Приложение A (справочное). Примеры показателей энергетической эффективности

Приложение A
(справочное)

Примеры показателей энергетической эффективности

A.1 Введение

В расчетах экономии энергии на основе рассмотрения показателей предусматривается использование энергетических показателей. Для того, чтобы выделить возможности применения общего метода расчета, в настоящем приложении представлен обзор часто используемых энергетических показателей. Источником этих показателей является проект Odyssee по энергетическим показателям для расчета экономии энергии (см. [1], [2] и [3]).

Охваченными секторами являются промышленность, транспорт, жилищный сектор (домохозяйства) и сфера услуг (третичный сектор). Сельское хозяйство, лесное хозяйство и рыболовство не включены, поскольку они, как правило, представляют собой небольшие с точки зрения использования энергии сектора. Преобразование энергии (централизованное производство электричества и тепла, нефтеперерабатывающие заводы) здесь не рассматривается.

В следующем разделе описываются возможные показатели, которые могут быть использованы в большинстве стран. Расчет этих показателей стандартизирован на более позднем этапе. Показатели сгруппированы по секторам конечного использования.

A.2 Показатели для жилого сектора

A.2.1 Общие положения

В жилищном секторе показатели энергетической эффективности могут быть рассчитаны:

- для отопления;

- для горячего водоснабжения;

- для крупных электрических бытовых приборов;

- для освещения;

- для общего потребления электрической энергии;

- для общего неэлектрического потребления энергии;

- для солнечных водогрейных котлов.

Первые четыре показателя могут быть рассчитаны, если имеется достаточно данных. В иных случаях расчет экономии энергии может быть основан на совокупных показателях для использования электрической и других видов энергии. Наряду с этими показателями видов A и B представлен показатель распространенности (вида C) для солнечных водогрейных котлов.

A.2.2 Отопление

Показатель представляет собой среднее потребление энергии на отопление из расчета на один м ² площади (заселенных) жилых помещений:

,

(A.1)

где I _SH - значение показателя потребления энергии на отопление;

E _NESH - скорректированное с учетом погоды потребление энергии на отопление;

N _ODW - количество заселенных жилых помещений;

A _MFC - средняя площадь жилого помещения (м ²);

t - расчетный год.

Потребление энергии на отопление в основном включает топливо, такое как природный газ, топочный мазут, некоторые виды угля, а иногда древесину или торф. Также должно быть учтено тепло, подведенное из системы централизованного теплоснабжения. В некоторых странах для отопления широко используется электричество. Эту электрическую энергию необходимо вычесть из общего потребления электрической энергии и добавить к потреблению энергии на отопление.

Потребление энергии должно быть скорректировано с учетом изменений погоды от одного года к другому с использованием градусо-суток (см. 4.2.3).

Жилищный фонд может быть подсчитан в середине года или взят как среднее количество по состоянию на 1 января и 31 декабря.

Потребление энергии зависит от занятости жилых помещений, поскольку, например, летние дома и дома, ожидающие нового покупателя или арендатора, имеют совершенно иные режимы потребления энергии. Поэтому следует учитывать только жилые помещения, заселенные в течение всего года - так называемые постоянно заселенные жилые помещения.

Средняя площадь жилого помещения включает всю жилую площадь и обычно не включает подвалы и чердаки, которые, как правило, не отапливаются. Поэтому она равна отапливаемой площади.

В зависимости от наличия данных и влияния на значение показателя могут быть сделаны дополнительные коррекции:

- на вид отопления (централизованное отопление или комнатный обогрев);

- на вид жилого помещения (индивидуальное отдельно стоящее, рядное, многосемейный дом/квартира);

- на используемый энергоноситель (электричество, газ, мазут, уголь, районное тепло или биомасса).

Комнатный обогрев обычно требует меньшего потребления энергии, чем централизованное теплоснабжение, т.к. обогреваются не все помещения (только некоторые помещения обогреваются отопительными печами). Для того, чтобы было возможно осуществить коррекцию в отношении централизованного отопления, в формуле по расчету общей отапливаемой площади делается различие между жилыми помещениями с централизованным отоплением и жилыми помещениями с комнатным обогревом.

Индивидуальные отдельно стоящие жилые дома имеют относительно большую поверхность оболочки по сравнению с площадью помещений; для многосемейных домов, таких как с квартирами или комнатами, верно обратное. Поэтому потребление энергии отличается независимо от различий в площади (которые уже были рассмотрены). К потреблению энергии может быть применена коррекция на вид жилого помещения. Однако такая коррекция имеет смысл только в том случае, если экономия энергии должна рассчитываться в течение длительного периода времени, поскольку состав жилищного фонда изменяется только постепенным образом.

Замена энергоносителя, например угля или нефти, на газ приводит к снижению потребления энергии за счет более высокой эффективности преобразования газа. Часто это меньшее потребление энергии принимается за экономию энергии.

Однако возросшее использование биомассы (древесины), осуществляемое в целях сокращения выбросов парниковых газов, приводит к увеличению потребления энергии. Поэтому может потребоваться коррекция для учета замены энергоносителя.

A.2.3 Горячее водоснабжение

Показатель, учитывающий удельное потребление энергии на горячее водоснабжение из расчета на одного человека в домохозяйстве:

,

(A.2)

где I _WH - значение показателя потребления энергии на горячее водоснабжение;

E _WH - потребление энергии на горячее водоснабжение;

N _HH - количество домохозяйств;

P _HH - количество человек на домохозяйство;

t - расчетный год.

Потребление энергии на горячее водоснабжение почти не зависит от температуры наружного воздуха, и поэтому нет необходимости в коррекции для учета погоды.

Произведение количества жилых помещений и количества жильцов на жилое помещение не всегда равно численности населения страны, поскольку (небольшая) часть населения проживает в институциональных условиях (например, в тюрьмах, психиатрических больницах и т.д.).

Потребление энергии, подводимой домохозяйствам, может испытывать влияние "возобновляемых источников энергии за счетчиком", например горячая вода от солнечных водонагревателей, что приводит к меньшему использованию топлива или электричества для обеспечения горячей водой. Экономия энергии, связанная с внедрением солнечных водонагревателей, может быть рассчитана отдельно с использованием показателя распространенности. Эта экономия энергии может быть применена для коррекции потребления энергии и расчета значения показателя, показывающего "реальную" экономию энергии.

A.2.4 Крупные бытовые приборы

К крупным электрическим бытовым приборам относятся холодильники, морозильники, стиральные машины, бельесушильные машины, посудомоечные машины и телевизоры. Показатель показывает удельное потребление электрической энергии на один бытовой прибор:

,

(A.3)

где I _LA - значение показателя потребления электрической энергии для крупного бытового прибора x;

E _LA - общее потребление электрической энергии для крупного бытового прибора x;

N _LA - количество крупных бытовых приборов x во владении домохозяйств;

P _LA - производительность для бытового прибора x;

t - расчетный год.

Удельное потребление может быть скорректировано с учетом производительности крупного бытового прибора, т.е. в зависимости от размера бытового прибора x (например, выраженной в литрах вместимости для холодильников) или интенсивности использования (например, кг белья, стираемого и высушиваемого за цикл, и количества циклов).

A.2.5 Общая электрическая энергия и общая энергия других видов

В случае отсутствия данных о потреблении энергии в целях отопления, горячего водоснабжения и работы бытовых приборов один показатель может основываться на общем потреблении электрической энергии, а другой - на общем потреблении топлива. Показатели показывают удельное потребление электрической энергии на один бытовой прибор:

,

(A.4)

и

,

(A.5)

где I _TE - значение показателя потребления электрической энергии на одно домохозяйство;

I _TF - значение показателя потребления топлива на одно домохозяйство;

E _TEC - общее потребление электрической энергии;

E _TFC - общее потребление топлива;

N _HH - количество домохозяйств;

t - расчетный год.

Общее потребление топлива может быть определено равным общему неэлектрическому потреблению, т.е. общее потребление энергии минус общее потребление электрической энергии.

В большинстве стран общее потребление топлива охватывает главным образом отопление и горячее водоснабжение, а общий расход электрической энергии - главным образом бытовые электрические приборы и освещение. Вместе с тем в некоторых странах существует значительный объем потребления электрической энергии на отопление, который, по возможности, следует вычесть из общего потребления электрической энергии и добавить к общему потреблению топлива.

Если не будет проводиться коррекция для учета роста количества находящихся в собственности бытовых приборов, то для большинства стран значение показателя для электрической энергии будет расти, и никакая экономия энергии не будет обнаружена. Это не относится к альтернативному показателю, который связывает общее потребление электрической энергии с ее поступлением в домохозяйство. Однако значение тренда снижения значения величины "потребление электрической энергии/поступление на вход" не определено.

A.2.6 Солнечные водогрейные котлы

Солнечные водогрейные котлы применяются для обеспечения (части) потребности в горячей воде, экономя тем самым топливо или электричество для производства горячей воды. При этом экономия энергии рассчитывается путем применения показателя распространенности (вида C, см. 4.2.2).

Показатель распространенности представляет собой общее количество установленных солнечных водогрейных котлов.

Экономия энергии рассчитывается следующим образом:

.

(A.6)

где V _DIND - значение показателя распространенности;

ES _D - заданная экономия энергии;

t ₀ - базисный год;

t - расчетный год.

Расчет заданной экономии энергии основан на измерениях или экспертных оценках.

A.3 Показатели для промышленности

A.3.1 Общие положения

Для части показателей, относящихся к промышленности, можно рассматривать потребление энергии в (под)отраслях с интенсивным потреблением энергии с однородной физической выпускаемой продукцией, например тонны стали или цемента. В таких случаях может быть рассчитан показатель "удельное потребление энергии". В других отраслях выпускаемая продукция может являться весьма разнообразной, поэтому выпускаемая продукция выражается в виде индекса производства, основанного на экономической стоимости всей продукции.

A.3.2 Промышленность с интенсивным потреблением энергии

Производства с интенсивным потреблением энергии следует разделять до производств с выпускаемой продукцией однородного характера. Например, металлургия может быть разделена на черную и цветную металлургию (алюминий, цинк и др.), а строительные материалы могут быть разделены на цемент, кирпич и др. Это позволяет определять показатели на основе физической выпускаемой продукции, например тонны стали или цемента.

Для этих производств с интенсивным потреблением энергии удельное потребление энергии рассчитывается как:

,

(A.7)

где I _EP - значение показателя удельного потребления энергии для продукта x с интенсивным потреблением энергии;

E _EP - общее потребление энергии для продукта x;

O _EP - объем выпуска продукта x с интенсивным потреблением энергии;

F _PEP - коэффициент загрузки производства;

t - расчетный год.

Продукция измеряется в физических единицах (например, килотоннах). Коэффициент загрузки производства может учитывать низкую загрузку производственных мощностей, когда постоянная часть потребления энергии является более значительной.

Может потребоваться дополнительная разбивка по виду продукта или процесса (например, если производство стали переходит от конвертерного способа к электрическому).

A.3.3 Промышленность с экстенсивным потреблением энергии

Для производств с экстенсивным потреблением энергии удельное потребление энергии рассчитывается как:

,

(A.8)

где I _IS - значение показателя удельного потребления энергии для подотрасли x;

E _IS - общее потребление энергии для подотрасли x;

O _IS - объем выпуска продукции для подотрасли x;

t - расчетный год.

Производство измеряется как объем различной продукции, полученной путем суммирования их экономической стоимости в постоянных ценах.

A.4 Показатели для транспорта

A.4.1 Общие положения

В транспортном секторе энергия может быть сэкономлена за счет:

- повышения эффективности транспортных средств;

- оптимальных режимов движения;

- перехода от одного вида транспорта к другому (например, от легковых автомобилей к общественному транспорту);

- сокращения расстояния, проходимого транспортными средствами.

В третьем случае энергетическая эффективность по видам транспорта не меняется, а лишь используется более эффективный вид транспорта.

В последнем случае снижается транспортная активность (например, при работе на дому). Однако не всегда возможно выявить экономию энергии с помощью таких показателей, как расход топлива на километр пробега, поскольку не известны ни потребление энергии, ни пройденные километры.

Транспорт можно разделить на основные виды:

- автомобильный транспорт: легковые автомобили, грузовые автомобили, фургоны, мотоциклы или автобусы;

- железнодорожный транспорт: грузовой или пассажирский;

- внутренний воздушный транспорт;

- водный транспорт.

В рассмотренных далее показателях представлены примеры для перевозок людей на легковых автомобилях и для перехода от менее эффективного вида транспорта к более эффективному (перераспределение по видам транспорта).

A.4.2 Перевозки людей на легковых автомобилях

Большая часть потребления топлива в транспортном секторе приходится на легковые автомобили. Поэтому важно применять методы расчета, которые являются подробными, насколько это возможно. Общая экономия энергии для легковых автомобилей может быть результатом:

- совершенствования автомобильных технологий (меньше л/км для стандартного ездового цикла);

- приобретения меньших по размеру или менее мощных легковых автомобилей;

- изменения в манере вождения (например, снижение скорости или экологическое вождение),

- увеличения степени пассажирской загрузки легкового автомобиля (например, за счет совместного использования);

- перехода с одного вида топлива на другой, например с бензина на дизельное топливо.

Могут быть рассчитаны следующие показатели.

Среднее потребление топлива на один легковой автомобиль:

,

(A.9)

где I _FC - значение показателя потребления топлива на один легковой автомобиль;

E _RC - общее потребление энергии на перевозки легковыми автомобилями;

N _C - общее количество легковых автомобилей;

t - расчетный год.

Среднее потребление топлива на километр пробега легкового автомобиля:

,

(A.10)

где I _FD - значение показателя потребления топлива на километр пробега (расстояния);

E _RC - общее потребление энергии на перевозки легковыми автомобилями;

L _KMC - общее количество километров, пройденное легковыми автомобилями;

t - расчетный год.

Среднее потребление топлива на человеко-километр на легковом автомобиле:

,

(A.11)

где I _FP - значение показателя потребления топлива на человеко-километр (работа);

E _RC - общее потребление энергии на перевозки легковыми автомобилями;

L _PKM - общее количество человеко-километров, выполненных легковыми автомобилями;

t - расчетный год.

Среднее потребление топлива на один легковой автомобиль (первый показатель) включает в себя все виды экономии энергии: более эффективные автомобили, меньшие по размеру автомобили, оптимальная манера вождения, совместное использование автомобилей и уменьшение использования автомобиля. Однако увеличение количества км пробега будет проявляться в виде отрицательной экономии энергии.

Второй показатель (л/км) показывает влияние технологических улучшений, манеры вождения и перехода с одного вида топлива на другой. Он учитывает изменения в пройденных километрах на один легковой автомобиль. Поэтому увеличение потребления топлива, которое может возникнуть из-за большего использования легковых автомобилей, корректируется с учетом указанного увеличения и никакой отрицательной экономии не возникает.

Третий показатель (литр/человеко-километр) учитывает изменения в среднем количестве людей, осуществляющих поездку в одном легковом автомобиле. Если степень пассажирской загрузки увеличивается из-за совместного использования, то требуется меньшее количество легковых автомобилей для перевозки того же количества человек, что приводит к экономии топлива. Этот эффект может быть рассчитан путем сравнения тренда по этому показателю с трендом по второму показателю.

На все три показателя может влиять переход с одного вида топлива на другой, при котором экономия энергии возникает не от повышения эффективности легковых автомобилей с дизельным или бензиновым двигателем, а от выбора наиболее эффективного вида (дизельного). Если акцент делается на фактическом улучшении транспортного средства, этот эффект перехода с одного вида топлива на другой должен быть изолирован от экономии энергии. Это возможно путем определения отдельных показателей для различных видов топлива, например для дизельного топлива, бензина и сжиженного углеводородного газа. По каждому показателю экономия энергии рассчитывается, как описано выше. Сумма экономии энергии по показателям в разрезе видов топлива не включает эффект экономии энергии от перехода с одного вида топлива на другой.

A.4.3 Перераспределение перевозок по видам транспорта для транспортирования людей или грузов

В общем случае для транспортирования людей работа выражается в пройденных человеко-километрах. Большая часть этой работы выполняется за счет легковых автомобилей, но она также может быть выполнена за счет поездов или автобусов с меньшим потреблением энергии на человеко-километр. Эта работа может быть выполнена даже без расхода топлива, например за счет перемещения пешком или на велосипеде. Если (короткие) поездки на легковом автомобиле заменяются поездками на общественном транспорте или поездками на велосипеде, тогда на то же количество человеко-километров потребуется меньшее потребление энергии.

Для перевозки грузов работа обычно выражается в тонно-километрах грузооборота, который может осуществляться грузовыми автомобилями, поездами или судами. Поскольку автомобильные перевозки (намного) более энергоемкие, чем железнодорожные или водные перевозки, переход от грузового автомобиля к поезду или барже экономит энергию.

Эффект экономии энергии от перераспределения по видам транспорта может быть рассчитан с применением уже определенных показателей расхода топлива, как это показано ниже.

a) Перераспределение перевозок по видам транспорта для транспортирования людей:

,

(A.12)

где I _FP - значение показателя потребления топлива на человеко-километр (для транспорта видов a и b);

L _PKM - количество человеко-километров, затронутых перераспределением перевозок (при переходе от транспорта вида a к транспорту вида b);

a, b - виды транспорта.

b) Перераспределение перевозок по видам транспорта для транспортирования грузов:

,

(A.13)

где I _DT - значение показателя потребления топлива на тонно-километр (для транспорта видов a и b);

L _TKM - количество тонно-километров, затронутых перераспределением перевозок (при переходе от транспорта вида a к транспорту вида b);

a, b - виды транспорта.