. Он предусматривает в условиях глобализации реализацию целого комплекса мероприятий по оценке соответствия показателей качества энергетических ресурсов установленным нормам, выявлении стороны, виновной в их ухудшении и степень этой виновности, а также прогнозировании развития энергетического хозяйства с целью сохранения показателей качества на нормативном уровне. | | |  | | Рис. 1. Предложение по формированию механизма осуществления контроллинга и повышения качества энергетических ресурсов для реализации требования ЕАЭС (разработано автором) |
Кроме реализации мероприятий контроллинга и работы с поставщиками важным является внедрение мероприятий по повышению качества энергоресурсов, прежде всего технических и организационных. Они являются залогом обеспечения энергоэффективности производства в странах ЕАЭС за счет приведения параметров качества энергетических ресурсов до нормативных значений и соответствующего снижения уровня необоснованных расходов.
Однако, необходимо отметить, что большинство таких мероприятий требуют значительных капиталовложений, а следовательно, целесообразна проверка условия экономической эффективности их применения на следующее соответствие:
 (1)
где kne — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
ka — коэффициент отчислений на амортизацию, ремонт и обслуживание оборудования;
Ki — капитальные вложения для реализации проекта по повышению качества энергоресурса;
pj — рыночная стоимость единицы j-го энергоресурса;
ΔEj — дополнительные расходы j-го энергоресурса на реализацию проекта;
ML — годовой финансовый ущерб для предприятия от низкого качества энергоресурса, который может быть устранен в рамках текущего проекта.
Другим важным фактором обеспечения энергоэффективности производства в странах ЕАЭС является уменьшение технологически обусловленных потерь на стадиях транспортировки, распределения и потребления энергоресурсов. Технологические потери включают в себя технические потери в магистральных и распределительных сетях, которые обусловлены физическим износом последних, нерациональными режимами работы и потреблением на собственные нужды, а также непосредственными потерями в рабочих механизмах и оборудовании.
Сокращение технологических потерь чрезвычайно актуально для конечного потребителя энергоресурсов и почти не интересует их поставщиков.
Потери в распределительных электрических сетях промышленных предприятий достигают 10–15% в зависимости от класса напряжения, а в тепловых — 30% [9]. Потери электрической и тепловой энергии при использовании оборудования и рабочих механизмов составляют около 15%. Таким образом, по назначению в промышленности стран ЕАЭС используется только 68–78% электроэнергии и 35–40% тепловой энергии от уплаченного объема, учитывая расходы на компенсацию потерь в сетях поставщиков.
Одной из главных причин столь значительных потерь при передаче и распределении электрической энергии на производстве в странах ЕАЭС являются неоптимальные режимы работы системы. Достаточно низкий профессиональный уровень и отсутствие заинтересованности со стороны обслуживающего персонала приводит к увеличению потерь электроэнергии в распределительных сетях из-за неполной загруженности некоторых ее участков и несогласованности графиков распределения нагрузки.
Кроме того, ошибки в работе персонала и диспетчерской службы являются наиболее распространенными причинами выхода из строя энергетического оборудования или его ускоренного износа. Так, например, неправильная настройка системы компенсации емкостных токов замыкания в распределительных сетях 6–10 кВ ускоряет износ изоляции кабельных линий на 92% [10].
Необходимым условием обеспечения энергоэффективности производства является модернизация энергетического оборудования.
Учитывая увеличение потребления электроэнергии промышленными потребителями целесообразным является перевод вводных электрических сетей на более высокие классы напряжений при выполнении таких работ. Кроме того, увеличение класса напряжения позволяет значительно снизить технические потери электроэнергии.
Следует отметить, что применение систем глубокого ввода на промышленных предприятиях ЕС и США является достаточно распространенным, а их популярность объясняется как значительным снижением потерь в электрических сетях, так и уменьшением эксплуатационных расходов в случае их применения.
Непосредственные потери электрической энергии в электроприводе агрегатов составляют в среднем 18%, механические потери — 72%, а используется полезно лишь 10% подведенной энергии [11]. Если уменьшить механические потери машин с целью повышения энергоэффективности производственных процессов при невозможности их замены на более современные, то для уменьшения потерь в электроприводе разработан достаточно широкий спектр мероприятий. Главными причинами возникновения дополнительных потерь электроэнергии в приводе рабочих машин и агрегатов промышленного назначения является реактивная мощность, время холостого хода и их КПД.
Большинство агрегатов и оборудования промышленного назначения в процессе работы потребляют из сети, кроме активной мощности, еще и реактивную. Главными источниками реактивной нагрузки являются асинхронные двигатели (60–65%), силовые трансформаторы (20–25%) и воздушные линии (10%) [12]. Для некоторых типов электрооборудования потребление реактивной энергии достигает 130% по отношению к активному и определяется коэффициентом нагрузки. Следует заметить, что в отличие от бытовых потребителей, в промышленных ведется коммерческий учет как потребленной активной, так и реактивной электроэнергии. Наличие реактивной нагрузки в сети приводит к росту потерь напряжения и уменьшает пропускную способность линий и трансформаторов, заставляет увеличивать сечение проводов и номинальную мощность силовых трансформаторов. Перечисленные последствия воздействия реактивной энергии на электрические сети делают экономически и технически целесообразными меры по ее компенсации.
Уменьшение уровня реактивной нагрузки возможно как за счет организационных мероприятий (отключение незадействованного оборудования), так и за счет технических решений, таких как включение в сеть компенсирующих устройств в непосредственной близости к источникам реактивной нагрузки. Кроме того, мероприятия по компенсации реактивной энергии являются причиной уменьшения потребления активной энергии. Так, например, исследования показали, что работа асинхронного двигателя мощностью 630 кВт с компенсирующим устройством позволяет уменьшить потребление активной энергии на 9% по сравнению с уровнем потребления без компенсации [13].
Другим необходимым условием для уменьшения потерь электрической энергии в агрегатах промышленного назначения является уменьшение времени их холостого хода. Для большинства промышленных агрегатов характерен такой режим работы, когда в перерывах между нагрузкой они работают на холостом ходу. Время холостого хода некоторых механизмов может достигать 50–65% [14].
Значительное уменьшение КПД оборудования в различных отраслях национального хозяйства в странах ЕАЭС — это работа с недогрузкой. Эффективной мерой для увеличения КПД производственного оборудования при переменной нагрузке является применение технологий регулируемого электропривода, что позволяет экономить до 25–30% электроэнергии.
Как показал опыт, применение регулируемого электропривода позволяет экономить до 50% электроэнергии, до 25% воды и до 10% тепловой энергии в системах водо- и воздухоснабжения за счет повышения КПД основного оборудования [15].
Еще одной возможностью повышения КПД является проведение технического перевооружения и модернизации оборудования, что особенно актуально для наиболее физически и морально устаревших производств стран ЕАЭС. Так, замена асинхронных двигателей энергоэффективными аналогами с увеличенной массой активных материалов позволяет увеличить их коэффициент полезного действия на 1 -2% для мощных и на 3–5% для небольших двигателей [16].
Следует отметить, что реализация мероприятий по снижению потерь электроэнергии как в электрических сетях, так и в электроприводах производственного оборудования, предусматривающих частичное техническое переоснащение или модернизацию, должна проводиться на основе технико-экономического обоснования.
Потери тепловой энергии в тепловых сетях промышленных предприятий стран Европейского Союза не превышают 5–7%, тогда как в странах ЕАЭС они значительно выше [17]. Еще одним проблемным аспектом обеспечения эффективного использования тепловой энергии является отсутствие системы оперативного управления. Только из-за несоответствия характера тепловой энергии требованиям технологических процессов или погодным условиям на объектах промышленного назначения стран ЕАЭС теряются дополнительно 15–20% тепловой энергии.
Неравномерное распределение тепловой энергии между потребителями и нерациональность схемы внутренней системы теплоснабжения являются причинами возникновения дополнительных потерь, составляющих 5–15% всего объема тепла.
Главной причиной таких потерь является отсутствие средств учета тепловой энергии на объектах теплопотребления. Отсутствие полной информации о структуре потребления тепловой энергии промышленными предприятиями не позволяет подразделениям энергетического менеджмента выбрать необходимые меры по энергосбережению. [18]
Таким образом, основой для планирования и реализации мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности производства промышленных предприятий в странах ЕАЭС является информация, полученная во время проведения энергоаудитов. Именно энергоаудит позволяет определить рациональный уровень энергопотребления и энергозатрат при транспортировке энергетических ресурсов, а также в производственных процессах и при работе оборудования. Во время энергоаудита на основе анализа результативных факторов конкретного производства должны быть разработаны рекомендации по реализации наиболее экономически оправданных мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности.
Поскольку выводы энергоаудита базируются на информации, полученной из опросных листов квалифицированных специалистов и статистической отчетности каждого предприятия за последние 2–3 года, то целесообразным в таких условиях является привлечение сторонних сертифицированных организаций. Это позволяет минимизировать степень недостоверности получаемой информации, что неизбежно происходит при внутренних энергоаудитах. К тому же посторонние энергоаудиторы обычно применяют выборочный контроль, позволяющий дополнительно проверять достоверность получаемых данных [19].
Глубина решений, указанных в выводах по результатам проведенного энергоаудита и объем необходимой для этого информации зависит от его уровня. Базовым видом энергоаудита является экспресс-обследование. Оно позволяет получить основную информацию о состоянии энергетического хозяйства промышленного предприятия и долю энергоресурсов в его финансовых затратах. Последнее позволяет определить необходимость дальнейшего проведения энергоаудита и реализации мероприятий по энергосбережению.
Если доля энергоресурсов в финансовых затратах предприятия меньше 10%, то проведение дальнейших этапов энергоаудита является экономически неоправданным. Если доля затрат на энергоресурсы превышает 10%, то целесообразно, кроме экспресс-обследования, провести еще и углубленный энергоаудит, поскольку предложения, сформированные энергоаудиторами по реализации организационных и малозатратных технических мероприятий, позволяют снизить энергозатраты на 3–4% [20]. При таких условиях это полностью компенсирует расходы на оплату услуг энергоаудиторов. При доле расходов более 15% проведение энергоаудита является насущной необходимостью, а его целесообразность обусловлена очевидностью финансовой выгоды.
Таким образом, проведение углубленного энергоаудита в странах ЕАЭС позволяет провести более точную оценку потенциала энергосбережения, разработать конкретные технические решения по рациональному использованию энергоресурсов и подготовить комплексный долгосрочный план энергосбережения.
Предлагаемые рекомендации по энергосбережению в странах ЕАЭС сформированы на основе анализа результативных факторов, которые выявлены в ходе исследования объектов с самым неэффективным использованием энергоресурсов и базируются на разработке инновационных методов и мероприятий по повышению уровня энергоэффективности в условиях глобализации. |
| |
|
|
