Utilizarea Eficienta a Energiei Electrice - Cursul 1

Universitatea Transilvania Braşov Catedra UNESCO Studii de masterat Managementul calităţii sistemelor electrotehnice

Cursul 1

1. Definiţii şi reglementări privind utilizarea eficientă a energiei electrice

Utilizarea eficientă a energiei electrice înseamnă a acţiona pentru realizarea unei unităţi de produs, bun sau serviciu fără scăderea calităţii sau performanţelor acestuia, concomitent cu reducerea cantităţii de energie cerute pentru realizarea acestui produs, bun sau serviciu.

Legea nr. 199 din 13 noiembrie 2000 privind utilizarea eficientă a energiei, republicată în Monitorul Oficial, Partea I nr. 734 din 8 octombrie 2002, are ca scop: crearea cadrului legal necesar pentru elaborarea şi aplicarea unei politici naţionale de utilizare

eficientă a energiei, în conformitate cu prevederile Tratatului Cartei energiei, ale Protocolului Cartei energiei privind eficienţa energetică şi aspectele legate de mediu şi cu principiile care stau la baza dezvoltării durabile,

stabilirea unor obligaţii şi stimulente pentru producătorii şi consumatorii de energie, în vederea utilizării eficiente a acesteia.

Obiectivul principal al politicii naţionale de utilizare eficientă a energiei este obţinerea beneficiului maxim în întregul lanţ energetic care cuprinde producerea, conversia, stocarea, transportul, distribuţia şi consumul diferitelor forme de energie.

Politica naţională de utilizare eficientă a energiei se bazează pe următoarele principii:

- funcţionarea normală a mecanismelor de piaţă în domeniul energiei, inclusiv formarea preţurilor după criterii concurenţiale şi o mai bună reflectare a costurilor şi beneficiilor legate de mediu,

- reducerea barierelor în calea promovării eficienţei energetice, stimulând astfel investiţiile,

- promovarea unor mecanisme de finanţare a iniţiativelor în domeniul eficienţei energetice,

- educarea şi conştientizarea utilizatorilor diferitelor forme de energie privind necesitatea reducerii consumurilor energetice pe unitatea de produs,

- cooperarea dintre consumatori, producători, furnizori de energie şi autorităţile publice în vederea atingerii obiectivelor stabilite de politica naţională de utilizare eficientă a energiei,

- sprijinirea cercetării fundamentale şi aplicative în domeniul utilizării eficiente a energiei,

- promovarea iniţiativei private şi dezvoltarea serviciilor energetice,- cooperarea cu alte ţări în domeniul eficienţei energetice şi respectarea convenţiilor

internaţionale la care România este parte. defineşte căile pentru atingerea obiectivelor politicii naţionale de utilizare eficientă a

energiei:- reducerea consumului de energie a României pe unitatea de produs intern brut,- creşterea eficienţei energetice în toate sectoarele de activitate ale economiei naţionale,- introducerea tehnologiilor noi cu eficienţă energetică ridicată,

Prof.univ.dr.ing. Francisc SISAK 1 Utilizarea eficientă a energiei electrice


- promovarea surselor noi de energie,- reducerea impactului negativ asupra mediului al activităţilor de producere, transport,

distribuţie şi consum al tuturor formelor de energie. În scopul realizării politicii naţionale de utilizare eficientă a energiei, agenţii economici care consumă anual o cantitate de energie de peste 1.000 tone echivalent petrol (tep), precum şi autorităţile administraţiei publice locale din localităţile cu o populaţie mai mare de 20.000 de locuitori au obligaţia să întocmească programe proprii de eficienţă energetică, în care vor include: măsuri pe termen scurt, de tipul fără cost sau cu cost minim, care nu implică investiţii majore, măsuri pe termen lung, de 3 până la 6 ani, vizând un program de investiţii pentru care se vor

întocmi studiile de fezabilitate.Programele proprii de eficienţă energetică vor include acţiuni în următoarele direcţii principale: realizarea scenariilor pe termen mediu şi lung privind cererea şi oferta de energie, care să

ghideze procesul decizional, aplicarea regeîlementărilor tehnice şi a standardelor naţionale de eficienţă energetică, care au

ca scop creşterea eficienţei echipamentelor producătoare şi consumatoare de energie, inclusiv a celor din domeniul construcţiilor şi a transportului,

promovarea utilizării celor mai eficiente tehnologii energetice care să fie viabile din punct de vedere economic şi nepoluante,

încurajarea finanţării investiţiilor în domeniul eficienţei energetice, prin participarea statului sau a sectorului privat,

elaborarea balanţelor energetice şi formarea unor baze de date energetice necesare pentru evaluarea raportului cerere-ofertă în domeniul energiei, inclusiv pentru calculul indicatorilor de eficienţă energetică,

promovarea cogenerării de mică şi medie putere şi a măsurilor necesare pentru creşterea eficienţei sistemelor de producere, transport şi de distribuţie a căldurii la consumatori,

înfiinţarea de compartimente specializate în domeniul eficienţei energetice la nivelurile corespunzătoare, care să aibă personal capabil să elaboreze, să implementeze şi să monitorizeze programe de eficienţă energetică,

evaluarea impactului negativ asupra mediului.

Organul de specialitate la nivel naţional în domeniul eficienţei energetice este Agenţia Română pentru Conservarea Energiei, cu următoarele atribuţii şi responsabilităţi principale:

elaborarea politicii naţionale de utilizare eficientă a energiei împreună cu Ministerul Industriei şi Resurselor şi supunerea spre aprobarea Guvernului o dată cu politica energetică naţională, ca parte a acesteia,

implementarea şi monitorizarea politicii naţionale de eficienţă energetică şi a programelor de utilizare eficientă a energiei,

cooperarea cu instituţiile şi organismele interne şi internaţionale în vederea utilizării eficiente a energiei şi reducerii impactului negativ asupra mediului,

participarea la elaborarea de norme şi reglementări tehnice în scopul creşterii eficienţei energetice pentru aparate, echipamente, utilaje de producere, transport, distribuţie şi consum de energie pentru clădiri, precum şi pentru alte domenii de activitate,

certificarea conformităţii aparatelor, echipamentelor şi utilajelor pe baza măsurătorilor şi încercărilor efectuate, conform prevederilor reglementărilor tehnice,

autorizarea persoanelor fizice şi juridice care au dreptul să realizeze bilanţuri energetice, coordonarea programelor de eficienţă energetică finanţate de instituţii sau de organizaţii

internaţionale în baza unor acorduri guvernamentale,



evaluarea tehnică şi avizarea proiectelor de investiţii în domeniul eficienţei energetice, pentru care se cere finanţare din Fondul special pentru dezvoltarea sistemului energetic şi din alte surse interne sau externe la dispoziţia Guvernului,

elaborarea sintezei programelor de eficienţă energetică pe ansamblul economiei naţionale, cooperarea cu instituţiile abilitate, în vederea realizării balanţelor energetice şi formării

unor baze de date energetice necesare pentru evaluarea raportului cerere-ofertă în domeniul energiei, a realizării unor scenarii pe termen scurt, mediu şi lung privind evoluţia acestui raport, inclusiv a calculului indicatorilor de eficienţă energetică la nivel naţional,

acordarea de consultanţă gratuită autorităţilor administraţiei publice locale în elaborarea şi aplicarea proiectelor de creştere a eficienţei energetice, administratorilor clădirilor publice, ai celor cu destinaţia de locuinţă şi agenţilor comerciali,

elaborarea şi coordonarea programelor de pregătire şi instruire, precum şi atestarea personalului cu atribuţii în domeniul gestiunii energiei,

avizarea împreună cu ministerele de resort, după caz, a programelor proprii de eficienţă energetică, întocmite de consumatori.

Obligaţiile consumatorilor de energie

Consumatorii de energie, persoane juridice, sunt obligaţi: să respecte reglementările tehnice în vigoare privind proiectarea, construirea, exploatarea,

întreţinerea, repararea instalaţiilor proprii şi a receptoarelor de energie, precum şi dotarea acestora cu aparate de măsură şi control,

să dispună de un sistem propriu de evidenţă şi monitorizare a consumurilor energetice şi să pună la dispoziţie instituţiilor abilitate informaţii privind consumurile energetice şi indicatorii de eficienţă energetică.

Consumatorii de energie, persoane fizice, sunt obligaţi să ia măsuri pentru dotarea cu aparate de măsură şi control individuale.Consumatorii care folosesc mai mult de 200 tep pe an, sunt obligaţi să întocmească, la fiecare 2 ani, un bilanţ energetic realizat de o persoană fizică sau juridică autorizată.Consumatorii care folosesc mai mult de 1000 tep pe an, sunt obligaţi: să numească un responsabil pentru energie,să efectueze anual un bilanţ energetic realizat de o persoană fizică sau juridică autorizată. să elaboreze programe de măsuri pentru reducerea consumurilor energetice, incluzând

investiţiile pentru care se întocmesc studii de fezabilitate.Agenţii economici cu activitate de producere, transport sau distribuţie a combustibililor şi energiei sunt obligaţi să ia măsuri pentru: reducerea consumului propriu de combustibil şi energie, promovarea energiei solare, eoliene, geotermale, a biomasei, a biogazului şi a energiei

produse din deşeuri menajere, în condiţiile convenite cu consumatorii, producătorii şi furnizorii de energie electrică şi

termică pot desfăşura activităţi de informare, consultanţă, finanţare, precum şi executări de lucrări în vederea creşterii eficienţei utilizării combustibililor şi a energiei în instalaţiile ce le deţin.

Societăţile de transport, precum şi alte societăţi care deţin mai mult de 10 autovehicule, au obligaţia să dezvolte programe de monitorizare şi gestiune a consumului de energie pentru grupul de vehicule deţinut.



Administratorii clădirilor aflate în proprietate publică au obligaţia să ia măsuri pentru: utilizarea eficientă a sistemului de încălzire şi climatizare, utilizarea materialelor de construcţie eficiente energetic, utilizarea raţională a iluminatului interior, utilizarea aparatelor de măsură şi reglare a consumului de energie,realizarea unui bilanţ energetic pentru clădirile cu suprafaţa desfăşurată mai mare de 1500 mp, o dată la 5 ani, bilanţ întocmit de o persoană fizică sau juridică autorizată. creşterea eficienţei energetice .

2. Creşterea eficienţei şi tehnologii performante pentru utilizarea energiei electrice

2.1. Creşterea eficienţei utilizării energiei în procesele industriale de consum

Dezvoltarea industrială a unei societăţi nu poate fi realizată fără consum de energie. În acest sens, în figura 2.1 se poate observa, pentru cazul unei ţări dezvoltate economic, corelaţia directă între consumul de energie şi produsul intern brut (PIB)[1].

Fig. 2.1. Corelaţia consumului de energie cu PIB

Structura consumului de energie a cunoscut mutaţii importante prin creşterea ponderii energiei electrice în consumul total de energie. Acest lucru este determinat, în primul rând, de implementarea largă a tehnologiilor electrice, mai puţin poluante şi care asigură realizarea de produse de calitate superioară.



Consumul specific de energie pentru realizarea fiecărui produs este, de obicei, un indicator foarte sensibil privind eficienţa economică a tehnologiei adoptate şi în general, asupra nivelului tehnologic al produsului. În acest sens, pentru a aprecia eficienţa utilizării energiei poate fi folosit un indicator global numit intensitate energetică i (kWh/dolar SUA), definit ca fiind energia consumată pentru producerea unei unităţi din PIB.Intensitatea energetică din România este practic dublă faţă de aceea din ţările dezvoltate economic, ceea ce impune analiza căilor care trebuie urmate pentru reducerea sa, adică pentru creşterea eficienţei energetice.

Fig.2.2. Principalele direcţii pentru creşterea eficienţei energetice Produsele sau tehnologiile cu eficienţă energetică ridicată au costuri de investiţie ridicate, dar costuri de exploatare reduse.Modificarea curbei din figura 2.2, în sensul creşterii eficienţei energetice (curba b), se poate realiza prin următoarele patru metode de bază:

standardizarea energetică, programe de stimulare a producătorilor, programe de informare a beneficiarilor, programe de dezvoltare tehnologică.

Standardizarea energetică (în derulare şi în România) permite eliminarea de pe piaţă a produselor şi tehnologiilor care au o eficienţă energetică sub aceea stabilită (standardizată). Astfel, standardizarea energetică asigură deplasarea spre zona eficienţelor energetice mai ridicate a ramurii din stânga a curbei a din figura 2.2.Programe de stimulare a producătorilor pentru dezvoltarea tehnologiilor şi produselor cu eficienţă energetică ridicată, prin scutiri de taxe şi impozite, ca şi prin alte mijloace de stimulare, determină deplasarea ramurii din dreapta a curbei a din figura 2.2 în zona eficienţelor ridicate.Un rol important în creşterea eficienţei energetice a tehnologiilor şi produselor de pe piaţă îl are informarea beneficiarilor pentru a selecta cele mai eficiente soluţii energetice dintre tehnologiile disponibile. În acest fel, tehnologiile sau produsele cu eficienţă energetică redusă sunt eliminate de pe piaţă.A patra direcţie principală privind creşterea eficienţei energetice constă în apariţia şi implementarea noilor tehnologii. În cadrul cursului se va analiza numai această direcţie, care are o pondere majoră în reducerea consumurilor de energie.

2.2. Criterii de alegere a tehnologiilor


Principalele direcţii pentru creşterea eficienţei energetice sunt puse în evidenţă în diagrama din figura 2.2, care redă densitatea probabilităţii p de a se afla pe piaţă o anumită tehnologie sau un produs, în funcţie de eficienţa energetică corespunzătoare. Produsele sau tehnologiile cu eficienţă energetică redusă au, în general, costuri de investiţie reduse, dar costuri mari pe durata funcţionării.


Alegerea unei tehnologii impune o analiză multicriterială, în care diferitele criterii de apreciere intră cu ponderi diferite, acestea având un caracter dinamic în timp.Tehnologia cuprinde un ansamblu de procese tehnologice şi instalaţiile în care au loc aceste procese.Principalii parametri care caracterizează o tehnologie sunt:

condiţiile specifice proceselor tehnologice încorporate, caracteristicile tehnice ale instalaţiilor tehnologice care realizează procesele

corespunzătoare forma de energie necesară şi caracteristicile purtătorului respectiv de energie, natura şi caracteristicile materiei prime utilizată în procesele tehnologice, eficienţa proceselor din punct de vedere:- tehnologic (calitate, productivitate),- energetic (intensitate energetică),- economic (cost real, preţ de vânzare),- ecologic (deşeuri, poluare),- social (calitatea forţei de muncă necesară, gradul de utilizare a forţei de muncă)

accesibilitate (nivelul intern al tehnologiilor existente sau potenţiale, accesul la tehnologiile din exterior, accesul la resurse financiare).

Analiza energetică a unei tehnologii impune stabilirea eficienţei energetice a diferitelor procese componente, dar şi analiza resurselor energetice secundare (r.e.s.) rezultate şi a gradului lor de recuperare.O tehnologie modernă din punct de vedere energetic este caracterizată prin:

eficienţă energetică ridicată pentru fiecare proces tehnologic component, combinarea, din punct de vedere energetic, a proceselor în care are loc utilizarea energiei

primare cu cele de recuperare a resurselor energetice secundare (r.e.s.), grad ridicat de recuperare a resurselor energetice secundare (r.e.s.), resurse umane de calitate ridicată.

Principalele caracteristici energetice ale unei tehnologii pot fi puse în evidenţă cu ajutorul următorilor indicatori:

a) consumul specific de energie w pe unitatea de produs (u.p.) (energie înglobată): w=W/N [kWh/u.p.], (2.1)unde W este energia necesară realizării a N produse cu caracteristici identice;

b) structura consumului de energie: , (2.2)unde We este consumul de energie electrică, iar Wt este consumul total de energie (Wt-We este aportul altor forme de energie decât aceea electrică la realizarea proceselor tehnologice);

c) gradul de recuperare a resurselor energetice secundare în contur sau în afara acestuia:

, (2.3)unde Wr.e.s. este energia care este recuperată din totalul resurselor energetice Wt ;

d) valoarea (costul) energiei consumate pe unitatea de produs (u.p.): , (2.4)unde Ce este costul energiei consumate pentru realizarea celor N produse identice;

e) ponderea costurilor energetice Ce în costul total C al produsului: . (2.5)



2.3. Tehnologii şi soluţii eficiente pe linia reducerii facturii energeticeÎn prezent, sunt disponibile un număr de soluţii tehnice concrete care pot fi utilizate cu succes în industrie pentru reducerea consumurilor energetice.Principalele tendinţe ce se manifestă în scopul reducerii facturii energetice sunt:

introducerea centralelor electrice de termoficare (CET) proprii, renunţarea la sistemele centralizate de alimentare cu agent termic (abur, apă fierbinte), recuperarea avansată a energiei disponilizate în procesele tehnologice sub formă de pierderi

(r.e.s.), înlocuirea parţială sau totală, cu energie electrică, a combustibililor fosili sau sintetici,

pentru unele procese de încălzire, reducerea poluării mediului ambiant datorită utilizării combustibililor naturali sau sintetici, implementarea unor procedee şi tehnici noi, cu consumuri energetice reduse, organizarea producţiei în vederea încadrării într-un sistem avantajos de tarifare a energiei, automatizarea, informatizarea şi monitorizarea proceselor tehnologice.

Instalarea de CET proprii are ca scop separarea de sursele exterioare de energie electrică şi căldură. Reducerea costurilor energetice constă din diferenţa preţului de cost al energiilor produse în centrala proprie faţă de preţul cel mai avantajos al energiilor electrică şi termică ce pot fi cumpărate din exterior. În cazul unor procese tehnologice caracterizate de variaţii mari ale necesarului de energie electrică şi termică, economia realizată poate fi semnificativă iar investiţia în CET se recuperează în trei-patru ani.Înlocuirea sistemelor de alimentare centralizată cu căldură de medie sau joasă presiune, prin alimentare locală de la instalaţii care consumă gaz natural sau energie electrică, elimină pierderile de căldură şi de agent termic inerente unui sistem centralizat, care cuprinde cazane vechi şi o reţea veche de distribuţie. Această tendinţă este pregnantă la nivelul unor întreprinderi industriale, dar începe să se manifeste şi în sectorul terţiar şi la consumatorii casnici.Recuperarea avansată a pierderilor de energie (resurse energetice secundare) apare ca o tendinţă care se manifestă în toate sectoarele economice şi are ca rezultat fie recircularea energiei disponibilizate, fie recuperarea ei în afara procesului din care a rezultat. Creşterea preţului energiei primare măreşte eficienţa economică a soluţiilor de recuperare, în special a recuperării energiei disponibilizate în procesele industriale din motive tehnologice. De cele mai multe ori, energia disponibilizată este sub formă de energie termică sau de energie potenţială (de presiune). Recuperarea sau recircularea unor fluxuri de căldură impune existenţa unor schimbătoare de căldură eficiente, sigure şi ieftine. Realizările obţinute în ultimii ani vor permite extinderea domeniului în care recuperarea energiei disponibilizate este economică.Soluţiile tehnologice pentru reducerea emisiilor poluante nu duc la economii directe de energie sau costuri, economiile rezultate sunt indirecte, fiind determinate de renunţarea la cheltuieli importante pentru cumpărarea şi montarea de instalaţii pentru epurarea gazelor, a apei sau a altor reziduri poluante, ca şi pentru limitarea emisiilor poluante la valorile admise prin reglementări naţionale.Implementarea unor tehnici şi procedee noi reprezintă modalitatea cea mai dinamică, dar de multe ori, şi cea mai costisitoare de reducere a consumurilor specifice de energie. În acestă categorie de măsuri sunt cuprinse noutăţile ştiinţifice şi tehnologice, noi descoperiri în domeniu, utilizarea unor procedee cunoscute în zone neuzuale.Sistemele informatizate de gestiune energetică a proceselor tehnologice au apărut ca o necesitate a informării în timp real a tuturor nivelurilor de competenţă privind consumurile energetice şi, pe această bază, adoptarea de decizii care să conducă la reducerea facturii energetice. Sistemele



informatice off-line au fost înlocuite prin sisteme on-line, având scopul principal de a corecta şi regla în mod continuu procesul, astfel încât consumurile energetice şi alţi indicatori de eficienţă energetică să corspundă valorilor optime. Sistemele SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sau EMS/SCADA (Energy Management System/ Supervisory Control and Data Acquisition) necesită programe de calcul complexe şi costisitoare, bazate pe o profundă cunoaştere a proceselor tehnologice şi a instalaţiilor monitorizate. Introducerea sistemelor EMS/SCADA trebuie însoţită de acţiuni de pregătire a personalului, de echipare a instalaţiilor cu interfeţe de proces care să asigure transmiterea informaţiilor şi primirea semnalelor de comandă.


Utilizarea Eficienta a Energiei Electrice - Cursul 1

Documents

Transcript of Utilizarea Eficienta a Energiei Electrice - Cursul 1