Энергоэффективное проектирование в промышленности

Реальные потребности оборудования в электрической и тепловой энергии, в воде и других технологических средах далеко не всегда совпадают с возможностями и условиями площадки, на которой предполагается разместить проектируемый объект. Оптимизация потребления энергоресурсов — главная задача инженера-концептуалиста при разработке основных технических решений для любой технологической системы. Электроэнергия, тепло, вода, топливо и технические газы — поиск баланса между доступным и необходимым на производстве потребует решения целой системы уравнений с несколькими неизвестными. Найти его возможно следуя принципам энергоэффективного проектирования.

О том, как энергоэффективное проектирование позволит сделать ресурсосбережение базовой идеей будущего промышленного объекта, говорим сегодня.

1. Посчитать энергопотребление. Сократить потери
2. Сделать иначе
3. Энергоэффективное проектирование и его потенциал для промышленных предприятий
4. Руководство к действию
5. Дополнительная выгода энергоэффективного проектирования

Посчитать энергопотребление. Сократить потери

На этапе планирования строительства нового предприятия или установки (или крупной реконструкции существующих объектов) следует оценить затраты, связанные с энергопотреблением производственных процессов, оборудования и вспомогательных систем на протяжении всего срока службы объекта.

Нередко эта оценка показывает, что они составляют значительную часть совокупной стоимости владения, рассчитываемой для всего срока службы предприятия и установки.

Хорошая новость: на этапе проектирования энергопотребление будущего объекта отнюдь не константа, с которой придется смириться и внести в статью будущих постоянных затрат.

На этапе проектирования можно и нужно оптимизировать энергопотребление, за счет подхода, позволяющего разработать технические решения, отвечающие за экономию и рациональное использование энергоресурсов на предприятии – энергоэффективного проектирования (ЭЭП).

Понятие «энергоэффективное проектирование» в российской практике ассоциируется прежде всего с проектированием зданий — жилых и коммерческих. Однако потенциал использования данного подхода в промышленности значительно выше – ведь и энергопотребление промышленного объекта несопоставимо больше. Как показывает практика, потенциал ресурсосбережения в этом случае оказывается выше, а соответствующие инвестиции значительно ниже, чем при оптимизации энергоэффективности предприятия в процессе коммерческой эксплуатации. Эта закономерность проиллюстрирована на рисунке:

Потенциал энергосбережения и соответствующий объём инвестиций на этапах проектирования и эксплуатации

Сделать иначе

В процессе энергоэффективного проектирования используются те же самые подходы и методы, что и в процессе энергоаудита на существующих предприятиях.

Но на этапе проектирования есть возможность выбора в таких областях, как основные проектные параметры установки, используемый производственный процесс, основное производственное оборудование и т.д. Это делает возможным выбор наиболее энергоэффективных технологий. Осуществление подобных изменений на действующем предприятии, как правило, невозможно или крайне затратно.

Рабочий процесс энергоэффективного проектирования (ЭЭП) должен быть тесно интегрирован с этапами процесса планирования и проектирования, как показано ниже:

«Оценка реальных потребностей в энергии» — важнейший элемент ЭЭП. Именно она позволяет определить те области, на которые требуется направить основные усилия в ходе последующих этапов планирования и проектирования.
Предлагаемая последовательность шагов может использоваться как при проектировании сложных производственных предприятий, так и при закупке оборудования.

Энергоэффективное проектирование и его потенциал для промышленных предприятий

Энергоэффективное проектирование объекта открывает максимальный потенциал сбережения энергоресурсов в промышленности.
Она создаёт возможности для применения энергоэффективных решений, внедрение которых на существующих предприятиях может оказаться невозможным. Во многих проектах достигаются объёмы энерго- и ресурсосбережения, составляющие 20–30% от общего потребления. Эти величины значительно превосходят то, что может быть достигнуто в результате энергоаудитов на действующих предприятиях.

Например, на предприятии пищевой промышленности именно на стадии проектирования объекта возможно предусмотреть на будущем производстве:

• применение систем рекуперация тепла,
• сокращение потребности в избыточном отоплении, кондиционировании и водоснабжении,
• использование новых принципов освещения,
• улучшенный контроль технологических процессов (сушка, охлаждение и т.п.),
• применение современных энергоэффективных систем охлаждения (абсорбционные технологии и фрикулинг),
• оптимальные схемы взаимодействия теплообменного оборудования,
• снижение давления сжатого воздуха относительно принятых стандартов для сокращения его потребления,
• более дешевый источник тепла (централизованное теплоснабжение).

Внедрение таких технологий на существующем предприятии всегда ограничено параметрами действующих инженерных систем. И даже, если технически это будет возможно, затраты на реализацию будут выше.

Энергоэффективное проектирование: руководство к действию

Практический опыт свидетельствует о том, что использование подходов энергоэффективного проектирования является одним из наиболее экономически эффективных и привлекательных способов повышения энергоэффективности в промышленности и других энергопотребляющих секторах. ЭЭП успешно применяется в большинстве отраслей промышленности, обеспечивая экономический эффект на уровне установок в целом, а также отдельных производственных единиц и вспомогательных систем.

Вот несколько практических рекомендаций для тех, кто планирует использовать методы ЭЭП, чтобы обеспечить максимальную эффективность будущего промышленного объекта:

• Несмотря на то, что многие параметры предполагаемых инвестиций еще не определены в начале этапа концептуального/базового проектирования, деятельность по ЭЭП должна начинаться именно в этот момент, чтобы обеспечить максимальный экономический эффект и не задерживать дальнейший процесс проектирования. Раннее начало работ по ЭЭП (на ранних стадиях концептуального проектирования) и их правильная организация важны, поскольку они позволяют избежать замедления процесса планирования и проектирования
• Все данные по энергопотреблению и соответствующим затратам за срок службы проектируемого объекта следует рассчитать или получить в начале этапа концептуального/базового проектирования. Крайне важно, чтобы эти данные по энергопотреблению были представлены для оценки лицу или организации, ответственным за энергоэффективное проектирование. Часто поставщики и производители не имеют возможности (или отказываются) предоставить данные на этом этапе; в таком случае необходимые параметры должны быть оценены другими средствами, например, по объектам-аналогам. Сбор данных может осуществляться в рамках процесса проектирования или отдельно от него.
• Если заказчик не обладает необходимым инженерным потенциалом для концептуальной проработки проектируемой технологии, в качестве консультанта, осуществляющего деятельность по ЭЭП, стоит привлекать компанию, независимую от проектной организации, в особенности, при проектировании производств, характеризующихся невысоким уровнем энергоёмкости. Предпочтение лучше отдавать специализированным компаниям, располагающим штатом квалифицированных специалистов с соответствующей подготовкой и опытом.
• Деятельность по ЭЭП во многих случаях носит междисциплинарный характер, поэтому эксперт по энергетике (независимый или внутренний) должен не только располагать необходимыми техническими знаниями, но и иметь значительный опыт работы с крупными технологическими производствами со сложной структурой и большим количеством единиц оборудования, а также решения сложных технических задач.
• Многие производители (в особенности, производящие продукцию для энергоемких отраслей) занимают консервативную позицию, не желая менять традиционную конструкцию выпускаемой продукции, изменять условия гарантии и т.д. Но практика показывает, что это препятствие легко преодолеть. Ищите производителя, который принимает во внимание пожелания заказчика и проектной организации. Компании, готовые модифицировать свои решения под индивидуальные параметры, на рынке есть. И на самом деле такая гибкость выгодна обеим сторонам. Оборудование, полностью соответствующее требованиям объекта, проживет дольше, а забот в процессе эксплуатации будет доставлять меньше и самому заказчику и сервисным службам производителя.

Дополнительная выгода энергоэффективного проектирования

Применение метода ЭЭП позволяет:

• сократить эксплуатационные затраты в будущем;
• оптимизировать бюджет проекта. В ряде случаев применение метода ЭЭП позволяет минимизировать проектную мощность основных энергосистем (охлаждения, теплоснабжения, обеспечения сжатым воздухом и т.д.). А значит, вы не только сможете экономить в будущем, но и сократите инвестиции в строительство объекта;
• обеспечить высокую производительность вашего объекта и качество продукции. Высокий уровень потерь приводит к непроизводительному использованию части мощностей, поэтому хорошо спроектированное производственное предприятие будет не только энергоэффективным, но и более производительным;
• повысить общее качество проектирования благодаря использованию передовых методик проектирования и дополнительных данных.

Таким образом, даже если, на первый взгляд, предполагаемая площадка для размещения нового предприятия не может быть обеспечена всеми необходимыми энергоресурсами в достаточном объёме, стоит изменить подход к проектированию и выбору применяемых в строительстве технологий и проектных решений, чтобы найти скрытые резервы и добиться желаемого результата.

Готовы применять энергоэффективное проектирование, чтобы строить производство по новому? О том, какие решения в рамках этого метода мы находим для оптимизации потребления различных видов ресурсов, расскажем в следующем выпуске.