Упущенная выгода, или Неэффективная борьба за энергоэффективность предприятия

За последние пару лет термин "энергоэффективность" стал модным рекламным словцом, которое все чаще мелькает в рекламных роликах, названиях продуктов и компаний. И это печально, ведь вместо решения проблемы происходит ее стремительное забалтывание. Из хороших новостей - за последнее десятилетие последовательно происходило ужесточение нормативных требований к сопротивлению теплопередаче для ограждающих конструкций зданий. Но это лишь частичное решение проблемы и только для вновь строящихся зданий. Появились и постепенно растут мощности альтернативных и возобновляемых источников энергии, но их доля в общем объеме потребления пока достаточно мала. Других хороших новостей на эту тему практически нет. А жизнь заставляет становиться энергоэффективными…

Со стороны государства данным вопросом занимается Государственное агентство по энергоэффективности и энергосбережению. Замечательным примером деятельности государства на этом поприще было знаменитое заявление теперь уже экс-премьера - г-н Яценюк призвал предприятия Украины переходить на отопление электричеством. Не прошло и 10 дней, еще не успели опуститься удивленно взлетевшие вверх брови специалистов, как по всей стране на предприятия массово стали приходить представители электрических сетей с предписаниями сократить потребление электроэнергии вдвое. Причем даже не в часы пикового потребления электроэнергии, а круглосуточно. И только угрозы остановки предприятий и массовых увольнений отбили выпад энергетиков.

Кроме государственных чиновников вопросами энергоэффективности занимаются также несколько десятков общественных ассоциаций и союзов. В этот околоэнергетический клуб входят как отдельные специалисты, так и профильные энергосервисные компании. Среди членов ассоциаций и комитетов несложно обнаружить основные энергогенерирующие и энергопродающие компании страны. Это еще не "Пчелы против меда", но почти "Наркодилеры за умеренное потребление наркотиков".

Зато не заметно в этом обществе конечных потребителей энергоносителей - владельцев, руководителей и главных инженеров промышленных предприятий. То есть продавцов и регуляторов мы видим, а сами покупатели, оплачивающие все это великолепие, где-то потерялись.

Но эта, казалось бы, нелогичная ситуация имеет под собой вполне объективные причины. Как показывает практика, большинство руководителей предприятий, с которыми мне приходилось встречаться, будучи замечательными специалистами каждый в своей области, не имеют системного понимания проблематики эффективного энергопотребления и недооценивают масштаб экономических потерь из-за низкой энергоэффективности предприятий либо ориентируются на расхожие шаблонные решения. И, соответственно, не уделяют достаточного внимания данному вопросу.

Ключ к проблеме

Причины избыточного потребления энергоносителей в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве общие. Обе отрасли проектировались и строились в рамках уже устаревших принципов избыточной централизации и безнадежно устаревших на сегодняшний день нормативов, которые, в свою очередь, формировались в эпоху товарного дефицита, но дешевых энергоносителей. Так, например, если 30-50 лет назад приемлемым считалось тепловое сопротивление наружной стены здания толщиной 30/40 см бетона/кирпича, то современные нормы оперируют показателями, эквивалентными более чем четырехкратной толщине такой стены.

Соответственно, дальше мы с огорчением узнаем, что даже в соседней Польше потребление энергоносителей на единицу продукции в среднем в три раза меньше нашего и понимаем, что, видимо, необходимо что-то срочно предпринимать.

Начнем с рассмотрения вопросов проведения энергоаудита и разработки энергоэффективных мероприятий (ЭЭМ). В вопросах энергоаудита и ЭЭМ на сегодняшний день нет сформировавшихся единых стандартов и правил. Понимание необходимого набора действий колеблется в диапазоне от "давайте посмотрим на наше здание в тепловизор" и "давайте поменяем наш котел на твердотопливный" до частичного или полного перехода на электрическое отопление и внедрение сложных систем электронного контроля и управления расходом энергоносителей. Все эти решения сами по себе не являются ни безусловно плохими, ни безусловно хорошими, но в любом случае требуют предварительного тщательного анализа и комплекса как инженерных, так и экономических расчетов.

И это, на мой взгляд, является ключевой проблемой.

Большинству руководителей предприятий, с которыми приходилось общаться, решение задач повышения энергоэффективности видится в ключе концепции известной сказки "Красная шапочка", где все накопившиеся по мере развития сюжета проблемы главных героев (за исключением нехорошего волка) могут быть удачно разрешены одним ловким ударом топора зашедших на шум квалифицированных дровосеков.

Реальность же решения таких задач лежит, скорее, в плоскости фабулы сказки "Три поросенка", где успешное решение возникших задач и проблем опирается на квалификацию, системный подход, упорство и предусмотрительность Нуф-Нуфа.

Давайте рассмотрим основные шаги и ошибки, подстерегающие на этом пути.

Осознать ситуацию

Представим себе стандартное постсоветское предприятие. Набор типовых промышленных цехов и административных зданий, построенных до 1991 г. Добавим к этому более чем 30-летний износ как самих зданий (кровля "затекает", видавшее виды остекление, облезший фасад), так и износ инженерных сетей. Старые котельные и теплотрассы, потерявшие большую часть теплоизоляции, латаные паропроводы. Еле живые или уже демонтированные системы вентиляции. К этому добавим несколько смен владельцев, дробление целостных комплексов на отдельные независимые цеха-предприятия, смены профиля производств на новые с абсолютно иными потребностями и характеристиками. Вся исходная проектная документация частично либо полностью утеряна. Плюс за последние 20 лет, как правило, кто-то что-то переделывал и не оставил после себя никаких документальных следов, так сказать, "хозспособом". Итог очевиден - близкий к критическому износ зданий и инженерных сетей, разбалансированные инженерные сети с нарастающими потерями при эксплуатации.

Сюда же добавим, что службы эксплуатации, зачастую не обладая узкоспециализированной квалификацией проектантов-разработчиков, вмешиваясь реконструкциями в работу тех или иных инженерных систем, сами не осознают всех последствий своих решений. Тем более об этом не осведомлено высшее руководство. Усугубляется это тем, что финансирование выделяется только тогда, когда что-то уже сломалось.

Зачастую даже при реконструкции такие предприятия подбирают и закупают бывшие в употреблении станки или оборудование, демонтированные из "родных" производственных линий где-нибудь в Европе или Китае. Их пытаются состыковать с остальным производственным оборудованием "по месту". Но такая практика зачастую приводит к разбалансировке работы инженерных систем предприятия.

Пример 1

При монтаже силами собственных служб не совсем корректно подобранной системы аспирации (удаления опилок) в цеху деревообрабатывающего предприятия была выполнена ее модернизация и переналадка, в результате которой не удалось добиться полной очистки потока воздуха от опилок. Систему удалось запустить только в "летнем" режиме, т.е. очищенный воздух в цех не возвращался (в отличие от "зимнего" режима работы, когда очищенный воздух возвращается в цех). В результате работы системы аспирации зимой в летнем режиме сложилась следующая ситуация. Все отопление цехов и зданий данного предприятия (включая камеры сушки древесины) обеспечивалось тремя котлами суммарной тепловой мощностью 3,4 МВт, а одна некорректно работающая система аспирации, не возвращавшая зимой нагретый воздух в помещение цеха, выбрасывала на улицу тепло в количестве, эквивалентном работе дополнительного котла мощностью 1,2 МВт (или самосвал дров каждый морозный зимний день).

Перенастройка работы системы аспирации и перевод ее зимой в правильный режим работы позволил предприятию сократить расход опилок в твердотопливных котлах на треть.

Свести баланс

Принятие несистемных импульсных решений, которые вроде бы лежат на поверхности или находятся в русле сложившихся трендов "общественного мнения", зачастую оказывается далеко не самым удачным и эффективным вариантом инвестиций.

Пример 2

При реконструкции крупного АТП одним из приоритетных шагов была обозначена замена четырех стареньких водогрейных котлов НИИСТУ-5 в котельной предприятия на аналогичные по мощности новые и современные. Бюджет мероприятия - более 100 тыс. долл. При этом продавцы ловко оперировали цифрами, декларируя КПД новых котлов не менее 94% против 72% у старых, забывая при этом уточнить, что речь о КПД - при работе на твердом топливе, а при работе на природном газе (что имело место быть) их КПД составляет терпимые 86%.

Договор был уже почти подписан, однако владельцев предприятия удалось убедить повременить с решением, обратив их внимание на следующие моменты.

Во-первых, котельная является частью единой системы теплоснабжения, состоящей из разбросанных по территории АТП десятка достаточно запущенных на тот момент зданий (советской постройки, начиная с 60-х) и изношенных протяженных теплотрасс (с течами, муфтами, нерабочими задвижками и поврежденной теплоизоляции). Начинать реконструкцию этой системы с простой замены источника тепла (пусть даже на самый-самый эффективный) было бы ошибочным решением, т.к. все великолепие нового источника тепла ушло бы большей частью на отопление прилегающего к зданиям и теплотрассам атмосферного воздуха.

Во-вторых, мощность котельной проектировалась не только с учетом отопления цехов, но и с расчетом на технологию, в том числе - на подогрев зимой горячей водой двигателей старых МАЗов. На момент начала реконструкции вместо МАЗов предприятие уже использовало импортные седельные тягачи, которые не нуждались в такой экзотической опции. Также реконструкция предполагала утепление зданий предприятия. Соответственно, общая потребность в тепловой мощности котлов явно нуждалась в перерасчете и корректировке.

В итоге был заказан новый тепловой расчет для всего комплекса зданий и технико-экономическое обоснование для выбора из возможных вариантов организации системы теплоснабжения предприятия. Расчеты показали, что эффективней выполнить децентрализацию системы отопления, разбив здания на несколько групп с отдельными небольшими источниками тепла (топочными), что и было реализовано. Котлы НИИСТУ-5 продолжили свою работу, отапливая оставшиеся несколько ближайших к котельной цехов до полного завершения реконструкции комплекса.

Это одна из наиболее часто встречающихся ошибок для промышленных предприятий - попытка решить все проблемы за счет модернизации генерирующих источников (активной части энергобаланса предприятия) без предварительного анализа и максимального сокращения пассивной части баланса, например утепления зданий, модернизации работы систем отопления и вентиляции, снижения потребления электроэнергии.

Поэтому крайне важно, приступая к разработке любого набора ЭЭМ, составить общий энергетический баланс предприятия (ОЭБП). Для этого обследовать:

- имеющиеся (доступные) внешние источники электричества и тепла;

- все имеющиеся внутренние источники генерации тепла (горячей воды, пара), электричества;

- все имеющиеся внутренние источники генерации холода (как отдельная опция, которая, однако, тесно связана с общим энергетическим балансом);

- состояние и выполнить тепловой расчет для всех зданий предприятия;

- состояние и определить потери для наружных инженерных сетей внутри территории предприятия;

- состояние и определить технические характеристики внутренних инженерных сетей для всех зданий предприятия.

Наличие ОЭБП предприятия позволяет охватить всю ситуацию с получением и расходом энергоносителей по предприятию в целом и позволяет обнаружить наиболее явные ошибки и проблемы. Лишь после составления и анализа полного энергетического баланса предприятия переходят к разработке набора ЭЭМ.

Просчет вариантов

Основная ошибка на этом этапе - принятие шаблонных решений, не опирающихся на инженерные и экономические расчеты. Алгоритм прост.

Первый шаг - составление перечня всех возможных ЭЭМ. Предварительный подробный анализ составленного ранее ОЭБП будет серьезным подспорьем в этой работе, т.к. позволит заметить места наиболее нерационального использования энергоносителей.

При этом важно, чтобы привлеченные специалисты работали в тесном контакте с главным инженером и главным технологом предприятия, т.к. необходимо, чтобы привлеченные специалисты как можно детальнее вникли в нюансы технологии производства обследуемого предприятия.

Второй шаг - расчет эффективности каждого ЭЭМ, выраженной в ваттах и гривнях, составление смет на выполнение каждого ЭЭМ и расчет итоговой экономической эффективности (срока окупаемости) каждого предполагаемого энергоэффективного мероприятия.

Опыт показывает, что даже квалифицированные специалисты при детальном визуальном обследовании предприятия не всегда могут точно определить среди обнаруженного набора проблемных мест, наносящих больший ущерб предприятию, устранение которых обеспечит максимальный экономический эффект. Поэтому все предположения необходимо проверять расчетами.

Результатом работы на данном этапе должен стать перечень предлагаемых ЭЭМ, желательно оформленный в виде таблицы, где напротив каждой позиции указаны эффективность в ваттах, экономия в денежном выражении, сметная стоимость внедрения и срок окупаемости.

Также желательно прописать логические взаимосвязи между различными ЭЭМ и сформировать их в виде нескольких предлагаемых наборов на выбор для дальнейшего обсуждения и реализации - в зависимости, например, от текущих финансовых возможностей предприятия. Так, замена традиционного конвективного отопления цеха на более дорогостоящее лучистое не только позволит вдвое сократить требуемое для отопления количество тепла, но и сэкономить на работах по утеплению фасада, которое в данном случае не будет столь критично, как при отоплении цеха регистрами (радиаторами). Соответственно, эти мероприятия, скорее всего, окажутся в разных наборах ЭЭМ.

Ложные ожидания

На этом этапе руководители предприятий сталкиваются, как правило, с несоответствием своих ожиданий цифрам, которые они увидят в полученном отчете.

Зачастую традиционные ожидания от внедрения ЭЭМ укладываются в обнадеживающую формулу простых и быстрых результатов вроде "Дерни за веревочку - дверка и откроется!". Реальные же расчеты готовят к кропотливой работе и долгосрочным инвестициям. А если вдруг расчеты показали, что малыми деньгами в быстрые сроки можно получить умопомрачительный эффект, то, скорее всего, состояние дел с рациональным использованием энергоресурсов на предприятии более чем плачевное.

Несомненно, можно и нужно применять на предприятии простейшие административные ЭЭМ: повесить термометры в ключевых точках и отрегулировать температуру в помещениях на нижней допустимой границе в рабочее время; в ручном режиме переводить отопление в дежурный режим за полчаса до конца рабочего дня и возвращать его в нормальный режим за час до начала работы. Также по возможности отключать вентиляцию, поставить доводчики на двери, вовремя гасить свет и т.п.

Внедрение соответствующей культуры эксплуатации зданий и инженерных систем дает свой позитивный эффект, но ресурс таких мероприятий несопоставим с экономическими результатами комплексных ЭЭМ, который может достигать 70%, например, для систем отопления и освещения.

Даже сроки окупаемости замены привычного люминесцентного освещения на современное светодиодное часто вызывает разочарование у руководителей предприятий, хотя они редко превышают три года. Что уже говорить об утеплении фасадов, срок окупаемости которых, как правило, превышает 10 лет.

Более того, расчеты традиционно показывают, что если в цеху есть, например, пусть старенькая и не самая эффективная, но нормально работающая система отопления, то срок окупаемости ее замены на новую (даже ощутимо более экономичную) может составить 8-12 лет. Другое дело, если обследование выявит серьезные проблемы в ее работе и необходимость реконструкции.

Резюме - приступая к разработке программы ЭЭМ, готовьтесь к кропотливой работе и долгосрочным взвешенным программам. И даже если сроки окупаемости выглядят очень пессимистично, это еще не приговор.

Изюм и бонусы

При рассмотрении и анализе программ ЭЭМ и принятии решения об их внедрении необходимо также взять во внимание суммарный комплексный эффект от ЭЭМ - он может оказаться гораздо интереснее, чем окупаемость одного отдельно взятого энергоэффективного мероприятия как такового.

Пример 3

Предприятие по выращиванию шампиньонов использует для обеспечения оптимальной температуры воздуха в производственных боксах наружные охлаждающие машины (чиллеры). При проработке возможных ЭЭМ расчеты показали, что замена изношенного утеплителя наружных холодопроводов (несмотря на их большую протяженность) даст экономию за счет снижения теплопотерь при транспортировке хладагента не более 3%. Исходя из стоимости качественного каучукового утеплителя и работ по устройству защитной окожушки период окупаемости данного ЭЭМ составит до двух десятков лет и, очевидно, само по себе такое энергоэффективное мероприятие следовало бы признать нецелесообразным.

Но температура в камерах по выращиванию шампиньонов не должна превышать 17°С, поскольку превышение этого рубежа даже на полградуса приводит к ощутимому падению урожая шампиньонов. Для обследуемого предприятия такая ситуация возникает в период летних температурных пиков, особенно в августе, когда имеющейся мощности чиллеров не хватает для компенсации избыточных теплопоступлений. Суммарный объем недополученной выгоды составляет в такие месяцы до нескольких сотен тысяч гривен. И если замена теплоизоляции холодопроводов не окупается в обозримой перспективе сама по себе, но выигранные дополнительные 3% производимого холода перекроют эти температурные пики, то суммарная окупаемость для рассматриваемого (казалось бы, безнадежного) ЭЭМ окажется в пределах двух-трех лет.

Поиск таких связанных эффектов является одной из самых интересных и перспективных задач при разработке и расчете программ энергоэффективных мероприятий.

Не повторять чужих ошибок

Не существует универсальных решений. В одном случае это будут тепловые насосы, в другом - лучистое отопление, в третьем - твердотопливные котлы, в четвертом - переналадка инженерных систем и утилизация технологического тепла, в пятом - утепление здания.

Если вы счастливый обладатель деревообрабатывающего производства, и у вас всегда есть качественная сухая древесная стружка (предварительно высушенная в специальных сушильных камерах), которая сразу из-под фрезы по пневмопроводам системы аспирации поступает прямо в сухой стационарный бункер, а оттуда шнеком по мере необходимости загружается прямо в топку котла, то у вас практически нет экономически оправданной альтернативы такому отоплению. Такой способ отопления окажется примерно в шесть раз дешевле работы газового котла. Теплотворная способность древесины (целлюлозы) не зависит от породы самой древесины, не зависит от того, опилки ли это, пеллеты или просто дрова. Теплотворная способность древесины определяется ее влажностью.

Но если вы бездумно закупите твердотопливный котел, а ваше производство размещено не в лесистой Житомирщине, а в степной Херсонщине, то вас, скорее всего, будет ждать разочарование. Пеллеты, которые вы примените, потому что в отличие от опилок их удобно перевозить транспортом, стоят в три-пять раз дороже опилок, хотя и обладают той же теплотворной способностью. Плюс (по мере популяризации твердотопливных котлов) на пеллеты растет спрос, плюс (как назло!) цена на них растает в отопительный сезон. Плюс большой бункер, транспортное плечо, кран для разгрузки биг-бэгов.

Итог - стоимость нового отопления, на которое возлагали столько надежд, вплотную приблизилась к стоимости газового отопления. Вопрос сроков окупаемости замены котельного оборудования откладывается на неопределенный период. А если глобальные мировые процессы неожиданно приведут к дальнейшему снижению цены природного газа, то новая система отопления окажется дороже той, от которой недавно отказались.

Нет незыблемых технологий на все времена. То, что было диковинно и дорого вчера, будет обыденным завтра. Помните это, принимая решения по модернизации предприятий. Постарайтесь не повторять типовых ошибок и ловушек шаблонных решений.