Енергоефективність - сьогодення і майбутнє холодильного справи

В умовах щорічно зростаючого дефіциту енергоресурсів та зростання цін на енергоносії світове співтовариство шукає будь-які шляхи скорочення енергоспоживання і втрат енергії при її передачі від виробника до споживача. В цілому подібні програми виконуються в рамках підвищення енергоефективності промислового та побутового обладнання та технологічних процесів при скороченні енергоспоживання.

У прикладному сенсі енергоефективність можна визначити як можливість отримати більший позитивний ефект від роботи обладнання при менших енерговитратах.

Найбільш послідовно і планомірно боротьбу за енергоефективність ведуть країни ЄС, де цій проблемі надано статус державної ваги, бо вона є значним прихованим енергоресурсом, який вже зараз з успіхом використовується для розвитку промислового потенціалу. Рішення завдання боротьби за енергоефективність забезпечується і регулюється добре продуманими нормами, регламентами та директивами.

В рамках цих документів, на думку фахівців, енергоефективність сприяє досягненню трьох цілей енергетичної політики ЄС:

• підвищенню енергобезпеки країн;
• зниження депресивного впливу на екологію від використання енергоресурсів;
• підвищенню конкурентоспроможності всіх видів промисловості і сільськогосподарського виробництва.

Найбільш важливими директивами ЄС в галузі енергоефективності та енергозбереження є:

• Директива 2006/32/ЕС від 05.04.2006 «Про підвищення ефективності кінцевого використання енергії та енергетичних послуг».;
• Директива 2010/31/ЕС від 19.05.2010 «Про енергозбереження будівель»;
• Директива ErP (Energy relaited Prodacts-Directiv), яка є основою для визначення можливостей підвищення економічності різних об'єктів, пов'язаних з енергоспоживанням. Новітні норми ErP 2015, випущені в червні 2010 року стосуються не тільки вентиляторів, наприклад, повітроохолоджувачів, конденсаторів і т.п., а й усіх видів продукції, які в будь-якій формі споживають енергію. Сюди ж відносяться, наприклад, компресори, насоси та інші види обладнання.

Заходи з підвищення енергоефективності та енергозбереження входять до числа головних принципів глобальної енергетичної безпеки та розвитку взаємодії нашої країни та ЄС. На міжнародному рівні ці питання курирує Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) і Європейська економічна комісія ООН.

Великим гальмом підвищення енергоефективності в нашій країні є висока енергоємність обладнання та технологічних процесів, яка перевищує Європейський рівень у 3-4 рази, в той час як саме вона визначає ціну життя і потенціал розвитку сучасної держави. З цією обставиною в нашій країні намічено боротися в рамках програми Енергетичної стратегії на період до 2020 року, основою якої є зниження питомих витрат на виробництво і використання енергоресурсів за рахунок оптимізації їх споживання, застосування енергозберігаючих технологій та обладнання, скорочення всіх видів енерговитрат.

Основним документом у цій галузі в країнах ЄС є Директива «Зелена книга» щодо скорочення енерговитрат на 20% до 2020 року, прийнята ще в 2005 році.

Добре відомо, що на підприємствах, пов'язаних з хладопотребленіем більше 60% енерговитрат поглинає енергоємний процес вироблення холоду. За даними фахівців, основний внесок у споживання холоду для харчових виробництв вносять процеси виробництва, технологічної обробки і зберігання продукції, що становить три чверті зазначених вище витрат. Отже, для підвищення енергоефективності та скорочення енерговитрат слід в першу чергу вирішувати питання ефективного використання енергоресурсів на вироблення холоду.

З іноземних постачальників енергоефективного холодильного обладнання в нашій країні відомі такі компанії, як Johnson Controls, наприклад, своїми каскадними системами з діоксидом вуглецю і агрегатами типу ChillPAC з мінімальною заправкою аміаку; GEA Grasso - поршневими компресорами V - образного типу; BITZER - серією комерційних компресорів типу ECOLINE, а також Danfoss і Guntner деякими видами своєї продукції та ін

«Вищим пілотажем» в області енергоефективності обладнання та систем холодопостачання можна назвати зарубіжну практику комп'ютерного розрахунку і моделювання енергоефективності та енергозбереження діючих і проектованих виробництв. Подібна робота здійснюється, починаючи з процесу проектування, подальшого пуску в експлуатацію, а також при експлуатації з метою керованого регулювання (моніторингу) процесу для досягнення ефекту максимальної енергоефективності. Дані операції є основою енергетичного менеджменту будь-якого сучасного енергоспоживаючого підприємства. Заходи з підвищення енергоефективності та скорочення енерговитрат економічно вигідні, бо за даними (МЕА) кожен долар вкладень в цій області приносить прибуток в 4 долари через 3-4 роки роботи підприємства.

На практиці оцінку енергоефективності за основним показником - зниження енерговитрат можна проводити як із залученням математичного апарату (емпіричних формул), або в простому випадку, наприклад, для холодильного обладнання шляхом порівняння реальних холодильних коефіцієнтів, або за допомогою експертних оцінок. В залежності від складності обладнання і системи в цілому, а також з урахуванням побажань замовника оцінка енергоефективності може бути як поверхневої, так і більш ретельної, поглибленої.

На жаль, в практиці вітчизняних компаній, часто замість робіт з енергозбереження витрати на перевитрату електроенергії включаються в собівартість продукції, від чого страждають гаманці споживачів і знижується конкурентоспроможність товару на ринку.

Основою грамотного вибору енергоємного обладнання в розвинених країнах зарубіжжя є кількість електроенергії, споживаної протягом року експлуатації з урахуванням сезонних коливань. Цей критерій стає актуальним і для нашої країни, бо за цінами на електроенергію ми впритул наблизилися до країн Заходу. Наприклад, за рівнем цін в 2011 році на електроенергію для промислових підприємств ми близькі до США - 5,91 цента за кіловат і 6,88 цента, відповідно.

На практиці, для розробки і реалізації конкретних заходів щодо підвищення енергоефективності холодильного обладнання працюючого, реконструюється або знову споруджуваного підприємства необхідно проводити його енергоаудит або експертизу. Загальний алгоритм подібних заходів наведено на рис.1.

Рис.1. Алгоритм аналізу енергоефективності обладнання та систем.

Нехтування даними алгоритмом і прийняття вольового рішення про закупівлю холодильного обладнання з позиції «що дешевше» призводить, як правило, до значних втрат при подальшій експлуатації. Аналогічні втрати спостерігаються і при помилковому, некоректному підборі «недоразмеренного» устаткування, знову ж таки, з «благими» намірами скорочення первинних витрат. За даними фахівців тривала (до 10 років) експлуатація теплообмінного обладнання (повітроохолоджувачів, конденсаторів та ін) з характеристиками на 15-20% нижче заявлених в каталозі або в контрактному реченні приводить до втрат в 15-17 разів більшим, ніж первинний ціновий виграш на вартості дешевого обладнання.

Підсумком використання холодильного обладнання з експлуатаційними характеристиками реально нижча, ніж заявлені постачальником в пропозиціях, є значні витрати протягом життєвого циклу обладнання. Крім того, це призводить до негативних наслідків для екології через збільшеного енергоспоживання, яке пов'язане з великими викидами СО2, при виробленні перевитрачених енергії.

Таким чином, розумний підхід до закупівлі холодильних машин повинен грунтуватися не стільки на закупівельною ціною, скільки на обліку експлуатаційних витрат протягом хоча б річного, а в ідеалі всього життєвого циклу обладнання.

Які ж практичні рекомендації дають фахівці-холодильщик і аналітики з енергоаудиту для підвищення енергоефективності та скорочення енерговитрат холодильних агрегатів і систем?

Найважливішими факторами, що впливають на енергоефективність, є правильний вибір:

• типу холодильного обладнання для конкретних виробничих умов (промислового чи комерційного);
• системи холодопостачання (централізованої або дискретною);
• схеми охолодження (прямого або з проміжним холодоносія);
• виду холодоагенту (аміаку, діоксиду вуглецю або фреону);
• коректний підбір співвідношення температур випаровування і конденсації (Різниця між ними повинна бути як можна менше. Відомо також, що підвищення температури випаровування на 1 ° С дає економію енерговитрат на 3-4%);
• мінімізація теплопритоків в охолоджуване простір.

В області промислового холоду підвищення енергоефективності та зниження енерговитрат можна досягти нижченаведеним чином:

• використовувати енергоефективні та високопродуктивні промислові компресори відкритого, сальникового типу, а не напівгерметичні агрегати (Це дозволить суттєво скоротити енергоспоживання установок та системи холодопостачання в цілому);
• використовувати частотні варіатори обертання роторів компресорів, а також частотні перетворювачі для насосів і вентиляторів холодильного обладнання;
• застосовувати природні холодоагенти замість синтетичних фреонів (Це усуне залежність від закупівлі дорогих зарубіжних холодоагентів і дозволить знизити енерговитрати);
• застосовувати переважно випарні конденсатори (особливо на півдні країни) для зниження температури конденсації холодоагенту (Це дозволить знизити встановлену потужність холодильного обладнання при збереженні необхідної холодопродуктивності, а також зменшити енергоспоживання в процесі експлуатації);
• використовувати систему «free cooling» з сухими охолоджувачами для проміжного холодоносія в холодну пору року (Це дозволяє економити енерговитрати за рахунок зняття частини навантаження з холодильних агрегатів);
• здійснювати оттайки повітроохолоджувачів гарячими парами хладагента замість використання високоенергоемкіх ТЕНів;
• використовувати для підігріву грунту під низькотемпературними камерами схову теплоту рекуперації - нагрів теплоносія теплотою конденсації холодоагенту (Аналогічну систему з успіхом застосовують для отримання гарячої (до 60 ° С) води для технічних потреб або опалення приміщень. Термін окупності подібних блоків рекуперації становить 1,5 - 2 року);
• ретельно підбирати оптимальну для кожної конкретної установки або комплексу хладоснабжения систему автоматизації і контролю.

Заходи з енергоефективності та енергозбереження дають незмінно позитивний результат як економічна, так і екологічний і працюють на прибуток і діловий імідж замовника.