Documente online.
Zona de administrare documente. Fisierele tale
Am uitat parola x Creaza cont nou
 HomeExploreaza
upload
Upload




Utilizarea Energiei Termice in Industrie

economie


CONCEPTUL DE "UTILIZARE EFICIENTA A ENERGIEI"

Conceptul de "utilizare eficienta a energiei" trebuie privit din doua puncte de vedere corelate intre ele:

  • din punct de vedere energetic, conform caruia el cuantifica marimea cotei utile (ENU) din energia consumata - intrata - (ENC), intr-un contur de referinta considerat;
  • din punctul de vedere al eficientei economice a energiei utilizate, care exprima valoarea economica - de piata - a energiei utile (VEEU) raportata la costul energiei intrate (VEEC) intr-un contur considerat.

Primul punct de vedere defineste notiunea de eficienta energetica a utilizarii energiei in conturul considerat:

(1.1)

unde ENU reprezinta valoarea energiei utile iesita din contur in j/t sau kWh/t, in care t este durata de referinta avuta in vedere, in ore; ENC - valoarea energiei consumate (intrate) in contur, in perioada t, in j/t sau kwh/t

In cazul proceselor sau instalatiilor producatoare de energie, ENU reprezinta energia produsa, iar in cazul celor consumatoare de energie ea reprezinta energia continuta de produsul util al proceselor sau instalatiilor respective.

Curent, EFEN este asimilata notiunii de randament energetic (RNEN) al procesului sau al transformarilor energetice care au loc in conturul considerat. Deoarece conform principiului doi al termodinamicii orice activitate - proces energetic - are loc cu pierderi de energie, atunci valoric randamentul energetic este intotdeauna subunitar (RNEN < 1). Daca se are in vedere insa, cazul cel mai general posibil al diverselor transformari energetice, deci inclusiv ciclurile termodinamice inverse (caracteristice pompelor de caldura, instalatiilor frigorifice, de climatizare etc., atunci pentru acestea marimea randamentului energetic ar fi supraunitara, contrazicand notiunea de randament.

Spre deosebire de randamentul energetic, notiunea de eficienta energetica - EFEN are un caracter mai general, ea putand avea orice valoare fata de unitate (EFEN > < 1), in functie de tipul proceselor si transformarilor ciclice care au loc in conturul considerat. Desigur ca in cazul ciclurilor termodinamice directe, cele doua notiuni au aceeasi valoare subunitara: (EFEN = RNEN) < 1.

In sensul celor expuse mai sus, eficienta economica a energiei utilizate intr-un contur se poate exprima in doua feluri, in functie de ceea ce se doreste a fie evidentiat:

unde VEEU reprezinta valoarea economica a energiei utile rezultata din c 444c29e onturul considerat (definita ca mai sus), in unitati monetare/t; VEEC - valoarea economica a energiei consumate (intrate) in contur, in unitati monetare/t

EFECE exprima de fapt care este valoarea de piata a energiei utile rezultata din c 444c29e ontur, raportata la valoarea de piata a energiei consumate.

Exemplu: se considera conturul unei instalatii de cazan (de abur, apa fierbinte sau apa calda) care, pentru producerea agentului termic consuma o cantitate de combustibil si de energie electrica (sub forma de consumuri auxiliare). Deci:

  • conturul considerat: instalatia de cazan;
  • energie utila (ENU), iesita din contur: sub forma de caldura (QUCE) in cursul unui an (in kWht/an), deci ENU = QUCZ;
  • energie consumata (ENC), intrata in contur in cursul unui an sub forma de combustibil (BCZ) (in kWht/an) si sub forma de energie electrica pentru serviciile proprii ale cazanului (EELCZ) (in kWhe/an), deci:

ENC = BCZ + EELCZ

  • valoarea de piata a energiei utile este data de valoarea de cumparare - vanzare a sa la limita conturului considerat:

VEEU = QUCZ PVQ    [unitati monetare/an] (1.3)

in care PVQ - pretul de vanzare a caldurii, in unitati monetare/kWht;

  • valoarea de piata a energiei consumate, este determinata de costul combustibilului si al energiei electrice consumata in conturul cazanului.

VEEC = (BCZ PB) + (EELCZ PCEL) [unitati monetare/an] (1.4)

unde: PB este pretul unitar al combustibilului consumat, in unitati monetare/kWht (PCI) - raportat la puterea calorifica inferioara (PCI); PCEL - pretul unitar al energiei electrice cumparata pentru a fi consumata la nivelul conturului cazanului, in unitati monetare/kWhe.

Se poate spune ca eficienta economica a energiei consumate (EFECE) astfel definita, arata cate unitati monetare sub forma de energie utila se realizeaza intr-un contur, pentru fiecare unitate monetara utilizata sub forma de energie consumata in conturul respectiv.

(1.5)

in care: VECEE reprezinta valoarea economica a economiei de energie realizata prin aplicarea masurilor de crestere a eficientei energetice, pentru conturul considerat, in unitati monetare/an; IMRCE este valoarea investitiilor necesitate de aplicarea masurilor de crestere a eficientei energetice, in unitati monetare.

Unde:

(1.6)

in care PCEEC este costul unitar al formei de energie economista, in unitati monetare/kWh; EECMR reprezinta cantitatea anuala de energie economisita, pe baza masurilor propuse de reducere a energiei consumate in conturul respectiv.

Acest indicator arata de fapt cate unitati monetare se economisesc anual prin reducerea consumului de energie in conturul considerat, pentru fiecare unitate monetara investita (consumata) pentru realizarea practica a reducerii preconizate.

Se constata ca inversul eficientei economice a masurilor de reducere a consumurilor energetice, reprezinta de fapt termenul de recuperare a investitiei necesitata de aceste masuri (TRIMRCE):

(1.7)

Cele expuse mai sus subliniaza urmatoarele elemente de baza, ce trebuie avute in vedere la analizele privitoare la utilizarea eficienta a energiei:

  • necesitatea cunoasterii situatiei de referinta din punct de vedere energetic si economic pentru conturul energetic considerat;
  • stabilirea solutiilor tehnice concrete de reducere a energiei consumate si evaluarea lor economica atat sub aspectul valorii energiei economisite, cat si al investitiilor necesitate de aplicarea masurilor respective;
  • decizia finala, privind masurile de reducere a energiei consumate si solutiile tehnice de aplicat, se poate lua numai in baza analizei eficientei economice a acestora.

STRUCTURA UNUI SISTEM ENERGETIC DE CONSUM

Orice analiza de utilizare eficienta a energiei pleaca de la stabilirea conturului de referinta al obiectivului analizat. Aceasta presupune, in primul rand, cunoasterea obiectivului, a subansamblelor componente si a legaturilor existente intre acestea, sub aspect tehnologic si energetic.

Indiferent de natura consumatorilor si a formelor de energie consumate, un sistem energetic (SE) se compune intotdeauna din 3 subansamble de baza, vezi figura 1.1.

Fig. 1.1 Structura generala a unui contur al unui sistem energetic (CSE)

Notiunea de sistem energetic este foarte importanta deoarece orice masura de eficientizare a utilizarii energiei aplicata in cadrul unuia din subsistemele componente are repercursiuni tehnice - energetice si economice asupra ansamblului. Trebuie tinut seama ca nu orice masura de crestere a eficientei energetice, aplicata la nivelul unui subsistem, este intotdeauna eficienta energetic si economic si la nivelul ansamblului sistemului din care acesta face parte. Ca urmare, decizia aplicarii solutiilor de crestere a eficientei energetice aferente unui subsistem se ia numai dupa verificarea rentabilitatii acestora la nivelul ansamblului sistemului din care acesta face parte.

Tabelul 1.1. prezinta categoriile generale de consumatori, destinatia diverselor consumuri, formele de energie consumate si principalele caracteristici de durata ale consumurilor respective. Se constata ca se poate vorbi de cinci categorii de consumatori, inclusiv transporturile. Fiecare din acestia face parte dintr-un sistem energetic caracteristic. Analizand scopul, caracteristicile de durata si formele de energie primara, intermediare si finale de consum, in figura 1.2 se prezinta forma cea mai generala a sistemului energetic, care prin particularizari descrie oricare din sistemele energetice specifice oricarui tip de consumator prezentat in tabelul 1.1 (exclusiv transporturile).

Analiza figurii 1.2 pune in evidenta principalele subansamble energetice, care compun un sistem energetic (SE) specific consumatorilor urbani, tertiari, agricoli sau industriali. Se constata ca intre acestea si macrosistemul energetic (MSE), pe de alta parte, exista legaturi biunivoce, atat din punct de vedere strict energetic, cat si economic.

Legaturile energetice intre diversele subansamble ale SE si MSE sunt determinate de schimburile diverselor forme de energie intre acestea, cum ar fi energia electrica si caldura - sub forma de abur si/sau apa fierbinte ori apa calda. Acestea sunt intotdeauna insotite si de legaturi de natura economica, prin valoarea economica a energiei cumparate de SE de la MSE sau invers vanduta de catre SE catre MSE. Deci, legaturile energetice biunivoce intre SE si MSE presupun intotdeauna existenta unor contracte economice de vanzare - cumparare intre acestea.

Tabelul 1.1

Tipuri de consumatori si forme de energie consumata

Nr.

crt.

Tipul consumatorului

Scopul consumului

Forma finala de energie consumata(1

Forma intermediara de energie utilizata(2

Forma de energie primara consumata(3

Caracteristici de baza ale consumului














urban

(casnic)


tertiar

(social-administrativ)

(locuinte, gospodarii, ferme, complexe zootehnice)

incalziri spatiale (de locuit, spatii gospodaresti, spatii pentru animale)

ventilari spatiale (spatii pasari - animale)

climatizare (spatii pasari - animale)

apa calda de consum

aparate electrocasnice

unelte si instalatii de productie locala

pregatire hrana (oameni si animale)

continuare tabelul 1.1









industrie

Cb,cl; E,l; Ereg

C,an - I,zi

Nota: 1) reprezinta forma de energie efectiv consumata in procesul final de consum; 2) forma de energie intrata in instalatiile finale de consum ale consumatorului; 3) forma de energie intrata in instalatiile intermediare de transformare a formei de energie disponibila in forma de energie necesara instalatiilor intermediare; Q - caldura; E - energie electrica; F - frig; Cb - combustibil; Cb,cl - combustibil clasic; D,Cb - deseuri combustibile; Bio - biogaz; Esen - energie electrica din SEN; Ereg - energie electrica din resurse regenerabile de energie; RES - resurse energetice secundare sub forma de combustibil, caldura, lucru mecanic; de suprapresiune; LM - lucru mecanic pentru antrenari; El - energie electrica produsa local; S - sezonier; Czi - continuu zilnic; Can - continuu anual; Izi - intermitent in cursul zilei; C,an/s -continuu anual sau sezonier; C,zi/I,zi - continuu sau intermitent zilnic.

Stadii ale conversiei energiei

Auto producerea energiei

transport, distributie, forme intermediare

Consum final de energie

Transformari calitative ale aceleiasi forme de energie

Transformari calitative dintr-o forma de energie in alta

Fig. 1.2 Structura unui sistem energetic

Legenda: MSE - macrosistemul energetic; SE - sistem energetic; SSAP - subsistemul autoproducerii energiei; SSTD - subsistemul transportului si distributiei energiei; SSEI - subsistemele formelor intermediare de energie; SSCF - subsistemul consumului final de energie; SSA - subsistemul apei potabile si/sau industriale; SSAc - subsistemul aerului comprimat; SSF - subsistemul producerii frigului; SSCd - subsistemul condensat returnat; SSRES - subsistemul resurselor energetice secundare; PTE - posturi de transformare a energiei electrice; PTQ - posturi de transformare a caldurii (puncte termice); 1) - procese (instalatii) de consum in scopuri tehnologice (industriale) -in cazul consumatorilor industriali- sau pentru producerea locala a bunurilor de consum -in cazul consumatorilor agricoli; 2) procese (instalatii) de consum pentru asigurarea conditiilor de viata (in cazul consumatorilor urbani, tertiari si agricoli) sau ale conditiilor de munca (in cazul consumatorilor industriali).

In interiorul SE, schimburile intre diversele subansamble sunt numai de natura energetica, daca din punct de vedere economic acestea (integral sau partial) nu reprezinta centre de profit. Chiar si in conditiile cand subansamblele componente (SSE) nu reprezinta centre de profit, schimburile energetice biunivoce trebuie monitorizate, atat din punct de vedere calitativ (al formei si calitatii energiei), cat si cantitativ. Acest lucru este util in momentul auditului energetic la nivelul SSE respective.

Este de remarcat ca subanasamblul transportului si distributiei caldurii (SSTD) este compus din doua categorii de SSE:

  1. subansamblele transformarilor calitative (a parametrilor caracteristici) ale acelorasi forme de energie -electrica (PTE) sau caldura (PTQ). In ultimul caz este vorba si de transformarile naturii si parametrilor agentilor termici, din abur in apa fierbinte ori apa calda, sau din apa fierbinte in apa calda cu parametrii diferiti in functie de destinatia - tipul - consumului final;
  2. subansamblele transformarilor unei forme de energie in alta care, utilizand o forma de energie la intrare, asigura la iesire forma de energie si parametrii corespunzatori cerintelor consumatorilor. Este cazul in general a patru astfel de subsisteme:

In concluzie, analiza structurii unui SE si a fluxurilor de energie din cadrul sau evidentiaza ca acesta trebuie privit ca un tot unitar. Orice interventie - modificare - de orice natura in cadrul unui SSE al SE are efecte energetice biunivoce intre diversele SSE componente si in final are efecte de natura economica la nivelul ansamblului SE.

Legaturile energetice intre SSE enumerate mai sus sunt realizate prin retelele electrice si termice. Acestea asigura tranzitul energiei, in conditiile cantitative, calitative si in timp impuse de consumatorii finali. Este vorba, in general, de retelele electrice de medie tensiune (REMT), pentru alimentarea PTE si a celor de joasa tensiune (REJT) pentru alimentarea tuturor celorlalte SSE din conturul SE. In cazul caldurii este vorba de retelele de abur, apa fierbinte si/sau apa calda, ori de agentii de racire (produsi de SSF), care fac legatura intre MSE ori SSAP si PTQ ori diversele SSE, sau direct cu aparatele consumatoare ale SSC.


Tinandu-se seama de structura unui sistem energetic (SE), prezentata in figura 1.2, diagrama corespunzatoare a fluxurilor transformarilor energetice care au loc, este redata in figura 1.3.

Fig. 1.3 Diagrama Sankey, a fluxurilor energetice; in cadrul conturului unui SE

Legenda: SSAP, SSPT, SSE, SSCF - idem figura 1.2; RDEC, RDEI, RDEP - retele de distributie a energiei consumate, a celei intermediare si respectiv a celei produse; W - fluxuri intermediare de energie la intrarea/iesirea din diversele subansamble; WP - fluxurile pierderilor de energie in diversele SSE ale transformarilor energetice (WPcf, WPei, WPpt, WPp) si respectiv in retelele de legatura dintre acestea (WPrd1, WPrd2, WPrd3).

Analiza transformarilor energetice, care au loc intr-un contur (SE), este bine a fi inceputa intotdeauna de la procesul consumator. In aceste conditii, tinandu-se seama de structura generala a unui SE, prezentata in figura 1.2, rezulta ca pierderile de energie care au loc in conturul respectiv se impart in doua mari categorii:

a)         pierderile de energie care apar in cazul transformarilor energetice din diversele subansamble unde au loc procese termodinamice complexe, cum este cazul pierderilor in: aparatele consumatoare ale energiei finale WPcf, subsistemele energetice intermediare WPei si WPpt si in subsistemul autopoducerii energiei, WPp;

b)         pierderile de energie care au loc in sistemele de transport si distributie a energiei, cu rol de interfete de legatura intre diversele subsisteme componente, cum sunt pierderile in retelele de distributie a energiei consumate (WPrd1), in cele de distributie a energiei intermediare (WPrd2)si cele de transport si distributie a energiei produse (WPrd3).

Cele doua categorii de pierderi de energie ale SE considerat sunt date deci de:

pierderile in procesele transformarilor termodinamice ciclice:

WPcicl = WPcf + WPei + WPpt + WPp [j/t sau kWh/t (1.8)

pierderile in procesele de transport si distributie a fluxurilor de energie:

WPrd = WPrd1 + WPrd2 + WPrd3 [j/t sau kWh/t (1.9)

unde "t" reprezinta durata de referinta avuta in vedere la analiza.


In acceptiunea caracterului general al notiunii de eficienta energetica a utilizarii energiei intr-un contur (EFEN), asa cum a fost prezentata in §1.1, comparativ cu notiunea de randament energetic (RNEN), tabelul 1.2 prezinta expresiile eficientei energetice ale transformarilor energetice evidentiate in figura 1.3. Se remarca utilizarea celor doua forme de calcul ale EFEN:

forma directa: EFEN = (energie utila - ENU)/(energie consumata - ENC);

forma indirecta: EFEN = 1 - [(pierderile de energie - ENP)/(energie consumata - ENC)].

In forma directa se presupune ca se pot cuantifica cele doua categorii de energie, intrata in SE - ENC si respectiv iesita "util" din SE - ENU.

Forma indirecta presupune ca pe langa energia consumata - ENC, s-au putut cuantifica si pierderile caracteristice transformarilor din SE. Aceasta forma este utila pentru ca evidentiaza care sunt pierderile energetice ce apar in transformarile energetice dintr-un SE totodata permite sa se cuantifice efectele asupra eficientei energetice a fiecarei masuri de reducere a oricarei categorii de pierdere energetica din conturul considerat.





Tabelul 1.2

Eficienta energetica a transformarilor energetice dintr-un SE

Subansamblul

SE

energie

Bilantul

energetic

eficienta energetica - EFEN

iesita

(utila)

intrata

(consumata)

pierderi

directa

indirecta

SSCF

Wnt

Wcf

WPcf

Wcf=Wnt+WPcf

Wnt/Wcf

1-(WPcf/Wcf)

RDEC

Wcf

Wei

WPrd1

Wei=Wcf+WPrd1

Wcf/Wei

1-(WPrd1/Wei)

SSE

Wei

Wiei

WPei

Wiei=Wei+WPei

Wei/Wiei

1-(WPei/Wiei)

RDEI

Wiei

Wpt

WPrd2

Wpt=Wiei+WPrd2

Wiei/Wpt

1-(WPrd2/Wpt)

SSPT

Wpt

Wipt

WPpt

Wipt=Wpt+WPpt

Wpt/Wipt

1-(WPpt/Wipt)

RDEP

Wipt

Wp

WPrd3

Wp=Wipt+WPrd3

Wipt/Wp

1-(WPrd3/Wp)

SSAP

Wp

Wip

WPp

Wip=Wp+WPp

Wp/Wip

1-(WPp/Wip)

ansamblul

SE

Wnt

Wip

SWP(1

Wip=Wnt+SWP

Wnt/Wip

1-(SWP/Wip)

unde: SWP - suma pierderilor energetice din conturul SE: SWP=WPcicl+WPrd in care WPcicl si WPrd sunt date de relatiile 1.8 si 1.9.

Utilizand expresiile formelor directe de calcul a eficientei energetice a fiecarui subansamblu al SE, prezentate in tabelul 1.2, rezulta ca eficienta energetica a ansamblului SE este data de:

(1.10)

sau:

(1.11)

EFEN (SE) fiind data de produsul unor valori majoritar subunitare, rezulta ca valoarea sa finala va fi mai mica decat cea mai mica valoare din cele 7 ce intra in cadrul produsului. Ca urmare, este de asteptat ca valoarea EFEN (SE) sa fie foarte mica: EFEN (SE) << 1.

Cu alte cuvinte, cu cat un contur al unui SE cuprinde mai multe subansamble energetice inseriate, cu atat eficienta energetica a ansamblului SE va fi mai redusa. Aceasta este o concluzie foarte importanta sub aspectul cailor de crestere a EFEN a unui SE, care vor fi analizate in continuare.


Cresterea eficientei energetice autilizarii energiei

Exprimarea eficientei energetice la nivelul unui SE -EFEN- dupa metoda indirecta prezentata in tabelul 1.2 permite afirmatia conform careia marirea acesteia presupune reducerea pierderilor de energie aparute in diversele subansamble componente. Solutiile de reducere a pierderilor de energie si eficienta energo-economica a aplicarii lor depinde in primul rand de natura acestora. In subcapitolul 1.3.1, prin relatiile (1.8) si (1.9), s-a aratat ca intr-un SE sunt doua categorii principale de pierderi energetice: cele din transformarile termodinamice, in care au loc procese de conversie a energiei dintr-o forma in alta (WPcicl) - date de relatia (1.8) si pierderile care apar in procesele de transport si distributie a energiei (WPrd) - date de relatia (1.9).

Indiferent de natura pierderilor de energie ale unui subansamblu, din punct de vedere energetic, fiecare din acesta trebuie privit ca un contur, cu intrari, iesiri si pierderi de energie, dupa cum rezulta din figura 1.4. Interfata intre cele doua o reprezinta insasi aparatul (instalatia) din conturul subansamblului considerat.

Fig. 1.4 Analiza energetica a unui subansamblu - aparat sau instalatie

In aceste conditii, orice subansamblu energetic este caracterizat, din punctul de vedere al eficientei sale energetice (EFEN=Wu/Wi=1-(WP/Wi), de trei categorii de elemente:

a)         elemente impuse de procesul care utilizeaza energia (Wu);

b)         aspecte determinate de subansamblul energetic in discutie;

c)         elemente ce caracterizeaza energia intrata in contur (consumata) - Wi.

Deci, indiferent de subansamblul energetic considerat, eficienta utilizarii energiei in conturul respectiv, este determinata de urmatoarele elemente cu caracter general:

a)         elemente impuse de procesul care utilizeaza energia, Wu:

b)         elemente specifice aparatului (instalatiei) consumator

tipul aparatului consumator - natura proceselor ce au loc in acesta;

caracteristicile constructive ale aparatului consumator;

starea tehnica reala si conditiile de exploatare curenta a aparatului consumator.



c)         elemente specifice energiei intrate in contur (aparat/instalatie), Wi:

parametrii calitativi ai energiei intrate;

Tabelele 1.3 - 1.4 prezinta aspectele caracteristice utilizarii energiei - sub forma de caldura -, pentru cele trei categorii de elemente enumerate mai sus, si caile de crestere a eficientei energetice specifice acestora, tinandu-se seama de structura SE descrisa in §1.3.

Din analiza cailor de crestere a EFEN expuse in tabelul de mai sus rezulta o serie de masuri cu caracter general si unele specifice tipului instalatiilor consumatoare sau formelor de energie utilizate.

Masurile, cu caracter general, de crestere a eficientei EFEN a utilizarii energiei intr-un contur, sunt:

  • in faza de conceptie si proiectare:

Tabelul 1.3

Aspectele cresterii EFEN din punctul de vedere al procesului consumator de energie - sub forma de caldura

Nr. crt.

Tipul procesului consumator

Forma finala de energie consumata

Parametrii calitativi - cantitativi, ai energiei consumate

Desfasurarea in timp a procesului consumator

Cai de crestere a EFEN dependente de elementele impuse de procesul consumator


Asigurarea microclimatului unei incinte prin: incalzire, ventilare, climatizare.

caldura

parametrii caracteristici microclimatului impusi de destinatia incintei:

- temperatura interioara;

- umiditatea relativa interioara;

- viteza de deplasare a aerului in interior;

- degajari nocive interioare.

- continuu in cazul incalzirii;

- intermitent in cazul ventilarii si climatizarii.

- cererea continua cat mai uniforma in timp;

- nivel termic cat mai redus impus de microclimatul din incinte;

- recuperarea resurselor energetice secundare care apar in cazul ventilarii - utilizarea ventilarii in circuit inchis sau mixt.


Procese consumatoare de lucru mecanic: antrenari, actionari.

lucru mecanic

- marimea lucrului mecanic necesar;

- forta de lovire, in cazul proceselor de deformare plastica (prese, ciocane, forje).

- continuu, in cazul majoritar al antrenarilor: constant sau variabil;

- intermitent ciclic, in cazul proceselor de deformare plastica.

- cererea continua, cat mai uniforma in timp;

- nivel exergetic cat mai redus impus de procesul de consum;

- recuperarea resurselor energetice secundare sub forma de lucru mecanic si/sau caldura care apar in cazul utilizarii pentru actionare, a agentilor termici (abur, aer comprimat, gaze fierbinti)


Procese consumatoare de caldura:

- cu schimbarea starii de agregare a produsului tehnologic;


caldura:

- caldura latenta de: topire, condensare, solidificare, vaporizare

- temperatura specifica schimbarii starii de agregare a materiei (produsului tehnologic) prelucrate

- continuu - ciclic

- cererea continua, cat mai uniforma in timp;

- nivel termic cat mai redus, fata de cel impus de desfasurarea procesului consumator;

- recuperarea resurselor energetice secundare sub forma de caldura continuta de produsele finite.

- de incalzire/racire a produsului tehnologic

- caldura sensibila

- temperatura de desfasurare a procesului de incalzire

-continuu sau intermitent


Tabelul. 1.4

Aspectele cresterii EFEN din punctul de vedere al aparatului - instalatiei - consumatoare de energie sub forma de caldura

Nr. crt.

Tipul aparatului consumator

Natura proceselor ce au loc in aparatul consumator

Forma de energie intrata in aparatul consumator, sau a agentului termic utilizat

Starea termica si conditiile de exploatare caracterizate de:

Cai de crestere a EFEN dependente de elementele caracteristice aparatului consumator








Schimbatoare de caldura:

- de suprafata (SChS)






- transfer de caldura cu/fara schimbarea starii de agregare a agentilor termici;

caldura sub forma diversilor agenti termici: abur, apa calda sau apa fierbinte, aer cald, gaze fierbinti, agenti de racire

- pierderi de caldura in mediul ambiant

- etansarea

- starea suprafetei de transfer de caldura

- functionarea continua la incarcari cat mai costante si mai apropiate de capacitatea nominala;

- transferul de caldura cu schimbarea starii de agregare a agentilor termici (in cazul SChS);

- toate metodele de intensificare a transferului de caldura;

- izolarea termica a aparatului (instalatiei);

- etansarea si curatarea suprafetei de transfer de caldura (in cazul SChS);

- recuperarea condensatului de la SChS utilizand aburul ca agent termic primar;

- recuperarea r.e.s. rezultate.

- de amestec (SChAm)

- transfer de caldura si masa (prin amestec)

- calitatea amestecului


Cuptoare industriale (CInd) utilizand ca energie intrata:

- combustibilul (CIndCb)

- energie electrica (CIndEl)

- arderea + transferul de caldura (la CIndCb)

- transformarea energiei electrice in caldura + transferul de caldura

- energia chimica potentiala a combustibilului (in cazul CIndCb)

- energia electrica (in cazul CIndEl)

Pierderi de caldura in mediul ambiant prin suprafata exterioara a CInd; orificii si neetansitati ale CInd.

- functionarea continua la incarcari cat mai costante si mai apropiate de capacitatea nominala;

- intensificarea transferului de caldura in camera de lucru a CInd;

- buna izolare termica si etansarea CInd;

- inlocuirea in functie de natura procesului tehnologic a CIndCb cu CIndEl;

- reducerea calitatii si cantitatii r.e.s. rezultate;

- recuperarea r.e.s.: in special in scopurile tehnologice - recuperarea regenerativa; recuperarea in scopuri energetice in conturul SE

continuare tabel 1.4








Instalatii consumatoare de lucru mecanic

Procese de actionare sau antrenare

- lucrul mecanic de antrenare de la masina de antrenare

- agenti energetici cu potential de a produce lucru mecanic: abur, aer comprimat, gaze fierbinti sub presiune.

- pierderi prin scapari de agent de lucru;

- starea sistemului de reglaj a instalatiei consumatoare

- functionarea continua la incarcari cat mai constante si mai apropiate de capacitatea nominala;

- reducerea pierderilor de agent de lucru prin scapari;

- reducerea pierderilor de caldura, prin izolatia termica, in cazul transportului agentilor de lucru la temperaturi mai mari decat a mediului ambiant;

- inlocuirea antrenarii utilizand diversi agenti de lucru (inclusiv cei termici), cu antrenarea electrica, in functie de conditiile impuse de procesul consumator.


Instalatii de pompare

Transformarea lucrului mecanic de antrenare in energie potentiala hidraulica

Energia mecanica de antrenare produsa de motoare electrice sau instalatii turbo (turbine cu abur, cu gaze, motoare cu ardere interna)

Pierderi de agent de lucru din instalatiile de pompare

- alegerea tipului si marimii optime de pompa, simultan cu modul de reglare si de antrenare;

- functionarea continua, la incarcari cat mai costante si mai apropiate de capacitatea nominala;

- descentralizarea statiilor de pompare, pe grupe de consumatori cu regimuri diferite de consum.


Instalatii de compresoare

Transformarea lucrului mecanic de antrenare in lucru mecanic continut de gazul comprimat

Energia mecanica de antrenare produsa de motoare electrice sau instalatii turbo (turbine cu abur, cu gaze, motoare cu ardere interna)

Pierderi de agent de lucru comprimat din instalatiile de compresie

- alegerea tipului si marimii optime de compresor, simultan cu metoda de reglare si de antrenare;

- functionarea continua, la incarcari cat mai costante si mai apropiate de capacitatea nominala;

- descentralizarea statiilor de compresie (in cazul mai ales al aerului), pe grupe de consumatori cu regimuri diferite de consum.


continuare tabel 1.4








Instalatii frigorifice (IF)

Transformari termodinamice intr-un ciclu invers

Energia mecanica sau caldura, in functie de tipul IF: cu compresie mecanica de valori, respectiv cu absorbtie (compresie termo-chimica)

Pierderi de agent de lucru prin neetanseitati

- alegerea tipului instalatiei frigorifice, simultan cu modul de antrenare a compresorului, in cazul IF cu compresie mecanica de vapori si respectiv a motorului termic si a parametrilor sai, in cadrul IF cu absorbtie;

- functionarea continua, la incarcari cat mai constante si mai apropiate de capacitatea nominala;

- descentralizarea statiilor de frig pe grupe de consumatori cu nivele diferite ale frigului necesar in pozitii si regimuri diferite de consum.


Retele de agenti termici: apa calda, apa fierbinte, abur, aer, gaze fierbinti etc.

Curgere simultan cu transferul de caldura catre mediul ambiant

Caldura si energie potentiala transformabila in lucru mecanic

- calitatea izolatiei termice;

- pierderi de agent termic prin neetanseitati;

- starea interioara a conductelor de transport.

- dimensionarea optima a sectiunii de curgere a conductelor, in functie de debitul maxim de fluid vehiculat si de variatia sa in timp;

- dimensionarea optima a grosimii izolatiei termice, in functie de natura si nivelul termic al agentului termic vehiculat;

- alegerea configuratiei si a gradului optim de centralizare a transportului si distributiei fluidului vehiculat.






Tabelul 1.5

Aspectele cresterii EFEN din punctul de vedere al formei de energie intrata in instalatiile consumatoare

Nr. crt.

Forma de energie intrata

-alternative-

Natura agentului energetic purtator

-alternative-

Parametrii caracteristici ai agentului energetic purtator

Aspecte ale EFEN specifice formei de energie intrata







Caldura

- abur;

- apa calda/fierbinte;

- aer;

- gaze;

- agenti organici.

- presiune, temperatura;

- temperatura;

- presiune, temperatura;

- temperatura;

- temperatura.

- Alegerea naturii agentului termic si a parametrilor optimi la intrarea in instalatiile consumatoare si la sursa de caldura;

- Stabilirea metodei de reglare a cantitatii de caldura, la instalatia consumatoare si/sau la sursa de caldura.


Energia chimica potentiala sau

energia electrica

Combustibil



- natura

- puerea calorifica;

- tensiunea, intensitatea.

- Alegerea formei de energie utilizata;

- Recuperarea r.e.s. rezultate in cazul utilizarii combustibililor.


Lucru mecanic pentru antrenari

- antrenare turbo;

- antrenare electrica.

- in functie de tipul masinii de antrenare

- tensiunea, intensitatea

- Alegerea formei de enrgie utilizata;

- Recuperarea r.e.s. rezultate in cazul antrenarii turbo.

agentului termic respectiv.

inventarierea r.e.s., rezultate dupa reducerea in limitele tehnico-economice rentabile a pierderilor energetice, cu stabilirea directiilor de recuperare si a gradului optim, tehnico-economic, de recuperare a acestora;

dimensionarea capacitatilor instalatiilor, pentru a le asigura o incarcare cat mai apropiata de capacitatea nominala, evitandu-se functionarea de durata la sarcini partiale reduse;

adoptarea unor solutii tehnice adecvate pentru a asigura o functionare continua cu incarcare cat mai constanta in timp, in functie de conditiile impuse de consumator.

in faza de functionare a unei instalatii existente

optimizarea regimurilor de incarcare a instalatiilor, in functie de conditiile calitativ-cantitative si de variatie in timp impuse de catre consumator energiei intrate;

reducerea pierderilor de agent energetic prin neetansitatile elementelor componente ale instalatiilor din conturul considerat;

reducerea pierderilor de caldura ale diverselor subansamble ale instalatiilor considerate printr-o buna intretienere curenta a acestora.


Cresterea eficientei utilizarii energiei intr-un contur are urmatoarele efecte:

a)        directe

reducerea consumului de energie primara care asigura energia "economisita" la nivelul proceselor de consum din conturul considerat;

reducerea consumului de energie la nivelul conturului instalatiei avuta in vedere, ceea ce va reduce pierderile astfel rezultate, deci si emisiile poluante datorate acestora, dupa cum rezulta din analiza de principiu prezentata in figura 1.5 si in tabelul 1.6.

Fig. 1.5 Efectele cresterii eficientei utilizarii energiei pentru un contur (instalatie consumatoare - IC), in conditiile: a - situatia initiala; b - situatia existenta dupa aplicarea masurilor de crestere a eficientei utilizarii energiei (EFEN)

unde: MP - materii prime; PF - produse finite; WPF - continutul de energie al produselor finite; Wi, Wi* - energia consumata (intrata); WP, WP* - continutul de energie pierduta; EmP, EmP* - emisii poluante.

Tabelul 1.6

Efectele asupra poluarii mediului a cresterii eficientei energetice

Marimile comparate

Valorile in:

Concluzii comparative

Situatia initiala (a)

Situatia ulterioara (b)

Materii prime

MP

MP

MP - constanta

Produse finite

PF

PF

PF - constanta

Energie utila

WPF

WPF

WPT - constanta

Energie intrata

Wi

Wi*

Wi> Wi*

Energie pierduta

WP

WP*

WP> WP*

Eficienta energetica

EFEN=1-(WP/Wi)

EFEN*=1-(WP*/Wi*)

EFEN< EFEN*

Emisii poluante

EmP=f(WP)

EmP*=f(WP*)

EmP> EmP*

Comparatia intre cele doua situatii, pentru aceeasi instalatie consumatoare - IC, in aceleasi conditii cantitative si calitative de desfasurare a proceselor din cadrul IC, arata ca o crestere a eficientei utilizarii energiei (EFEN*>EFEN) conduce implicit la reducerea pierderilor de energie (WP*<WP), ceea ce determina deci si micsorarea emisiilor poluante datorate acestora (EmP*<EmP).

b)      efectele indirecte asupra mediului sunt determinate de economia de energie primara consumata (DWi,ec=Wi-Wi*), care reduce apelul la sursele de energie primara, cu reducerea corespunzatoare a poluarii mediului, determinata de extractia, transportul, manipularea combustibilului respectiv, inclusiv aceea datorata insasi de reducerea consumului de energie primara consumata pe parcursul derularii acestor operatiuni.

Reducerea poluarii mediului are loc, pe de o parte prin reducerea propriuzisa a emisiilor poluante ale proceselor ce au loc in instalatiile considerate, ceea ce reduce efortul financiar necesar pentru reducerea lor in conditiile lipsei cresterii eficientei energetice si pe de alta parte aceasta reducere determina valoarea ecotaxelor pentru emisiile poluante (taxa de CO2) in atmosfera.

Figura 1.6 prezinta schema logica a efectelor asupra mediului a cresterii eficientei utilizarii energiei in cadrul unui contur "X", din punctul de vedere al:

efectelor cuantificate la nivelul conturului "X" in discutie;

efectelor cuantificate la nivel global, al medului din care face parte conturul "X".

Fig. 1.6 Efectele asupra mediului a cresterii eficientei utilizarii energiei in cadrul unui contur "X"


Cresterea eficientei economice a utilizarii energiei

In subcapitolul 1.1 s-a definit notiunea de "eficienta economica a energiei consumate (EFECE)", ca fiind raportul intre valoarea economica a energiei utile rezultata dintr-un contur (VEEU) si valoarea economica a energiei consumate (intrate) in contur (VEEC): EFECE = VEEU / VEEC. De asemenea, s-a definit "eficienta utilizarii energiei" intr-un contur, ca raportul intre energia utila (ENU) si aceea consumata (intrata) in contur (ENEC): EFEN = ENU / ENC. In conditiile aceleiasi energii utile "ENU", deci a aceleiasi productii finite utile "PF" cu aceeasi valoare specifica pe piata (VSPPF) si pentru acelasi cost specific (CSPENC) al energiei consumate (ENC), rezulta ca daca:

(pentru ENU = ct.),

atunci, pentru PF = ct.; VSPPF = ct. si CSPENC = ct., este valabil:

Tinandu-se seama si de efectele economice determinate de reducerea poluarii mediului, prin intermediul ecotaxelor si a costurilor suplimentare pentru reducerea emisiilor poluante la nivelul maxim admis prin norme, rezulta ca marirea eficientei utilizarii energiei conduce la cresterea corespunzatoare a eficientei economice, pe urmatoarele cai:

a)    direct, la nivelul conturului "x" analizat, prin:

- reducerea costurilor anuale cu energia primara consumata (ENC), care se diminueaza, dupa cum s-a aratat mai sus;

- reducerea costurilor initiale si anuale aferente instalatiilor specifice inroduse pentru a reduce emisiile poluante - datorate pierderilor de energie din contur - la limita maxima admisa de norme;

- reducerea valorilor anuale ale ecotaxelor, datorita reducerii emisiilor cu efect de sera, pe seama reducerii cantitatii de gaze de ardere evacuate in atmosfera, ca urmare a reducerii consumului de combustibil (reducerea ENC);

b)    indirect, la nivelul macrosistemului (MS), prin:

- reducerea investitiilor si costurilor anuale aferente extractiei, transportului, manipularii - stocarii combustibilului economisit: ENCEC=[ENC(initiala)]-[ENC*(dupa aplicarea masurilor de crestere a eficientei utilizarii energiei la nivelul conturului "x")]. Pentru conturul "x" acesta se manifesta, de fapt, prin reducerea costului specific al combustibilului consumat (CSPENC), care intr-o prima ipoteza s-a considerat constant;

- reducerea emisiilor poluante aferente operatiilor de extractie, transport, manipulare - stocare - a combustibilului economisit. Aceasta inseamna micsorarea costurilor initiale si de exploatare pentru instalatiile suplimentare care asigura reducerea emisiilor poluante;

- reducerea valorilor ecotaxelor aferente micsorarii emisiilor de gaze cu efect de sera, rezultate din procesele respective.

Pentru conturul "x", efectele reducerii emisiilor poluante la nivelul macrosistemului se manifesta in final prin reducerea de fapt a costului specific al energiei primare consumate in conturul respectiv.

Deci, din punct de vedere economic, cresterea eficientei utilizarii energiei in conturul "x", conduce in final la reducerea valorii economice a energiei consumate (VEEC), dupa cum rezulta din figura 1.7.

Fig. 1.7 Efectele economice ale cresterii eficientei utilizarii energiei

Legenda: EFEN(x) - eficienta utilizarii energiei in conturul "x"; ENC(x) - energia primara consumata in conturul "x"; CENP(x) - costurile directe cu energia primara, la nivelul conturului "x"; CRed.Em.P(x) - costurile pentru reducerea emisiilor poluante necesare la nivelul conturului "x"; ECOT(x) - ecotaxele la nivelul conturului "x"; CTOTPF(x) - costurile totale pentru realizarea productiei finale la nivelul conturului "x"; CENP(MS), CRed.Em.P(MS) si ECOT(MS) sunt similare cu CENP(x), CRed.Em.P(x) si ECOT(x), la nivelul macrosistemului (MS); CTOTENC(MS) - costul total al energiei primare consumata in conturul "x".


Document Info


Accesari: 4597
Apreciat: hand-up

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site


in pagina web a site-ului tau.




eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate | Termenii si conditii de utilizare




Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2024 )