УДК 621.577

Влияние региональных тарифов на электроэнергию и тепло при внедрении тепловых насосов

Б.Д. Тимофеев, главный научный сотрудник ГНУ «ОИЭЯИ-Сосны НАН Беларуси

        В настоящее время актуальной проблемой является повышению эффективности использования покупных  энергоносителей во всех отраслях народного хозяйства. Уже в России, которая имеет энергоносители, становиться актуальной проблема энергоэффективности во всех отраслях хозяйственной деятельности. В Беларуси, несмотря на активную работу по энергосбережению,  недостаточно  уделяют внимания преобразованию бросовых тепловых потоков для собственных нужд различных объектов. В мире их работают уже миллионы единиц. Но в Беларуси внедрение новых технических решений и разработок встречает массу преград, которые практически являются главным тормозом.  Главным рычагом такого тормоза является отсутствие технико-экономических знаний в соответствующей области у руководства предприятий. А на местах уже не хватает знаний из-за слабой подготовки кадров в ВУЗах  республики.

        В Республике Беларусь отпускные цены на энергоносители представлены в таблице 1. Для сравнения все цены на энергоносители с учетом удельной теплотворной способности отнесены единой системе измерения энергии – ГДж.

            Таблица 1 - Средняя стоимость энергоносителей в Республике Беларусь  с 15 февраля 2010 г. при расчетном курсе  Br/$ USA = 2905   (Постановление Министерства Экономики РБ, №39 от 18 февраля 2010 г. и Декларации об уровне тарифов на электрическую и тепловую энергию для юридических лиц и индивидуальных предпринимателей)

        В  таблице 1 показано, что цена природного газа для населения является временной и находится ниже цены поставки газа из России. Неизбежно ее повышения до цены промышленных предприятий. Аналогичный подход просматривается и по тепловой энергии. Необоснованно завышена стоимость электрической энергии для промышленных предприятий. “Перекос стоимости” электрической и тепловой энергии для промышленных предприятий увеличен  до 3,96.  В 2009 году этого отношение составляло 2,48 и 4,66 для промышленных предприятий и населения, соответственно. Это создавало благоприятные условия для преобразования бросовых тепловых потоков на многих предприятиях республики.

        В настоящее время соотношение энергетической стоимости природный газ / тепло / электроэнергия составляет 5,07 / 8,64 / 34,2, или 1/1,7/6,74. Данная ситуация экономически оправдывает  применение тепловых насосов для утилизации  только высокотемпературных бросовых тепловых потоков. Например, в Швеции  и с аналогичными климатическими условиями другими европейскими странами, отношение стоимости электрической энергии тепловой не превышает величины более 1,5. Поэтому там миллионы шт. работающих тепловых насосов.

        На пленарном заседании 11.03.2019 г. научно-практической конференции «Перспективы развития атомной энергетики в Республике Беларусь» заместителю Министра энергетики Михаилу Ивановичу Михадюку был задан вопрос. Почему увеличенен перекос отпускных цен на электрическую и тепловую энергию  для промышленных предприятий. Постановление Министерства Экономики Республики Беларусь от 18 февраля 2010 г., №39 с Декларациями… Ответ удивил присутствующих специалистов. Михадюк М.И. не увидел “перекоса”. “Увеличение цены на электроэнергию связано с ценой па поставляемый из России природный газ. Доля газа в себестомости электроэнергии составляет около 70%.” Эта информация на другой день была приведена в интернете.

        Если принять за основу ответ Михадюка М.И., то с учетом данных таблицы 1 себестомость электрической энергии в Республике Беларусь должна быть  6,52/0,7=9,31 $/ГДж, отпускная цена на более 20 $/ГДж. Идеальным вариантом для предприятий республики - использование соотношения отпускной стоимости газ-тепло - электроэнергия 1/2/3. Это создаст благоприятные условия для сокращения количества убыточных предприятий, которые должны внедрить энергоэффективные и энергосберегающие технологии, снизить удельный расход энергоносителей и др. На предприятиях республики зарегистрировано тысяча энергетиков. Но не слышно их голоса. Иногда интервью дает  зам. Министра экономики Андрей Николаевич Тур. Посещая магазины он “не видит повышения цен”…

        Однако тепловые насосы должны занять достойное место в преобразовании бросовых тепловых потоков. В масштабе республики - они огромны. По прогнозным расчетам производство и потребление тепловой энергии в 2,4 раза превышает производство электроэнергии. Кроме того, тепловую энергию можно аккумулировать и повторно использовать на собственные нужды.

        Эффективность преобразования низкопотенциальных тепловых потоков зависит от температуры кипения и конденсации, а также теплофизических свойств хладагента.

            В таблице 2 в качестве примера  приведены технические характеристики одноступенчатого поршневого агрегата на озонобезопасном хладагенте R134a холодопроизводительностью Qо=10 МВт в зависимости от температуры кипения хладагента tо=(5…25) ^оС при температуре конденсации tк=60^оС и давлении в конденсаторе Pк=16,8 бар. Теплопроизводительность оборудования определяется суммой Qт=Qо+Nэ. Эффективность термодинамического цикла определяется тепловым коэффициентом ε_т= Qт/Nэ. Давление кипения хладагента Pо  в испарителе зависит от температуры tо  и термодинамических свойств хладагента. 

Таблица 2 - Эффективность одноступенчатого поршневого агрегата на озонобезопасном хладагенте R134a холодопроизводительностью Qо=10 МВт в зависимости от температуры кипения хладагента при температуре конденсации  60 ^оС и давлении в конденсаторе 16,8 бар.

            Из таблицы 2 видно, что величина ε_т увеличивается с ростом температуры кипения хладагента to. Величина теплового коэффициента цикла ε_т интервале температуры кипения хладагента to=(15…25) ^оС в испарителе выше  значения 3,96. Следовательно, при заданных ценах на энергоносители в Беларуси целесообразно применять тепловые насосы для промышленных объектов. Срок окупаемости будет определяться на основании ТЭО с учетом температурного потенциала низкотемпературного теплового источника и действующих цен на покупные энергоносители для потребителя.

Для объектов ЖКХ, где отношение стоимости электрической и тепловой энергии составляет 4,68,  температура кипения хладагента должна быть не менее to=20 ^oC. Также на (10…15) ^оС должна быть выше температуры низкопотенциального теплового источника. Это значительно уменьшает перспективу внедрения теплонасосного оборудования в ЖКХ.

Следует отметить, что стоимость теплонасосного оборудования для малых объектов составляет около 1500 €/кВт. Оборудование должно работать на озонобезопасном хладоне, углеводородах, или диоксиде углерода, отвечать требованиям безопасной эксплуатации, гарантийного и послегарантийного обслуживания.