Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Показатели энергоэффективности промышленных вентиляторов

Показатели энергоэффективности промышленных вентиляторов

Т. С. Соломахова, доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник ФГУП «ЦАГИ», председатель ТК 061 «Вентиляция и кондиционирование», otvet@abok.ru

В статье предложена классификация вентиляторов по энергоэффективности. В качестве показателя энергоэффективности собственно вентилятора без учета потерь в подшипниках и элементах привода используется предложенный в стандарте ИСО 12759 показатель FEG, который является одинаковым для серии геометрически подобных вентиляторов независимо от их размера. Показатель FEG определяется по величине максимального значения полного КПД вентилятора, испытанного на стандартизированном стенде при максимально допустимой частоте вращения колеса. Введены три класса вентиляторов всех типов по показателям энергоэффективности, которые позволяют установить нормативные требования к серийно изготавливаемой продукции.

Известно, что промышленные вентиляторы, используемые в системах вентиляции, отопления и кондиционирования в зданиях, а также в различных производственных и технологических процессах, потребляют более 20% вырабатываемой электроэнергии. Поэтому увеличение энергоэффективности вентиляторов, снижение потребляемой ими мощности в совокупности с рациональным их использованием в системах является весьма актуальной проблемой. Снижение доли энергоресурсов, расходуемых на привод вентиляторов, одновременно решает задачу повышения экологической безопасности в стране и в мире.

Важность указанной проблемы подтверждается принятым в России законом № 261-Ф3 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» [1], в котором определяются требования к энергосбережению и к необходимости введения классов энергоэффективности изготавливаемой продукции. Цель этих требований состоит в том, чтобы заинтересовать производителей повышать качество изготавливаемого оборудования и стимулировать покупателей приобретать оборудование с более высокими показателями энергоэффективности.

В нашей стране еще в 90-е годы прошлого столетия были сформулированы требования к повышению эффективности работы вентиляторов. В ГОСТ 5976–90 [2] было предложено оценивать аэродинамические качества серии вентиляторов по испытаниям типопредставителя с диаметром колеса не менее 630 мм. Характеристики геометрически подобных вентиляторов этой серии других размеров получаются путем пересчета по известным формулам с учетом сжимаемости, числа Рейнольдса Re и масштабного эффекта [3]. Однако с уменьшением размеров вентиляторов не удается обеспечить полное геометрическое подобие образцов, и величина ηmax обычно снижается: проявляется действие масштабного эффекта.

В ГОСТ 5976–90 приводится необходимое условие для максимального значения полного КПД ηmax серийных радиальных вентиляторов в зависимости от диаметра колеса D в виде

(1)

где ηmax630– максимальное значение полного КПД, соответствующее характеристике вентилятора с диаметром колеса D = 630 мм. Это условие ограничивает применение вентиляторов с низким КПД.

Формула (1) получена в результате обобщения экспериментальных исследований нескольких серий радиальных вентиляторов разных типоразмеров [4]. В формуле (1) диаметр D выражается в миллиметрах и находится в диапазоне от 125 до 630 мм. При больших значениях диаметра D > 630 мм удается обеспечить полное геометрическое подобие образцов, и для этих типоразмеров величина ηmax принята постоянной. Зависимость предельного значения максимального КПД вентилятора от диаметра колеса для разных серий вентиляторов, соответствующая формуле (1), приведена на рис. 1.

Зависимость максимального значения КПД от диаметра рабочего колеса для вентиляторов одной серии

Кроме того, в ГОСТ 5976–90 приводится требование выбирать рабочий режим вентилятора в области рабочего участка характеристики, в котором величина КПД должна отличаться от величины ηmax не более чем на 10%. Это условие повышает эффективность системы, в которой работает вентилятор.

Новые нормативы

В соответствии с программой межгосударственной стандартизации Российской Федерации разработан ГОСТ Р «Вентиляторы промышленные. Показатели энергоэффективности» [5], который в настоящее время находится на стадии регистрации. В стандарте введена классификация вентиляторов по энергоэффективности и введены классы вентиляторов, отражающие их уровень по экономичности. При разработке стандарта были проанализированы имеющиеся материалы в этой области.

В 2011 году утвержден ГОСТ Р 54413 «Машины электрические вращающиеся» [6], который является идентичным международному стандарту МЭК 60034–30. В качестве показателя энергоэффективности рассматривается номинальный КПД двигателя. В стандарте для наиболее распространенных 2-, 4- и 6-полюсных двигателей с номинальной частотой питающей сети 50 Гц введены три класса энергоэффективности: нормальный (код IE1), повышенный (код IE2) и премиум (код IE3). Для каждого класса, числа полюсов и номинального значения мощности введены нормативные значения максимального КПД двигателя.

Вентиляторы, как и двигатели, относятся к классу вращающихся машин и также характеризуются максимальным значением КПД и поэтому допускают аналогичный подход к введению классов энергоэффективности.

Технический комитет ISO/TC 117 «Вентиляторы» разработал стандарт ИСО 12759 «Классификация вентиляторов по эффективности» [7]. В этом стандарте рассмотрены вентиляторы всех типов: осевые, радиальные с загнутыми вперед, радиально оканчивающимися и загнутыми назад лопатками, радиальные вентиляторы без спирального корпуса, диагональные и диаметральные вентиляторы. Потребляемая мощность находится в диапазоне от 125 Вт до 500 кВт.

В первой части стандарта вводится параметр энергоэффективности FEG серии геометрически подобных вентиляторов различных размеров, начиная с диаметра рабочего колеса 125 мм. Значение показателя FEG вентиляторов данной серии устанавливается по максимальному значению полного КПД вентилятора с диаметром колеса D = 1000 мм. Вентиляторы должны испытываться на стандартизированном стенде при максимально допустимой частоте вращения колеса. Потребляемая мощность должна определяться по величине момента на валу вентилятора без учета потерь в подшипниках, двигателе и всех других элементах привода.

Во второй части стандарта вводится параметр энергоэффективности FMEG для классификации вентиляторов с различными видами привода. Учет потерь в элементах привода осуществляется с помощью поправочных коэффициентов. Даются формулы для определения допустимого значения полного КПД ηmax вентилятора с приводом для конкретного значения параметра FMEG. Следует отметить, что в стандарте не вводятся классы вентиляторов по энергоэффективности и не даются нормативные показатели для вентиляторов разных типов и разных классов.

Европейский комитет во исполнение директивы 2009/125/ЕС Европейского парламента и совета разработал регламент № 327/2011 [8] с требованиями к серийно производимым вентиляторам с учетом экологической безопасности. Сформулированы два уровня требований к минимальному значению показателя энергоэффективности вентиляторов. Установлены сроки введения в действие этого регламента: 1 января 2013 года для первого уровня и 1 января 2015 года для второго уровня требований. Вентиляторы, не соответствующие этим требованиям, должны быть сняты с производства.

Показатель энергоэффективности FEG

В разрабатываемом стандарте [5], по предложению ТК 061 «Вентиляция и кондиционирование», классификация вентиляторов осуществляется с помощью показателя энергоэффективности FEG, предложенного в стандарте [7]. Этот показатель характеризует аэродинамические качества собственно вентилятора. Геометрически подобные вентиляторы одной серии независимо от размеров имеют одинаковое значение показателя FEG.

Рассмотрены вентиляторы с открытым валом, без учета потерь в подшипниках и элементах привода. Верхняя граница значений максимального полного КПД, соответствующих показателю FEG 85 при различных диаметрах D колеса, определяется формулой

(2)

Здесь D – диаметр колеса, который изменяется в диапазоне от 125 до 1000 мм; K, K1, K2, K3 – числовые константы, значения которых даны в соответствующей таблице.

В соответствии со стандартом [7] выбран следующий ряд базовых значений параметров FEG: FEG 90; FEG 85; FEG 80; FEG 75; FEG 71; FEG 67; FEG 63; FEG 60; FEG 56; FEG 53; FEG 50.

Для каждого последующего значения показателя FEG максимальные значения КПД ηmax для любого диаметра D вычисляются по формуле (2) путем умножения на коэффициент

На рис. 2 приведены зависимости значения КПД ηmax от диаметра колеса при разных базовых значениях показателя энергоэффективности FEG. Составлены специальные таблицы значений ηmax для вентиляторов разных размеров с диаметрами колес из ряда R40, соответствующих базовым значениям показателя FEG. Показатели ниже FEG 50 не рассматриваются ввиду низкой экономичности таких вентиляторов.

Зависимость максимального значения КПД от диаметра рабочего колеса для разных базовых значений показателя энергоэффективности FEG

Характеристики, приведенные на рис. 1 и 2, подтверждают одну и ту же тенденцию: снижение величины максимального КПД с уменьшением размера вентилятора. Только кривые, представленные на рис. 1, во всем диапазоне значений диаметров располагаются выше соответствующих кривых рис. 2 при одинаковых базовых значениях КПД. Значит, требования по эффективности в стандарте [2] выше, чем в стандарте [7].

Кроме того, в стандарте [7] масштабный эффект учитывается, начиная с диаметра колеса 1000 мм, а в стандарте [2], – начиная с 630 мм. Преимущество формулы (1) состоит также в том, что она позволяет непосредственно рассчитать максимальные значения КПД для любого диаметра колеса и при выбранном предельном значении диаметра колеса 630 мм получить точно максимальные значения КПД. Однако в разработанном российском стандарте [5] с целью единого международного подхода к стандартизации для классификации вентиляторов, как указывалось выше, использован показатель энергоэффективности FEG.

Для определения показателя FEG любого вентилятора необходимо провести его аэродинамические испытания на стандартизированном стенде при максимально допустимой частоте вращения колеса в соответствии с существующими стандартами [3, 9]. Потребляемая вентилятором мощность должна измеряться на валу вентилятора по величине крутящего момента с помощью или динамометра, или специальных датчиков, или предварительно тарированного двигателя. По полученной характеристике вентилятора определяется максимальное значение полного КПД собственно вентилятора.

Далее по графику рис. 2 или по соответствующим таблицам для данного диаметра колеса вентилятора определяется промежуток, в который попадает полученное значение ηmax. Вентилятор будет иметь показатель FEG, соответствующий верхней границе этого промежутка. Для примера на рис. 3 показано, что вентилятор с диаметром колеса 630 мм и максимальным значением КПД ηmax = 68% имеет показатель энергоэффективности FEG 71.

Пример определения показателя энергоэффективности вентилятора с диаметром колеса 630 мм и максимальным значением КПД 68 %

В стандарте [5] наиболее распространенные вентиляторы разбиты на пять отдельных групп: осевые с различными комбинациями колеса (К), входного направляющего (ВНА) и спрямляющего (СА) аппаратов; радиальные с загнутыми вперед, радиально оканчивающимися и загнутыми назад лопатками колеса и диагональные.

Вентиляторы характеризуются величинами как полного, так и статического давления и КПД в зависимости от типа установок, в которых они используются. При выборе вентилятора для работы в системе с различным расположением воздуховодов и элементов в непосредственной близости от него целесообразно использовать характеристики вентилятора, полученные на стенде, соответствующем компоновке вентилятора в этой системе.

Читать еще:  Что такое флюгирование двигателя

В соответствии со стандартами ИСО 5801 [3] и ГОСТ 10921–90 [9] применяют следующие типы стандартизированных стендов для проведения аэродинамических испытаний вентиляторов:

  • тип А – вентилятор имеет свободный вход и свободный выход,
  • тип В – вентилятор имеет свободный вход и воздуховод на выходе,
  • тип С – вентилятор имеет воздуховод на входе и свободный выход,
  • тип D – вентилятор имеет воздуховоды на входе и на выходе.

Методы испытаний и определение аэродинамических характеристик вентиляторов на этих стендах даны в указанных выше стандартах [3, 9]. При испытаниях на стендах типа А и С непосредственно определяется статическое давление и статический КПД вентилятора. Динамическое, полное давление и полный КПД получают в результате расчета. При испытаниях на стендах типа B и D непосредственно определяется полное давление и полный КПД вентилятора. Динамическое и статическое давления и статический КПД получают в результате расчета.

Если максимальные значения полного КПД вентилятора, испытанного на разных стендах, отличаются друг от друга, то показатель энергоэффективности определяется по максимальному значению максимального КПД ηmax. Если вентилятор имеет изменяемую геометрию (например, при изменении угла установки лопаток колеса или направляющего аппарата), то показатель энергоэффективности этого вентилятора определяется по варианту с максимальным значением максимального КПД ηmax.

В стандарте [5] вводятся 3 класса энергоэффективности вентиляторов: нормальный (КЛ 1), повышенный (КЛ 2) и высокий (КЛ 3). В качестве параметра, характеризующего энергоэффективность, используется параметр FEG, который определяется с учетом максимального значения полного КПД вентилятора определенного размера.

Для различных классов вентиляторов различных типов вводятся нормативные значения параметра FEG, которые приведены в таблице.

Вентиляторы более высокого класса энергоэффективности за счет повышения КПД обеспечивают снижение потребляемой мощности, приводят к экономии энергоресурсов, улучшают экологическую обстановку. Потребитель должен определять для конкретных систем и установок необходимый класс приобретаемого оборудования по энергоэффективности в зависимости от целого ряда факторов: размеров вентиляторов; времени работы вентиляторов в системе; назначения объекта, где они будут установлены, и других условий.

Предполагается, что в дальнейшем при повышении требований к энергоэффективности оборудования будут вводиться регламенты, устанавливающие сроки снятия с производства вентиляторов, принадлежащих более низким классам.

Классы энергоэффективности

Согласно Директивам Комиссии Евросоюза по энергетике и транспорту ЕС (92/75/CEE, 94/2/CE, 95/12/CE, 96/89/CE, 2003/66/CE, и другим) у большинства бытовых товаров должен быть указан класс энергоэффективности ЕС (DIRECTIVE 2009/125/EC) — диаграмма, ясно показывающая энергоэффективные свойства товара. Эффективность использования энергии обозначается классами — от A до G. Класс A имеет самое низкое энергопотребление, G наименее энергоэффективен. Этикетка также даёт другую полезную информацию клиенту, помогая выбирать между различными моделями. Также эта информация должна быть указана в каталогах и размещена интернет-продавцами на их веб-сайтах.

С 2010 года вступила в силу новая Директива по маркировке этикеткой энергетической эффективности № 2010/30/ЕС. Новая Директива охватывает не только бытовую продукцию, но и расширяет сферу регулирования на промышленные и торговые приборы и оборудование, а также на продукцию, которая сама не потребляет энергию, но может оказать значительное прямое или косвенное воздействие на её экономию (например, ограждающие конструкции зданий и сооружений).

Содержание

  • 1 Основные приборы
    • 1.1 Маркировка
    • 1.2 Холодильники, морозильники
    • 1.3 Стиральные машины, сушилки для белья
    • 1.4 Посудомоечные машины
    • 1.5 Духовки
  • 2 Варочные панели
  • 3 Водонагреватели и приборы хранения горячей воды
  • 4 Кондиционеры
  • 5 Лампы
  • 6 Телевизоры
  • 7 Автомобили
  • 8 Здания
  • 9 См. также
  • 10 Ссылки

Основные приборы [ править | править код ]

Маркировка [ править | править код ]

Лейблы энергии разделены как минимум на четыре категории:

  • Детали прибора: в зависимости от прибора, определённых деталей, модели и её материалов
  • Класс энергоэффективности: цветовой код, связанный с буквенным обозначением (от A до G), который дает общее представление об энергопотреблении прибора.
  • Потребление, эффективность, способность, и т. д.: этот раздел дает информацию по типу прибора
  • Шум: шум, испускаемый прибором, указан в децибелах

Холодильники, морозильники [ править | править код ]

Таблица классов энергоэффективности (в соответствии со старой Директивой ЕС 94/2, касающейся маркировки энергетической эффективности бытовых холодильных приборов — в настоящее время не действует), индекс вычислен для каждого прибора согласно его потреблению и объёму, учитывая тип прибора.

A++A+ABCDEFG
125

Этикетка также содержит:

  • ежегодное потребление энергии в кВт·ч
  • Внутренний объём холодильной камеры в литрах
  • Внутренний объём морозильной камеры в литрах
  • уровень шума в dB

Во исполнение новой Директивы № 2010/30/ЕС в том же году была принята новая Директива по энергетической маркировке бытовых холодильных приборов № 1060/2010. Новая Директива по энергетической маркировке холодильных приборов не только вводит новые классы энергетической эффективности А+, А++, А+++, но и устанавливает новый вид этикетки энергетической эффективности для бытовых холодильных приборов, в которой буквенные обозначения заменяются пиктограммами.

Класс энергетической эффективности бытовых холодильных приборов определяется в соответствии с индексом энергетической эффективности в соответствии с таблицей.

Для стиральных машин энергоэффективность вычислена на примере хлопкового цикла при температуре 60 °C (140 °F) с максимальным заявленным весом белья (как правило, 6 кг). Индекс эффективности использования энергии определяют в кВт·ч на килограмм белья.

Этикетка энергоэффективности также содержит информацию о следующих параметрах:

  • полное потребление энергии за цикл
  • качество стирки — с классом от A до G
  • качество отжима — с классом от A до G
  • максимальная скорость вращения в оборотах
  • максимальная загрузка хлопком в кг
  • потребление воды за цикл в литрах
  • шум при стирке и отжиме в децибелах

У сушилок для белья энергоэффективность вычислена для хлопка при максимальной загрузке. Индекс энергоэффективности считается в кВт·ч на килограмм белья.

ABCDEFG
1.00
ABCDEFG
0.91

Этикетка также приводит параметры:

  • потребление энергии за цикл
  • полная загрузка хлопком в кг
  • уровень шума в децибелах

Для стиральных машин с функцией сушки класс энергоэффекивности вычислен, используя хлопковый цикл сушки с максимальным заявленным весом белья. Индекс эффективности использования энергии считается в кВт·ч на килограмм белья.

ABCDEFG
1.29

Этикетка также указывает на параметры:

  • потребление энергии за цикл (стирка и сушка)
  • потребление энергии за цикл — только стирка
  • качество стирки с классом от A до G
  • максимальная скорость вращения
  • максимальная загрузка хлопком (стирка и сушка отдельно)
  • потребление воды при максимальной загрузке
  • уровень шума в децибелах (отдельно для стирки, отжима и сушки)

Посудомоечные машины [ править | править код ]

Энергоэффективность рассчитана согласно числу предметов посуды. Для прибора на 12 персон применяются следующие классы. Единицы измерения кВт·ч на 12 предметов.

ABCDEFG
2.05

Этикетка также содержит следующие сведения:

  • потребление энергии в кВт·ч/цикл
  • эффективность мытья с классом от A до G
  • эффективность сушки с классом от A до G
  • Количество персон
  • Потребление воды в литрах на цикл
  • уровень шума в децибеллах

Духовки [ править | править код ]

Этикетка также содержит:

  • эффективность с классом от A до G
  • потребление энергии в кВт·ч
  • объём в литрах
  • (маленький/средний/большой) тип

Варочные панели [ править | править код ]

Не применимо, т.к. нет стандарта. Указывается только мощность потребления (кВт).

Водонагреватели и приборы хранения горячей воды [ править | править код ]

Кондиционеры [ править | править код ]

Маркировка применяется только к приборам мощностью менее 12 кВт.

На каждой этикетке указано:

  • модель,
  • категория эффективности использования энергии от A до G,
  • ежегодное потребление энергии (предельная нагрузка в 500 часов ежегодно)
  • охлаждение, производимое на предельной нагрузке, в кВт
  • отношение эффективности использования энергии к охлаждающей способности на предельной нагрузке
  • тип прибора (только охлаждение, охлаждение/нагрев)
  • способ охлаждения (газ или охлаждающая жидкость)
  • Уровень шума

Для кондиционеров с нагревом также указано:

На этикетке указано:

  • категория эффективности использования энергии от A до G
  • Световой поток Лампы в люменах
  • Энергопотребление лампы в ваттах
  • срок службы в часах

Телевизоры [ править | править код ]

Новый стандарт, который вошёл в силу в начале сентября 2009.

По индексу энергоэффективности, для телевизоров существует такая классификация.

A+++A++A+ABCDEFG
100

Автомобили [ править | править код ]

Для автомашины это не электрическая эффективность, а выбросы углекислого газа в граммах на километр.

ABCDEFG
250

Другая информация, которая внесена в этикетку энергоэффективности:

  • марка
  • модель
  • версия
  • топливо
  • тип передачи
  • вес
  • различное потребление топлива
    • смешанное потребление
    • городское потребление
    • шоссейное потребление

Здания [ править | править код ]

Система маркировки энергоэффективности зданий также получила широкое распространение в отдельных странах Европейского Союза, в Северной Америке, Австралии, Новой Зеландии.

Энергетическая эффективность автотранспорта

Побудительной причиной к пересмотру предыдущей статьи «Энергетическая эффективность электромобилей» послужила переписка с некоторыми активными поборниками альтернативных видов транспорта. Мне было справедливо указано на то, что простой перевод GGE (Gas Gallon Equivalent) для автомобилей на природном газе в эквивалент литра бензина может привести к заблуждению читателей. Также было много критики о том, что сравниваются несравнимые по мощности двигателя автомобили. Постараюсь исправиться и на этот раз привести новые данные. Итак, приступим.

Давайте на время отвлечемся от такого эфемерного понятия, как экологическая чистота и бесшумность электромобиля. Попробуем подступить к проблеме с чисто меркантильным интересом — возьмем и сравним параметры расхода энергии различных типов автомобилей на единицу пройденного пути. Для оценки будем использовать не только затраты энергии на передвижение (в этом случае электромобиль, благодаря своему крайне высокому КПД будет многогратно превосходить другие типы автомобилей), но и затраты энергии, необходимые для переработки исходного сырья, доставки энергоносителя и заправки автомобиля.

Методика расчетов.

Для сравнения возьмем автомобили Honda различных типов двигательных установок, один из самых экономичных дизелей — VW Jetta Diesel, и спортивный(!) электромобиль Tesla Roadster. Для сравнения выбраны малолитражные автомобили не сильно различающиеся по весу со спортивным электромобилем. Почему выбран именно спортивный вариант электромобиля? — Потому что мы все знаем «прожорливость» спортивных автомобилей и, таким образом, выбрав Tesla Roadster для сравнения, даем фору другим участникам нашего исследования.

Поскольку электромобиль в настоящее время является, в основном, средством внутригородской коммуникации, сравнивать будем расход энергии на передвижение в смешанном цикле. Для всех автомобилей были выбраны минимальные цифры расхода топлива (таким образом в нашем исследовании участвуют самые экономичные двигателя из имеющихся в данной линейке версий автомобиля).

Читать еще:  Двигатель 2ct датчик температуры

Суммарная эффективность переработки, доставки и заправки взята из статьи: «The 21st Century Electric Car» by Martin Eberhard and Marc Tarpenning, Tesla Motors Inc. Wednesday, July 19, 2006.

Теплота сгорания различных видов топлива взята из книги: «А.С. Енохович. Справочник по физике и технике. Москва, 1989». Для бензина теплота сгорания принята 30.8 Мдж/л, для дизтоплива — 36,3 МДж/л, водород 120 МДж/кг, природный газ — 45 МДж/кг.

Для водородных топливных элементов получение водорода принято, исходя из наиболее недорогой технологии производства — путем окисления метана природного газа парами воды эффективность данного метода около 61% (на весь процесс от добычи природного газа до заправки в бак автомобиля). Хочу отметить, что в современных установках по электролизу воды КПД процесса составляет чуть более 60%, так что критиков предыдущего метода получения водорода прошу не беспокоиться.

Электроэнергию для зарядки электромобиля можно получить на атомных электростанциях или из возобновляемых источников (при помощи солнечных батарей, гидро- или ветроэлектростанций). Однако трудно рассчитать эффективность этих методов получения электроэнергии, поэтому для рассчетов взята электроэнергия, производимая на ТЭЦ при сжигании природного газа.

Результаты сравнения

Данные расчетов объединены в следующую таблицу:

Сравнительная таблица энергоэффективности различных типов автомобилей
ТехнологияАвтомобильИсходный источник энергииЭффективность переработки, доставки и заправки (суммарно)Расстояние, проходимое на единицу топливаЭнергетическая эффективность автомобиляПолная энергетическая эффективность
Двигатель на природном газеHonda CNGПриродный газ86,0%17,5 км/кг0,39 км/МДж0,32 км/МДж
Водородные топливные элементыHonda FCXПриродный газ61,0%84 км/кг0,7 км/МДж0,43 км/МДж
Дизельный двигательVW Jetta DieselНефть90,1%17,2 км/л0,47 км/МДж0,42 км/МДж
Бензиновый двигательHonda Civic VXНефть81,7%14,2 км/л0,46 км/МДж0,38 км/МДж
Гибридный автомобиль (Бензин/Электро)Honda Civic HybridНефть81,7%17,3 км/л0,56 км/МДж0,46 км/МДж
ЭлектроTesla RoadsterПриродный газ52,5%151 Вт*ч/км1,84 км/МДж0,97 км/МДж

Выводы

Уфф. После длительных и нудных объяснений методики расчетов, и приведения результатов, можно переходить к самому интересному — извлечению выводов из имеющейся информации.

Несмотря на довольно жесткую методику рассчетов можно видеть, что суммарная энергоэффективность электромобиля в 2 раза выше ближайших конкурентов — гибридных автомобилей и автомобилей на водородных топливных элементах.

Автомобили с водородными топливными элементами оказались далеко не так хороши, как их рекламируют и активно продвигают. Эффективность самого водородомобиля достаточно высока (0,7 км/МДж — второй результат после электромобиля). Однако ущербность данной технологии показывает суммарная энергоэффективность, сравнимая с эффективностью дизеля при несоизмеримо большей стоимости и сложности.

Энергетическая эффективность самого электромобиля недостижимо высока (1,84 км/МДж) — в этом виноват высокий коэффициент полезного действия электроустановки. Расчеты навевают сомнения в заявленом КПД автомобилей с двигателями внутреннего сгорания — мне неоднократно встречались заявления, что КПД дизельного двигателя достигает 40%, что позволяет говорить о безперспективности электромобилей. Безперспективности из-за того, что суммарная мощность автомобилей превышает суммарную мощность электростанций, и при замене авто- на электро электроэнергии просто не хватит. Возможно, на оптимальных оборотах дизель и имеет 40% КПД, однако, если брать реальные условия, КПД дизеля не дотягивает до 20% (иначе у электромобиля получилось бы КПД 160% — вечный двигатель, однако). Так что для питания электромобилей потребуется в 4 раза меньше энергии при полном замене современного парка автомобилей. Поскольку массовый современный электромобиль — средство внутригородской коммуникации, то об увеличении количества электростанций говорить не приходится. Наоборот, электромобили могут стать важным элементом энергосистемы мира, сглаживая ночное падение потребления электроэнергии.

Надеюсь, читатель почерпнул немного полезных сведений о современном мире транспорта. В публикации затронуто много спорных моментов, методика сравнения достаточно приблизительна. Через пару недель я наконец-то выхожу в долгожданный отпуск. Надеюсь, у меня появится несколько свободных часов, чтобы написать калькулятор эффективности различных видов транспорта. Тогда любой желающий сможет путем собственных расчетов подтвердить (или опровергнуть:) вышеизложенные выводы.

В ЕС разрабатывают новый уровень энергоэффективности электродвигатей IE5

В настоящее время в ЕС разрабатывается ещё один уровень энергоэффективности электродвигателй – IE5, который, возможно, уже в недалёкой перспективе сменит категорию IE4 «суперпремиум».

В «Справочном сценарии ЕС до 2050 г.», опубликованном в прошлом году Еврокомиссией, отмечается, что европейские требования по энергоэффективности будут ужесточаться. Связано это с несколькими факторами.

Во-первых, ожидается падение общего уровня энергопроизводства. При этом сильно возрастёт доля возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе: с 21% в 2020 году до 24% – в 2030 году и 31% – в 2050-м. Это в свою очередь потребует снижения числа энергоёмких потребителей, особенно не связанных с промышленностью (то есть в основном речь идёт о ЖКХ и аграрном секторе).

Во-вторых, планируется рост издержек в энергетической отрасли, связанных с прогнозируемым в ближайшей перспективе повышением цен на ископаемое топливо. Они стабилизируются не раньше 2030 г. Предполагается, что в связи с этими факторами общие затраты на энергосистемы увеличатся примерно до 12,3% ВВП ЕС к 2020 году. Как следствие, средние розничные цены на электроэнергию будут неуклонно повышаться – до 18% (по сравнению с уровнем 2010 года) к 2030-му. В период 2030 –2040 годов рост стабилизируется на 20% ежегодно.

Для достижения заявленных в прогнозе целей единственным способом является сокращение электропотребления, причём без последствий для роста промышленности и других производящих отраслей. Очевидным значительным резервом такого снижения была и остаётся энергоэффективность применяемого электрооборудования, главным образом – электродвигателей.

По различным оценкам, именно на долю моторов приходится до 46% от общемирового потребления электроэнергии. 70% от этого количества «съедают» двигатели промышленного назначения (до 80% — асинхронные моторы). При этом усреднённый КПД электродвигателей составляет около 70%. Очевидно, что повышение доли энергоэффективного оборудования, выведение из технологических схем устаревших моделей и разработка новых конструктивных решений помогут заметно сократить энергозатраты.

Чтобы стимулировать и гармонизировать этот процесс, Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission; IEC, МЭК) в 2014 году предложила ввести обновлённую систему классификации электродвигателей по уровню энергоэффективности. Это добровольный стандарт, принятый на основе консенсуса интересов производителей и потребителей разных стран.

Стандарт IEC 60034-30-1 ed1.0:2014 «Электрические машины вращательного действия – Часть 30-1: Классы эффективности электродвигателей переменного тока с питанием от сети (код IE)» принят взамен прежней редакции от 2008 года.

Настоящий стандарт распределяет электродвигатели по КПД на четыре класса:

  • IE1 – стандартная энергоэффективность (Standard);
  • IE2 – высокая энергоэффективность (High);
  • IE3 – энергоэффективность уровня «премиум» (Premium);
  • IE4 – энергоэффективность уровня «суперпремиум» (Super Premium).

В настоящее время разрабатывается ещё один уровень энергоэффективности – IE5, который, возможно, уже в недалёкой перспективе сменит категорию «суперпремиум».

Классификация позволяет регуляторам принявших стандарт стран определять минимальные требования к уровню энергоэффективности при составлении норм и правил по энергопотреблению. Например, в ЕС с января 2015 года все двигатели мощностью от 7,5 до 375 кВт должны быть классом не ниже IE3, а двигатели IE2 допускаются только с устройствами частотной регулировки.

С января 2017 года уже все двигатели мощностью от 0,75 до 375 кВт должны быть классом не ниже IE3 (ограничения для IE2 продолжают действовать). Россия также присоединилась к решению МЭК и разработала на основе предложенной классификации свой стандарт – ГОСТ IEC 60034-1-2014 «Машины электрические вращающиеся». На практике в странах ЕС к настоящему моменту уже превалируют электродвигатели класса IE3, а производители активно выпускают на рынок моторы IE4, хотя регламенты для класса Super Premium ещё находятся в стадии утверждения в МЭК.

Для наиболее распространённых асинхронных двигателей основной проблемой дальнейшего увеличения энергоэффективности стал практически достигнутый конструктивный предел уменьшения потерь при использовании апробированных технических решений и материалов. То есть в настоящий момент возможность повышения КПД таких электродвигателей класса IE4 связана с перекомпоновкой и экстенсивным улучшением (использованием большего количества меди и стали, изменением конструкции ротора). Однако снижение потерь таким образом ведёт к увеличению массогабаритных параметров двигателя и, как следствие, повышению цены и усложнению монтажа.

Поэтому ведущие производители в настоящий момент развивают альтернативные, но зарекомендовавшие себя технологии. К ним относятся, например, синхронные двигатели на постоянных магнитах. Потенциально такое решение способно обеспечить наибольшую энергоэффективность при сохранении компактности и небольшого веса двигателя. Этому способствует и активное улучшение технических характеристик магнитов на основе редкоземельных металлов. Скорее всего, электродвигатели этой конструкции и станут основой нового класса энергоэффективности.

Синхронные двигатели на постоянных магнитах, которые можно отнести к классу выше, чем IE4, и маркировать, как IE5, уже появились на мировом рынке. Их выпускает компания известная датская компания, ведущий мировой производитель насосного оборудования.

Новые электродвигатели, которые будут устанавливаться на большинстве промышленных моделей компании, имеют более высокие характеристики, чем класс IE4. Этого удалось добиться благодаря улучшению микропроцессорных составляющих встроенного частотного преобразователя мотора, уменьшению потерь в обмотке статора, пластинах статора и ротора, а также сведению к минимуму потерь при прохождении тока через пазы и контактные кольца ротора и на трение в подшипниках.

Последние новости

Обязательную установку «умных» счетчиков могут отложить
Период нештрафуемой установки традиционных приборов учета вместо «умных» счетчиков может быть продлен до 1 января 2024 года. Об этом в ходе брифинга журналистам сообщил заместитель министра энергетики РФ Павел Сниккарс. По словам замминистра, штрафные санкции фактически уже были приостановлены по результатам совещания в правительстве, в .

Минэкономразвития заявило о планах снижения выбросов за счёт лесов и болот
Минэкономразвития РФ решило не включать обязательную плату за выбросы CO2 в базовый сценарий Стратегии низкоуглеродного развития до 2050 года. По мнению министерства, стране удастся добиться снижения нетто-эмиссии парниковых газов на 25% от уровня 2019 года в основном за счет их поглощения лесами и болотами. Сокращение выбросов «искусственным» .

Россия начала готовиться к переходу на альтернативные источники энергии
В июле 2021 года Евросоюз объявил о предстоящем введении, так называемого, углеродного налога на импортные товары с «углеродным следом». Когда налог будет взыматься полностью, российские поставщики железа, стали, алюминия и удобрений вынуждены будут платить Евросоюзу порядка 1,1 млрд евро в год. Большие надежды теперь возлагаются на газовые .

Ресурсы «зеленой» и углеводородной энергетики предложили комбинировать в едином комплексе
Учёные Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали модели и методы работы энергокомплекса, который будет работать при комбинировании ресурсов альтернативной и углеводородной энергетики, используя при этом потенциал газов, накопленных на полигоне отходов большого промышленного города. Результаты исследования, включая схемы интеграции .

Мусоросжигающие ТЭС смогут не возвращать 13 млрд рублей госсубсидий
Правительство РФ предложило не изымать госсубсидии в размере 12,7 млрд рублей из выручки за поставку мощности с пяти пилотных мусоросжигающих тепловых электростанций (МТЭС), которые «дочка» госкорпорации Ростех «РТ-Инвест» строит в Московской области и Татарстане. Об этом стало известно по результату совещания у вице-премьера РФ Александра Новака .

ФАС РФ отменила санкции для энергосбытовой компании в Алтайском крае
Антимонопольное ведомство вынесло решение о сокращении зоны деятельности поставщика электроэнергии после выявления нарушения антимонопольного законодательства региональным Управлением Алтайского края по государственному регулированию цен и тарифов. Как установила ФАС, регуляторный орган необоснованно препятствовал деятельности гарантирующего поставщика .

В Бурятии объекты тепло- и энергоснабжения построят за счет инфраструктурных кредитов
В республиканском Минстрое готовят перечень объектов, которые построят за счет инфраструктурных кредитов. После одобрения этого перечня на трехсторонней комиссии Правительство России должно выделить региону кредит в 2,9 миллиардов рублей на строительство инфраструктурных проектов. Кредит из федеральной казны регион получит на 15 лет под 3 процента годовых. .

Индивидуальное отопление узаконили
Жильцы большинства многоквартирных домов (МКД) получили право оплачивать отопление по показаниям индивидуальных (квартирных) приборов учета (ИПУ). Новые правила, подписанные премьер-министром России Михаилом Мишустиным, вступили в силу 10 августа (Постановление Правительства РФ от 31.07.2021 г. № 1295 «О внесении изменений в правила предоставления .

Президент России поручил проработать строительство новых ГЭС в Приамурье
По итогам совещания по ситуации с паводками и пожарами в субъектах Российской Федерации и ходе ликвидации их последствий, состоявшегося 6 августа, президент России Владимир Путин дал поручение проработать вопрос о возможности строительства ГЭС в бассейне реки Амур. В тексте, опубликованном на сайте Кремля, указано: «Правительству Российской Федерации .

В отдаленных северных районах построят малые АЭС
В Минэнерго России сообщили о проведении актуализации генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2040 г. Помимо прочих, в схеме указаны малые атомные электростанции (АЭС), которые, как считают в министерстве, способны обеспечить энергоснабжение труднодоступных и удалённых районов страны. Большинство таких территорий находятся на Крайнем .

Верховный Суд РФ определил, что является нарушением ценообразования в электроэнергетике
Согласно определению ВС РФ от 16.08.2021 г. № 307-ЭС21-4959 (по делу № А05-14143/2019), непредставление ТСЖ в адрес гарантирующего поставщика сведений о показаниях индивидуального прибора учета (ИПУ) в МКД (что повлекло за собой определение объемов потребления электроэнергии по нормативу и необходимость оплаты энергии в завышенном размере) не является .

Сумма долгов по ЖКХ не снижается в течении нескольких лет
Общая сумма долгов за жилищно-коммунальные услуги, находившихся на взыскании у приставов в первом полугодии, составила более 120 млрд рублей. Об этом говорится в статистических материалах Федеральной службы судебных приставов (ФССП) России. Всего в первом полугодии с учетом остатков от предыдущих лет у приставов находилось на исполнении свыше 5,3 млн .

Светлана Разворотнева предложила ввести пакеты услуг управления многоквартирными домами
Советник мэра Москвы по ЖКХ Светлана Разворотнева предлагает ввести пакеты услуг управления МКД – «эконом», «комфорт», «премиум». По ее словам, такие пакеты должны быть просчитаны и сформированы, чтобы у собственников был выбор: «Считаю, что надо предельно формализовать все документы, в том числе принятие .

Минстрой предлагает сделать работу Фонда ЖКХ бессрочной
Минстрой подготовил изменения в закон о Фонде содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства (Фонде ЖКХ), предусматривающие возможность продления срока деятельности организации после 1 января 2026 г. Соответствующий законопроект опубликован на портале проектов нормативных правовых актов. «Законопроектом предлагается .

Древесные отходы могут стать альтернативным источником энергии для Карелии
Республика Карелия должна отказаться от использования мазута для отапливания зданий, так как для приграничного региона тема углеродных выбросов крайне важна. В качестве альтернативного источника энергии могут использоваться древесные отходы, сообщил губернатор региона Артур Парфенчиков на встрече с уполномоченным при президенте РФ по защите прав .

Антимонопольная служба скорректировала статотчётность для энергетиков
Утвержден перечень государственной статистической отчетности, представляемой в ФАС России организациями, осуществляющими деятельность в сфере регулируемого ценообразования в электроэнергетике. ФАС России издала приказ от 03.08.2021 № 782/21 «О системе отчетности, представляемой в Федеральную антимонопольную службу организациями, осуществляющими .

Стоимость теплоснабжения в многоквартирных домах начнут рассчитывать по-новому
Министерство строительства и ЖКХ России предлагает учитывать тип производства горячей воды при расчете нормативной стоимости. Таким образом, удастся добиться уравнивания трат жильцов многоквартирных домов, оплачивающих централизованное теплоснабжение, и трат собственников домов, где воду нагревают с помощью своих теплопунктов. С проектом ПП РФ от 5 .

Председатель ТСЖ привлечен к субсидиарной ответственности за тепловые долги
Арбитражный суд Саратовской области вынес решение о привлечении к субсидиарной ответственности бывшего председателя ТСЖ «Солнечное-2001», в отношении которого ранее Саратовский филиал «Т Плюс» инициировал процедуру банкротства из-за систематических неплатежей за тепловую энергию. В порядке субсидиарной ответственности решением суда с экс-руководителя .

Голубой водород оказался «грязнее» ископаемого топлива — он создаёт больше парниковых выбросов, чем сжигание газа и угля
Учёные Корнеллского и Стэнфордского университетов изучили производство голубого водорода и пришли к выводу, что этот процесс создаёт больше вклада в парниковый эффект, чем прямое сжигание газа, нефти и угля в качестве топлива. Исследователи сообщили об этом в рецензируемом журнале Energy Science & Engineering. Водород позиционируют как экологически .

В Чебоксарах ПАО «Т Плюс» принимает клиентов и сотрудников МУП «Теплосеть» и начинает с чистого листа
С 1 августа 2021 года начало действовать концессионное соглашение между Чувашской Республикой и ПАО «Т Плюс». По соглашению концессионеру передается 48 котельных, в том числе 4 угольных в Заволжской части города, 39 ЦТП, насосных станций, камер смешения и 686 км тепловых сетей. ПАО «Т Плюс», в свою очередь, намерено вложить .

Вычисляем энергоэффективность: в России на один автомобильный документ станет больше

Соответствующий ГОСТ вступит в силу весной следующего года. Согласно ему, потребителей необходимо информировать о показателях энергоэффективности машин.

Сейчас в состав сопроводительной документации на автомобиль входят паспорт транспортного средства (либо бумажный, либо электронный ПТС), сервисная книжка и руководство по эксплуатации. Однако уже в следующем году этот список станет шире.

Автопроизводители на добровольной основе начнут выдавать новые сопровождающие документы для машин, выпускаемых в обращение в России. Изменения коснутся «легковушек» и грузовых автомобилей массой до 3,5 т. Новый госстандарт, расширяющий список автодокументов, начнёт действовать 31 марта 2020 года.

Согласно этому ГОСТу, новые автомобили могут получить так называемую «этикетку энергоэффективности» транспортного средства (подобные используют для бытовой техники). В ней будет указано, сколько энергии и топлива потребляет определённый автомобиль. Речь идёт о расходе бензина, дизельного топлива, нефтяного или природного газа на 100 километров пути. В этой же этикетке напишут, сколько машина выделяет углекислого газа.

По данным RT, норма коснётся и электромобилей: в новом сопроводительном документе уточнят, сколько электроэнергии потребляет «розеточный» автомобиль, а также разместят информацию о том, какой у него запас хода на одной зарядке (по какому циклу будут вести расчёт, пока не ясно).

Всего будет 7 основных классов энергоэффективности для автомобилей. Самым высоким станет А++, его присвоят машинам с нулевыми выбросами углекислого газа. Под класс А попадут ТС с выхлопами до 50 г/км, под класс В – машины с показателем от 51 до 95 г/км, под класс С – от 96 до 120 г/км. Самым низким классом станет G (выбросы CO2 превышают 221 г/км).

В новом ГОСТе указано, что с весны 2020 года этикетка энергоэффективности войдёт в комплект сопроводительных документов, которые прилагаются к машине при её «продаже и демонстрации».

Отметим, этикетка энергоэффективности не нужна тем легковым и грузовым автомобилям массой 3,5 т, объём производства которых составляет менее 2 тыс. экземпляров в год.

В Росстандарте считают, что новая этикетка поможет получить российскую статистику по выбросам углекислого газа в атмосферу. По мнению ведомства, это позволит стране разработать собственные шаги по регулированию вредных выбросов. Отметим, в Европе постепенно всё сильнее и сильнее ужесточают эконормы, тогда как в России подобными вопросами власти озабочены меньше. К примеру, когда во многих странах отзывали автомобили с «дизелями» концерна VW, которые использовали специальное ПО, скрывающее реальный объём выхлопов, в РФ заявили, что даже реальный показатель проходит по «нашим» стандартам (хотя автомобили, по желанию производителя, отправили на сервис и в России).

Как сообщает «РГ» со ссылкой на первого зампреда комитета ГД по госстроительству и законодательству Вячеслава Лысакова, информация об объёме выбросов углекислого газа, потреблении топлива и экологическом классе указывается в сервисной книжке автомобиля. Он выразил надежду на то, что нововведение не повлечёт за собой подорожания машин, так как затраты на этикетку «абсолютно ничтожны».

Напомним, в конце лета текущего года сообщалось о том, что машины в России могут подорожать из-за перехода на электронные ПТС. Дело в том, что изначально власти планировали ввести субсидии для российских производителей (чтобы покрыть расходы, связанные с ранним переходом на электронные паспорта). Однако срок снова был перенесён, тем временем многие компании в РФ уже перешли на ЭПТС.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector