Energoefektivitāte rūpniecībā

Skolēna rokasgrāmata

Izdevums EN 0.1 - Septembris, 2009 Grāmatas atjaunoto versiju skatīt projekta IUSES mājas lapā www.iuses.eu Šo projektu finansējusi Eiropas Komisija. Šī publikācija atspoguļo autoru viedokli. Eiropas Komisija neuzņemas atbildību par publikācijā iekļauto informāciju un tās izmantošanu.

Autori: Tadhg Coakley (Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology ), Noel Duffy (Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology ), Sebastian Freiberger (Stenum), Johannes Fresner (Stenum), Jos Houben (University of Leoben), Hannes Kern (University of Leoben), Christina Krenn (Stenum), Colman McCarthy (Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology ), Harald Raupenstrauch (University of Leoben) Layout Fabio Tomasi (AREA Science Park) Tulkojums: Dr.paed. Anda Zeidmane Par rokasgrāmatu un projektu Šī rokasgrāmata izveidota projekta “Taupīga Enerģijas izmantošana skolā” (IUSES- Intelligent Use of Energy at school) ietvaros, kuru finansē Eiropas Komisijas programma "Intelligent En-ergy Europe". Projekta partneri: AREA Zinātnes parks (Itālija) CERTH (Grieķija), CIRCE (Spānija), Tīro tehnoloģiju centrs- Korkas Tehnoloģiju institūts (Īrija), Enviros s.r.o. (Čehija), IVAM UvA (Nīderlande), Jelgavas reģionālais Pieaugušo izglītības centrs (Latvija), Prioriterre (Francija), Zinātnes centrs Immaginario Scientifico (Itālija), Slovenski E-forum (Slovēnia), Stenum GmbH (Austrija), Bukarestes Universitāte “Politehnica” (Rumānija), Leobenes Universitāte (Austrija), Ruses Universitāte (Bulgārija) Autortiesības Grāmatas materiālus atļauts kopēt un pavairot, norādot atsauci uz grāmatas autoriem, projekta nosaukumu un Eiropas Komisijas programmu “Intelligent Energy Europe”. Grāmatu atļauts tulkot arī citās valodās, norādot atsauci un nosūtot tulkoto tekstu projekta koordinatoram (iuses@area.trieste.it), ievietošanai projekta IUSES mājas lapā.

I

II

1

SATURS IEVADS 3 1. NODAĻA: IEVADKURSS ENERĢIJĀ 5 Kas ir enerģija? 5 Ar enerģiju saistītās problēma 5 Enerģijas avoti 5 Enerģijas patēriņš 6 Enerģija un Jauda 9 Cilvēka enerģija 9 2. NODAĻA: ENERĢIJAS AVOTI 12 Ar neatjaunojamiem enerģijas avotiem (fosiliem kurināmiem un kodolenerģiju) saistītās problēmas 15 Atjaunojamā enerģija 16 Atjaunojamās enerģijas izmantošana rūpniecībā 17 3. NODAĻA: ENERĢIJAS PĀRVEIDOŠANA UN IZMANTOŠANA RŪPNIECĪBĀ 20 3.1 ENERĢIJAS PĀRVEIDOŠANA (ENERĢIJAS NESĒJI) 20 Enerģijas veidi un nesēji 20 Kurināmā ražošana 21 Elektroenerģijas ražošana 21 Gāzes turbīnas 22 Koģenerācijas stacija (termoelektrostacija) 23 Valsts enerģijas balanss un energointensitāte 25 3.2 ENERĢIJAS LIETOTĀJI RŪPNIECĪBĀ 28 Katlu darbības principi 28 Nosūces un pieplūdes ventilatori 32 Saspiests gaiss 34 Dzesēšanas un sildīšanas šķidrumi 37 Atsauces 38 4. NODAĻA: ENERGOVADĪBA 39 Energovadības sistēmas mērķi 40 Energovadības sistēmas elementi 41 Enerģētikas politika 42 Plānošana 43 Ieviešana un darbība 47 Audits 48 Vadības pārskats 49 Atsauces: 50 5. NODAĻA: SITUĀCIJAS IZPĒTE PAPĪRA RAŽOŠANAS RŪPNIECĪBĀ 51 Ievads 51 Papīra izmantošanas cikls 53 Papīra ražošanas izejvielas 54 Papīra ražošanas process 57

2

Papīra otrreizēja pārstrāde vai celulozes pielietojums 62 Papīra lokšņu ražošana 67 Atsauces 77

3

Ievads Enerģija ir visur. Tās ietekmē notiek viss, tā liek lietām darboties. Enerģija dod mums gaismu un siltumu. To izmanto ceļojumos, ēst gatavošanai, ēdiena saglabāšanai, kā arī pārtikas ražošanā. Par rokasgrāmatu Šī rokasgrāmata, “Enerģijas lietošana rūpniecībā” ir viena no grāmatām, kas ietverta mācību priekšmeta “Enerģijas saprātīga lietošana skolā” programmā. Tā ir domāta kā palīgs, lai apgūtu energoefektivitātes pamatprincipus un ir viena no trīs programmas rokasgrāmatām. Pārējās divas sauc “Enerģijas lietošana transportā” un “Enerģijas lietošana ēkās”. Rokasgrāmata iepazīstina ar enerģijas jēdzienu, tās darbības veidiem. Tiek izskaidroti dažādi termini, enerģijas dažādie avoti, enerģijas rašanās ,tās izmantošana, sevišķi rūpniecībā. Viens no šī priekšmeta un arī rokasgrāmatas mērķiem ir izskaidrot, kā mēs varam pilnveidot enerģiju, padarīt to tīrāku, ražot to no atjaunojamiem resursiem un kā mēs varam to labāk pārvaldīt, kā arī samazināt atkritumu/izmešu daudzumu. Kāda ir rokasgrāmatas struktūra Informācija šajā rokasgrāmatā ir sakārtota aizraujošā un interaktīvā veidā. Tajā atrodams ne tikai teksts, bet arī attēli, grafiki, definīcijas, padomi, tiek izcelti svarīgākie punkti utt. Grāmatā ietverti dažādi uzdevumi, aktivitātes, jautājumi, un citas lietas. Tagad iepazīstināsim ar katras nodaļas īsu apskatu.

1. nodaļa: Ievadkurss enerģijā Pirmā nodaļa sastāv no divām daļām un iepazīstina ar enerģijas jēdzienu un nozīmi. Tajā atrodamas definīcijas, enerģijas mērvienības un enerģijas nozīme. Tiek skaidrots jēdziens “ jauda”. Nodaļā tiek paskaidrots, ka rūpniecība un sabiedrība lielā mērā ir atkarīga no enerģijas, jo ar cilvēka enerģiju vien nepietiek. Enerģijas ražošana lielā apjomā izraisa apkārtējās vides problēmas, kā rezultātā izsīkst galvenie energoresursi.

2. nodaļa: Enerģijas avoti Otrā nodaļa pēta, no kurienes rodas enerģija. Galvenie enerģijas avoti ir tādi fosilie kurināmie kā nafta, akmeņogles un gāze, kuri pieder pie neatjaunojamiem enerģijas avotiem un kurus var lietot tikai vienreiz. Izmeši, kas rodas fosilo kurināmo lietošanas rezultātā, ir ievērojami ietekmējuši klimata izmaiņas. Ir arī citi enerģijas avoti, kas atjaunojas, un kurus iegūst no Saules, vēja vai jūras, neizraisot globālo sasilšanu. Enerģiju var ražot arī no tādiem resursiem, ko mūsdienās sauc par atkritumiem. Tātad enerģiju var iegūt no dažādiem, arī no kvalitatīviem un tīrākiem avotiem. Nodaļā tiks apskatītas arī jaunākās tendences enerģijas izmantošanā un rūpniecības nozīme.

3. nodaļa: Enerģijas pārveidošana (enerģijas nesēji un izmantošana rūpniecībā) Trešā nodaļa sniegts skaidrojums, kā enerģiju pārveidot transportējamā šķidrumā (pārstrādājot naftu) vai elektroenerģijā (spēkstacijās). Dažreiz mēs ražojam gan elektroenerģiju, gan izmantojamu siltumu. Mēs apskatīsim enerģijas patēriņa jautājumus valsts līmenī, izskaidrosim, ka rūpniecība ir galvenais lietotājs salīdzinājumā ar transportu un mājsaimniecībām. Noslēgumā mēs iepazīstināsim ar “enerģijas intensitātes” jēdzienu.

4. nodaļa : Energovadība Šajā nodaļā apskatīsim, kā energovadības sistēmu pielieto rūpniecībā. Līdzīgu energovadības sistēmu var izmantot arī citur, pielāgojot to gan lieliem, gan maziem uzņēmumiem. To var

4

izmantot arī skolas vajadzībām.

5. nodaļa: Situācijas izpēte papīra ražošanas rūpniecībā Piektā nodaļa ilustrē papīra ražošanas procesu, kas izraudzīts par piemēru enerģijas procesu atspoguļošanai rūpniecībā. Nodaļā ietverti uzdevumi ar instrukcijām, kā skolēni var izgatavot savu ražojumu – papīru, un skolotājiem ir dotas iespējas demonstrēt atsevišķus aspektus.

Rokasgrāmatā lietoto ikonu skaidrojumi Informācija grāmatā ir pasniegta interesantā un aizraujošā veidā nelielās rindkopās. Grāmata nesastāv tikai no teksta (garlaicība!). Definīcijas, aktivitātes, mācīšanās mērķi, svarīgas piezīmes vai atsauces tiek atzīmētas ar speciālu ikonu. Ikonu skaidrojumi:

Definīcija: nozīmē jēdziena skaidrojumu .

Piezīme: kaut kas svarīgs, padoms. Pievērs uzmanību!

Mācīšanās mērķis: Katra nodaļa sākas ar tādu ikonu un aiz tās seko skaidrojums, ko Tu iemācīsies šajā nodaļā. .

Eksperiments, uzdevums vai aktivitāte: iemācītās vielas praktisks pielietojums

Interneta saite: interneta adrese ar papildus informāciju

Atsauce: norāda uz informācijas avotu

Situācijas izpēte: piemērs no ražošanas vai reālās dzīves.

Secinājumi: katras nodaļas beigās ir apkopoti galvenie punkti par to, kas mācīts šajā nodaļā

Jautājums: norāda uz jautājumu, ko mēs Tev uzdodam pārdomām, sevišķi nodaļas beigās.

Turpinājumā: katras nodaļas beigās šāda ikona iepazīstina ar nākošā nodaļā sekojošo vielu

5

1. nodaļa: Ievadkurss enerģijā

Mācīšanās mērķis: Šajā nodaļā Tu uzzināsi: • Kas ir enerģija un kāda ir tās loma • Īsumā par enerģijas izmantošanas galvenajām problēmām, enerģijas avotiem,

un kā mēs tos patērējam

Kas ir enerģija? Kā jau iepriekš minēts, enerģija ir mums visapkārt un mūsu dzīve bez tās nav iespējama. Mēs to lietojam katru dienu dažādos veidos. Pārtika, ko mēs lietojam, satur enerģiju, papīrs, uz kura mēs rakstām, tika saražots, lietojot enerģiju, arī gaisma, kas Tev vajadzīga lasīšanai, ir enerģija. Bet no kurienes rodas enerģija? Un ko mēs ar to darām? Vai mēs to izmantojam gudri un pareizi, vai mēs to bezjēdzīgi izšķērdējam? Ko mēs darīsim, kad izbeigsies akmeņogles un nafta? Tie ir tikai daži no jautājumiem, uz kuriem mēs šajā grāmatā mēģināsim rast atbildi. Ir arī jautājums par to, kas notiek enerģijas pārveidošanas un izmantošanas rezultātā. Vai esi dzirdējis/usi par izmaiņām klimatā? Siltumnīcefekta gāzu emisijām? Mūsdienās tās ir kļuvušas par nopietnu pasaules problēmu, kuras viens no galvenajiem cēloņiem ir enerģijas ražošana. Taču ir labāki veidi, kā ražot un lietot enerģiju, un to mēs uzzināsim šajā grāmatā, .

Definīcija: Enerģiju parasti definē kā potenciālu darba veikšanai. Enerģija, kas piemīt kādam ķermenim, ir, atbilstoša darbam, ko tas var paveikt.

Ar enerģiju saistītās problēmas Enerģijas ražošana no fosiliem kurināmiem ir klimata izmaiņu galvenais iemesls. Šo kurināmo ieguve un izmantošana izraisa piesārņojumu, pie tam šie fosilo kurināmo avoti drīz izsīks. Tātad mēs esam atkarīgi no naftas un akmeņoglēm un to piedāvājuma, kura nodrošinājums mūsdienās ir ļoti svarīgs. Lai samazinātu mūsu planētai nodarīto postījumu, ir nepieciešama atjaunojamo energoresursu ieviešana un energoefektivitātes pilnveidošana. Tas ir svarīgi ne tikai ikdienā, bet arī rūpniecībā un uzņēmējdarbībā. Energoefektivitātes jautājumu risināšana rūpniecībā vai pilnīga pašpietiekamības radīšana, izmantojot atjaunojamos resursus, padara uzņēmumu ne tikai videi draudzīgāku, bet arī palielina tā rentabilitāti. Tas iespējams, pateicoties enerģijas izmaksu samazināšanai un kopējā darbības procesa efektivitātes pilnveidošanai. Šie jautājumi tiks apskatīti vēlāk. Enerģijas avoti Daba mums piedāvā dažādus enerģijas avotus, piemēram saules starojumu, tekoša ūdens enerģiju (hydro), okeāna viļņus, vēju vai plūdmaiņas. Enerģiju ražo arī fosilie kurināmie (piemēram akmeņogles, nafta un dabas gāze). Šos resursus iedala atjaunojamos un neatjaunojamos resursos. Atjaunojamie energoresursi rodas dažādi: • Saules un Mēness gravitācijas spēks, kas rada plūdmaiņas (paisumu un bēgumu); • Zemes rotēšana savienojumā ar saules enerģiju rada straumes okeānos un vējus; • Radioaktīvo minerālu sairšanas process un zemes iekšējais siltums rada ģeotermisko

enerģiju; • Organiskās vielas (biomasas) rodas fotosintēzes ceļā; • Saules tiešais siltums (saules enerģija).

6

Šos enerģijas avotus sauc par atjaunojamiem, jo vai nu tie nepārtraukti rodas no jauna vai ir neizsmeļami. Pie neatjaunojamiem energoresursiem pieskaita fosilos kurināmos (dabas gāze, jēlnafta, slānekļa eļļa, akmeņogles, un kūdra), kā arī urāns (kodolenerģija). Fosilie kurināmie ir plaši izplatīti. Liela daļa rūpniecības, komunālās saimniecības, kā arī transporta nozares pasaulē balstās uz neatjaunojamiem energoresursiem. Enerģijas patēriņš Saskaņā ar Starptautiskās Enerģētikas Aģentūras datiem (SEA), enerģijas patēriņš pasaulē turpinās pieaugt par apmēram 2% gadā. Šis ikgada pieaugums katros 35 gados divkāršo kopējo enerģijas patēriņu. Enerģijas patēriņš ir savā ziņā saistīts ar ekonomisko darbību, bet ir liela atšķirība starp izlietoto enerģiju attīstītās valstīs un nabadzīgākās valstīs. Vai Tu zini, ka vidusmēra ASV iedzīvotājs izlieto par 57 reizēm vairāk enerģijas nekā Bangladešas iedzīvotājs? ASV patērē 25% no pasaules enerģijas (ASV īpatsvars globālajā produktivitātē ir 22% un ASV iedzīvotāji sastāda 5% no visa pasaules iedzīvotāju skaita).

Piezīme: Vislielākais enerģijas patēriņa pieaugums pašlaik vērojams Ķīnā, kur pēdējos 25 gados tas pieaudzis par 5,5% gadā. Eiropā šis pieauguma skaitlis ir tikai 1%.

Jautājums: Ko šīs četras fotogrāfijas attēlo? Uzraksti vienu rindkopu par katrā fotogrāfijā parādīto enerģijas iegūšanu

Secinājumi: • Enerģijai ir svarīga loma mūsu dzīvē, bet mēs to uztveram par pašsaprotamu. • Enerģijas ražošana un patēriņš nodara mūsu planētai lielu postu, un mūsu

uzdevums ir to apturēt. • Energoresursi ir dažādi. Vecākas izcelsmes (nafta, akmeņogles u.c.) izsīkst, un

atjaunojamie resursi ir vienīgā drošas energoapgādes nākotnes perspektīva.

7

Interneta saites International Energy Agency: http://www.iea.org (Starptautiskā enerģētikas aģentūra) European Environment Agency: http://www.eea.europa.eu/themes/energy (Eiropas Vides aģentūra)

Turpinājumā: Nākošajā daļā mēs definēsim jaudu, noskaidrosim enerģijas un jaudas mērvienības un izpildīsim uzdevumus.

8

9

Enerģija un Jauda

Mācīšanās mērķis: šajā nodaļā Tu uzzināsi: • Kādas ir enerģijas un jaudas galvenās mērvienības un kā tās pielietot • No eksperimenta kā enerģiju var pārveidot no viena veida otrā

Definīcija: Jauda ir darba paveikšanas ātrums vai ātrums, kādā enerģiju pārveido no viena veida otrā, piemēram spēkstacijā no ķīmiskās enerģijas (akmeņogles)- elektriskajā enerģijā un dzinējā no elektriskās enerģijas- mehāniskajā.

.

Cilvēka enerģija Taču, ko īstenībā nozīmē vati un džouli? Cik daudz tie ir cilvēkam? Un vai tas ir pietiekami dzīvības uzturēšanai ķermenī? Olimpisko spēļu dalībnieks svarcelšanā var sasniegt 1500 – 1800 W, bet svaru spēj noturēt mazāk par minūti.

 

Augstas klases riteņbraucējs velobraucienā “Tour de France” var sasniegt un vairākas stundas noturēties pie enerģijas patēriņa laikā – jaudas 500 W. Sēdošs cilvēks galvenajām ķermeņa darbībām (elpošanai, domāšanai u.c.) izmanto apmēram 100 W.

 

“Zirgspēks” ir sena mērvienība, kuru varētu definēt dažādi, bet parasti tā ir vienāda ar 745 W, jo valdīja (optimistisks) uzskats, ka zirgs spējīga jauda ir 745 W. Mūsdienās vairs nepietiek ar cilvēka enerģiju vai zirgspēkiem. Šie lielumi ir pārāk sīki salīdzinājumā ar izmēriem, kas nepieciešami, lai ražotu elektroenerģiju, darbinātu rūpnīcas, transportu utt. Tādēļ mums tik ļoti ir nepieciešama nafta, akmeņogles, gāze, vējš un saules enerģija.

Enerģijas un jaudas vienības Džouls (J) – mērvienība siltuma, mehāniskās un elektriskās enerģijas mērīšanai. Tā kā enerģija ir spēja darīt darbu, viens džouls (J) ir vienāds ar veikto darbu, ja pieliekot 1N ( Ņūtons) lielu spēku, ķermenis tiek pārvietots spēka virzienā 1 metra attālumā. Tas ir arī vienāds ar elektriskā lauka veikto darbu, 1 A (ampērs) stiprai strāvai 1 sekundē izejot caur 1 oma pretestību.  

Vats (W) – jaudas vienība, kas vienāds ar 1 J (džouls) enerģijas, ko pārvieto 1 sekundē. Citas mērvienības: tā kā viens džouls un vats ir diezgan mazi lielumi, parasti mērīšanai lieto tūkstošiem džoulu – kilodžoulus (kJ), miljoniem (MJ) vai miljardiem džoulu (GJ). Tāpat lieto kilovatus (kW), megavatus (MW) un gigavatus (GW).  

10

Uzdevums – Eksperiments: Šajā eksperimentā: • ilustrēsim, kā var pārveido enerģiju no viena veida citā (no elektriskās enerģijas

siltumenerģijā); • aprēķināsim vienkāršu enerģijas vienādojumu; • un novērtēsim, cik patiesībā “liels” ir džouls vai vats.

Kad ūdeni vāra elektriskā tējkannā, pieaugot ūdens temperatūrai, elektroenerģija pārveidojas siltumenerģijā. Vielas īpatnējā siltumietilpība enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai 1 kilogramu vielai izmainītu temperatūru par 1 grādu Celsija (vai Kelvina (K), jo temperatūras starpība ir tāda pati gan pēc Celsija, gan Kelvina grādiem). Tā vienība ir J/kg K. Ūdens īpatnējā siltumietilpība ir apmēram 4180 J/kg K. Lai uzkarsētu vienu kilogramu 20°C siltu ūdeni līdz 60°C, ir nepieciešami 167,200 J, ko aprēķina šādi: 1 kg x 4180 J/kg K x (60-20) grādi K. Rezultātā rodas 167.2 kJ, un ir redzams, ka viens džouls nav nemaz tik liels enerģijas daudzums. Eksperimenta veikšanai ir nepieciešams: Ūdens, svari, elektriskā tējkanna, termometrs, pieslēdzams vatmetrs un hronometrs. Tev jādara sekojošais: 1. Piepildi tējkannu ar konkrētu daudzumu ūdens un izmēri ūdens temperatūru. 2. Uzņem laiku no brīža, kad tiek ieslēgta tējkanna, un izmēri tējkannas patērēto jaudu (W). 3. Kad tējkanna izslēdzas, apstādini hronometru un uzmanīgi (lai neapdedzinātos) izmēri ūdens temperatūru. 4. Aprēķini izlietoto enerģiju, izmantojot vatmetra rādītāju un uzkarsēšanas laiku. 5. Aprēķini ūdens iegūto siltumu, izmantojot zināmo ūdens masas skaitli, noteikto temperatūras pieaugumu un ūdens īpatnējo siltumietilpību

Jautājums: Vai atdotā enerģija ir vienāda saņemto, ja ne, tad kāpēc?

Piezīme: Šajā piemērā redzētā enerģijas pārveidošana tējkannā var būt ļoti efektīva, taču varētu būt arī tā, ka elektroenerģiju ražo ar fosiliem kurināmiem darbināmā spēkstacijā, kuras energoefektivitāte ir zemāka par 50 %!

Enerģijas un jaudas vienības

Kilovatstunda (kWh) ir enerģijas vienība, kuru parasti saista ar elektroenerģiju, bet to lieto arī citu enerģijas veidu mērīšanai. Ja enerģiju mēra 1000 džouli sekundē (tas ir 1000 W/s), tad 1 stundas laika periodā, ir izlietota 1 kilovatstunda enerģijas. Piemēram, ja 100W kvēlspuldzi dedzina 10 stundas, tā patērē 1 kilovatstundu (100W x 10 stundas = 1000 Wh = 1 kWh). Tas ir vienāds ar 3,6 miljoniem džoulu.

Par tonnu naftas ekvivalenta (toe) –ir standartizēta enerģijas vienība un tā bāzējas uz vienu tonnu naftas, kuras neto siltumietilpība ir 41868 kJ, vai apmēram 42 GJ. Šī vienība noder, ja salīdzina dažādus kurināmos lielos apjomos. 1 toe = 11.630 MWh

11

Jautājumi: 1. Ja cilvēks, kas strādā smagu darbu, var radīt vidēji 200W enerģijas, cik daudz J

darba var cilvēks veikt vidējā darba laikā gadā? Kāda būs atrastā vērtība izteikta kWh?

2. Tavs vatmetrs var noteikt, cik daudz kWh enerģijas izlieto kāda noteikta darba veikšanai. Nosaki, cik daudz enerģijas ir nepieciešams, lai izmazgātu kādu konkrētu daudzumu apģērba, vai traukus?

3. Tvaicēšanas sistēmas parasti izmanto rūpniecībā, jo ūdens iztvaikošanai nepieciešams tāds pats siltumaudzums , kāds atbrīvojas, tvaikiem kondensējoties. Īpatnējais iztvaikošanas vai kušanas siltums ir enerģijas daudzums siltuma veidā, ko atbrīvo vai absorbē ķīmiska viela sava agregātstāvokļa maiņas laikā (piemēram, no cietas vielas uz šķidru, no šķidruma uz gāzi), vai pārveidošanās laikā. Kāds ir 1 kg ūdens īpatnējais kušanas siltums (pie atmosfēras spiediena) un kā to var salīdzināt ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai palielinātu šķidra ūdens temperatūru līdz 80 grādiem Celsija?

Definīcija: Īpatnējais iztvaikošanas vai kušanas siltums ir enerģijas daudzums siltuma veidā, ko atbrīvo vai absorbē ķīmiska viela sava agregātstāvokļa maiņas laikā (piemēram, no cietas vielas uz šķidru, no šķidruma uz gāzi), vai pārveidošanās laikā.

Secinājumi: Šīs nodaļas galvenie secinājumi: • Enerģijas un jaudas vienības ir attiecīgi džouli un vati, bet to vērtība ir tik maza,

ka mērījumi jāveic tūkstošos džoulu un vatu. • Ikdienā lietojamā enerģija daudzkārt pārsniedz cilvēka enerģijas iespējas.

Interneta saites: International Energy Agency (IEA) website: http://www.iea.org (Starptautiskā enerģētikas aģentūra) European Environment Agency: http://www.eea.europa.eu/themes/energy (Eiropas vides aģentūra)

Turpinājumā: Tālāk mēs pētīsim, no kurienes rodas enerģija, kas nepieciešama mūsu sabiedrībai. Pirms runājam par enerģijas izmantošanu rūpniecībā, noskaidrosim, kā to pārveido.

12

2. nodaļa: Enerģijas avoti vai energoresursi Mācīšanās mērķis: Šajā nodaļā Tu uzzināsi: • Kādi ir galvenie atjaunojamie un neatjaunojamie enerģijas avoti • Kā paplašinās atjaunojamās enerģijas izmantošana

Primārā enerģija ir tāda enerģija, kas nav vēl bijusi pārveidota. Pie primārās enerģijas pieskaita neatjaunojamo enerģiju, kuru satur dabā sastopamie kurināmie, piemēram akmeņogles, jēlnafta, dabas gāze, urāns, un atjaunojamo enerģiju, piemēram saules starojumu, vēja enerģiju, hidroenerģiju, ģeotermālo enerģiju. Pēdējo 35 gadu laikā ir pieaugusi globālā enerģijas piegāde. Kopējā enerģijas piegādē ir pieaudzis gāzes un kodolenerģijas īpatsvars, savukārt naftas izmantošana samazinājusies. Eiropā joprojām plaši izmanto fosilos kurināmos, kaut gan fosilo kurināmo īpatsvars kopējā enerģijas patēriņā laika periodā no 1990. līdz 2005. gadam ir samazinājies no 83 % līdz 79 % (skat 1.att.), tomēr tas nav daudz. Samazinoties akmeņogļu patēriņam minētā perioda pirmajos 10 gados enerģijas ražošanā plašāk sāka izmantot gāzi, līdz ar to ievērojami samazinot emisijas apkārtējā vidē. Kopš 1999. gada akmeņogļu izmantošana ir atkal aktivizējusies, jo dabas gāzes piegādes garantijas ir neprognozējamas un to cena ir pieaugusi.

1. att. Kopējā primārās enerģijas patēriņa sadalījums pēc kurināmā veidiem, EU-27 Avots: EEA, Energy & the Environment, 2008

Šajā periodā atjaunojamai enerģijai no kopējās primārās enerģijas patēriņa ir visaugstākais gada pieauguma temps, laika periodā no 1990 līdz 2005. gadam vidēji sastādot 3,4%. Kā redzams 2. att. biomasai un atkritumiem ir vērojams vislielākais pieaugums.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Mill

ion

tonn

es o

f oil

equi

vale

nts

Renewables

Nuclear

Coal and lignite

Gas

Elektroenerģijas imports- eksports Atjaunojamā ener-ģija Kodolenerģija Gāze Nafta

13

2. att. Atjaunojamo enerģijas avotu proporcija primārās enerģijas patēriņā ES-27. Avots: EEA, Energy & the

Environment, 2008

Dažādās valstīs tiek lietots dažāds daudzums primārās enerģijas, un tas atkarīgs no daudziem nosacījumiem, piemēram, iedzīvotāju kopskaita, enerģijas patēriņa intensitātes, klimatiskajiem apstākļiem u.c. 3. attēls ilustrē primārās enerģijas patēriņu partnervalstīs 2006. gadā, kas izteikts mērvienībā - tonna naftas ekvivalenta (toe).

3. att. Primārās enerģijas ražošana partnervalstīs 2006. gadā, ( 1000 t.o.e). Avots: Eurostat mājas lapa Interesantu ainu var iegūt, salīdzinot enerģijas diversifikācijas iespējas dažādās valstīs. Izmantojot 2005. gada datus ES-27, 79% enerģija tiek iegūta no naftas, gāzes un akmeņoglēm, kuru īpatsvars ir attiecīgi 36,7 %, 24,6 % un 17,7 %, un tikai vairāk par pusi (54%) no tām importē. 4. attēlā kopējās enerģijas patēriņš katrā valstī tiek apzīmēts ar 100%, kuru sadala atbilstoši enerģijas avotiem.

Saules Vēja Ģeotermālā Hidro Biomasa un atkritu-mi

14

4. att. Kopējā primārās enerģijas patēriņa sadalījums pēc kurināmā veidiem katrā no partnervalstīm 2005. gadā: Avots: EEA, Energy & the Environment, 2008

5. attēls ilustrē primārās enerģijas avotu un enerģijas patēriņa galamērķi ES-27 valstīs. Gandrīz viena ceturtā daļa patērētās primārās enerģijas pazūd pārveidošanas un piegādes laikā. Enerģētikas sektors savām vajadzībām patērē tikai nedaudz vairāk nekā 5%. Diagrammās uzskatāmi redzama dažādo enerģijas avotu relatīvā loma un nozares, kas patērē enerģiju, pie tam rūpniecība patērē tikai vienu piekto daļu no visa enerģijas patēriņa.

5. att. Enerģijas pārveidošanas un piegādes struktūra no primārās enerģijas patēriņa līdz galamērķim, ES-27 2005.gadā. Avots: EEA & Eurostat

Laika periodā no 1990. gada līdz 2005. gadam enerģijas patēriņš ES-27 valstīs nokrita par apmēram 11%. Tam bija vairāki iemesli. Pirmkārt, 1990. gadu sākumā bija vērojama ekonomiskā lejupslīde (skat. 6. att), otrkārt, liela vērība tika pievērsta energoefektivitātes uzlabošanai, kā arī rūpniecībā enerģiju vairs neizmantoja tik intensīvi un Eiropas Savienības ekonomikā arvien lielāku nozīmi ieguva pakalpojumu sfēra. Kaut arī Eiropas Savienībā enerģijas patēriņš samazinās, ja mēs lietojam produktus, ko tagad ražo ārpus ES, mēs tomēr esam enerģijas netieši lietotāji un atmosfēras piesārņotāji ar siltumnīcefekta gāzēm un citām kaitīgām vielām.

Elektroenerģijas imports- eksports Atjaunojamā ener-ģija Kodolenerģija Gāze Nafta Akmeņogles un brūnogles

15

6. att. Enerģijas patēriņa galamērķis pa sektoriem. Avots: Eurostat, EEA

Ar neatjaunojamiem enerģijas avotiem (fosiliem kurināmiem un kodolenerģiju) saistītās problēmas Dedzinot fosilos kurināmos, rodas ogļskābā gāze, kas ietekmē klimata izmaiņas. Piedevām, atkarībā no sadegšanas apstākļiem, izplūdušo gāzu attīrīšanas iekārtām un sevišķi no degvielas sastāva, tiek radīta dūmgāze un gāze, kas atmosfērā var radīt skābi. Vēl jāpiebilst, ka fosilie kurināmie ir ierobežoti resurss, un to ieguves vietas atrodas tālu no Eiropas.

Problēma Risinājums

Ierobežoti resursi Akmeņogļu, naftas un gāzes daudzums ir ierobežots. Var turpināt meklējumus jūrā, Arktikā un Antarktīdā, taču tas prasa izmaksas un rada ekoloģiskās problēmas.

Piegādes drošība Fosilie kurināmie tiek transportēti (pārvadājot vai pa cauruļvadiem) uz Eiropu no visas pasaules. Politiskās situācijas nedrošība var kļūt par iemeslu piegādes pārtraukšanai.

Siltumnīcefekta gāzu izdalīšanās

Tiek izstrādātas tehnoloģijas izdalītās ogļskābās gāzes savākšanai un uzglabāšanai, bet pagaidām ir neskaidrības par šī procesa tehnisko risinājumu, izmaksām, un uzglabāšanas riskiem.

Piesārņojuma emisijas Dārgas dūmgāzu attīrīšanas iekārtas, pilnveidota kurināmā sagatavošana un sarežģīta degšanas kontroles sistēma samērā veiksmīgi samazina piesārņojuma Eiropā, tomēr izmaksas ir ļoti dārgas.

16

Pieminētajiem risinājumu variantiem ir savas nepilnības, tādēļ energoefektivitātes uzlabošana un arvien pieaugoša atjaunojamo enerģijas resursu izmantošana ir nākotnes galvenais mērķis.

“Maksimālā naftas ieguve”: Astoņpadsmit atzītu vērtētāju vienprātīgi atzīst, ka “maksimālā naftas ieguve” tiks sasniegta 2020. gadā, kad naftas ieguves temps būs 93 miljoni barelu dienā (mbd). Pašreiz naftas patēriņš gadā sasniedz 0,18 ZJ (31,1 miljardi barelu) vai 85 mbd. Taču valda arī uzskats, ka “maksimālais naftas ieguves” punkts ir jau tagad sasniegts un jaunu naftas ieguves vietu atklāšana nenotiek tik ātri, lai savlaicīgi apmierinātu arvien pieaugošo pieprasījumu. (avots: www.peakoil.com)

7. att. Naftas ieguve pasaulē attiecībā pret laiku (avots: ASPO, 2005).

“Maksimālā naftas ieguve” ir planētas kopējās ogļūdeņraža ieguves viduspunkts. 1956. gadā kompānijas “Shell Oil” ģeologs M. Kings Hubberts paredzēja, ka ASV maksimālais naftas ieguves punkts tiks sasniegts jau iepriekšējā gadsimta 60tajos gados. Toreiz daudzi neatbalstīja Hubbertu, tomēr viņam izrādījās taisnība, pie tam viņš bija pirmais, kurš paredzēja, ka naftas ieguves līkne laika periodā veidos zvanam līdzīgu formu. Tā kā zinātnieka pareģojums ir piepildījies, naftas ieguves maksimuma punktu nosauca par Huberta “maksimālo naftas ieguvi”. Atjaunojamā enerģija Pēc Starptautiskās enerģētikas aģentūras (2007) statistikas datiem, atjaunojamā enerģija 2004. gadā sastādīja 13,1% no pasaules kopējās primārās enerģijas ieguves, tās galvenie enerģijas avoti bija biomasas enerģija (79,4%) un hidroenerģija (16,7%). Salīdzinoši jaunākie atjaunojamās enerģijas avoti – saules enerģija, vēja un plūdmaiņu enerģijas avoti sastādīja pat mazāk nekā 0.1% no kopējās primārās enerģijas ieguves. Starptautiskā enerģētikas aģentūra (2007) izstrādāja “Alternatīvas Politikas Scenāriju” (tie ir priekšlikumi, kas paredz lielāku enerģijas drošību, energoefektivitātes un vides jautājumu risināšanu, iegrožojot enerģijas patēriņu; priekšlikumi tiek vēl apspriesti, bet vēl nav apstiprināti). Dokumentā ir izteikts viedoklis, ka līdz 2030. gadam atjaunojamie energoresursi nepārsniegs 14% no kopējās enerģijas patēriņa, bet to īpatsvars diversifikācijā pieaugs no 18% līdz 25% (avots: http://www.iea.org/weo/2007.asp). Atjaunojamai enerģijai Eiropā ir vislielākais ikgadējais pieaugums kopējā primārās enerģijas patēriņā. Laika periodā no 1990. līdz 2005. gadam tas bija vidēji 3,4% gadā, tomēr, kā redzams 8. attēlā dažādās valstīs šie rādītāji ir dažādi:

17

8. att. Atjaunojamā enerģija kopējā primārās enerģijas ražošanā 2006. gadā (biomasa, ģeotermālā enerģija,

hidroenerģija, vēja un saules enerģija, 1000 toe) Avots: Eurostat mājas lapa

Atjaunojamās enerģijas izmantošana rūpniecībā Hidroelektrostacijas Ūdens dzirnavas bija viens no pirmajiem atjaunojamās enerģijas izmantošanas piemēriem. Vēlāk elektrības ražošana ar ūdens palīdzību kļuva par parastu praksi. Hidroelektrostacijas ir tīrs enerģijas patērētājs. Ūdenskrātuvēs tiek uzkrāts no bagātākiem gadalaikiem pārpalikušais ūdens, kuru var izmantot pēc vajadzības. Elektrostacijā tiek izmantota ūdens potenciālā enerģija starp diviem līmeņiem. Nakts laikā, kad pieprasījums un elektroenerģijas izmaksas ir zemākas, ūdens tiek iesūknēts augstākajā ūdens krātuvē. Lielāka elektroenerģijas pieprasījumā laikā uzkrāto ūdeni atbrīvo, ražojot elektrību. Ūdeni ir viegli uzkrāt un tas dod lielu enerģijas daudzumu. Vēja enerģija Vēja dzirnavas jau no seniem laikiem tiek izmantotas dažādu mehānismu darbināšanā. Mūsdienās daudzās valstīs ir uzstādītas speciālas turbīnas, kas izmanto vēju elektrības ražošanā. Virs jūras vēju potenciāls ir labāks nekā virs zemes, tādēļ Eiropā tiek plānoti vai jau realizēti projekti lielu vēja ģeneratoru parku izbūvei. Rūpnīcas dažkārt uzstāda dažas vēja turbīnas, ja tām piederošās zemes platības ir pietiekamas. Saules enerģija Saules bateriju izmantošana kļuvusi samērā izplatīta, sevišķi atsevišķu ierīču darbināšanai un neliela apjoma apkures vai sildīšanas vajadzībām. Lielā mērogā saules baterijas tiek pielietotas samērā reti. Saules baterijā elementi veido gaismas uztverošu paneli. Paraboliskos spoguļos saules stari tiek koncentrēti uz cauruļvadu, kas satur siltuma pārnesošu šķidrumu, kuru izmanto ūdens uzkarsēšanai, kas savukārt darbina ģeneratoru elektroenerģijas ražošanai. Enerģija no jūras: viļņi un plūdmaiņas Jūras enerģiju galvenokārt izmanto elektrostacijās vai tehnoloģiju vajadzībām, ja neskaita pētniecības darbus piekrastes zonā un navigācijas sistēmu darbināšanu bākās. Pasaulē pirmā

18

paisuma un bēguma elektrostacija atrodas pie Rances upes grīvas Francijā, kur ražo enerģiju no paisuma un bēguma izraisītā mainīgā ūdens līmeņa starpības svārstībām. Enerģijas iegūšanai var izmantot arī jūras zemūdens straumes, kas pārvieto lielus daudzumus ūdens un var darbināt zemūdens turbīnas, ražojot kinētisko enerģiju, piemēram, Strangfordas Loug Ziemeļīrijā. Vēju radīto viļņu kustību var pārveidot mehāniskajā enerģijā, kuru savukārt var pārveidot elektroenerģijā. Pašlaik zinātnieki nopietni pēta šo enerģijas veidu. Ģeotermālā enerģija Ģeotermālo enerģiju parasti saista ar siltajiem avotiem, geizeriem un vulkāniskām aktivitātēm, piemēram Islandē un Jaunzēlandē. Pirmā sausā tvaika ģeotermālā elektrostacija tika uzcelta Larderello Toskānā, Itālijā 1904. gadā. Šodien Larderello elektrostacija nodrošina ar elektrību apmēram vienu miljonu mājsaimniecību. Ģeotermālie siltumsūkņi iegūst siltumu no dažu metru dziļuma. Tie darbojas līdzīgi kā ledusskapis, izmantojot lielu zemes daudzumu, lai pievadītu siltumu. Ar siltumsūkni palielina temperatūru līdz tādam līmenim, kāda nepieciešama apsildīšanai. Šo enerģijas avotu galvenokārt izmanto mājokļos. Biomasa Kā enerģijas avotu var izmantot speciāli audzētus augus, tos dedzinot , lai radītu siltumenerģiju, vai pārvēršot tos gāzes vai šķidrajā kurināmā, lai ražotu elektroenerģiju. Biomasu uzskata par “no oglekļa brīvu” enerģijas avotu, jo ogleklis, kas rodas dedzināšanas procesā, ir jau izmantots iepriekš auga augšanas procesā. Iestādot augus vēlreiz, var iegūt noslēgtu ciklu, tomēr jāpatur prātā, ka augu trūdēšanas rezultātā izdalās metāns. Koki, kā kurināmais tiek izmantoti jau gadsimtiem ilgi. Biomasu atšķirībā no citiem atjaunojamās enerģijas avotiem ir iespējams uzglabāt, taču biomasas plašas izmantošanas ideju kritizē, jo augu audzēšana kurināmā vajadzībām samazina lauksaimniecībā lietojamās platības, kas perspektīvā varētu ietekmēt pārtikas produktu ražošanu un palielināt to cenu. Atkritumi Atkritumus izmanto gan siltumenerģijas, gan elektroenerģijas ražošanai. Atkritumi, kas bioloģiski sadalās izgāztuvēs, dabiskā ceļā veido gāzi, kuru var sadedzināt elektroenerģijas ražošanai, taču kaut arī siltumu saražo, to parasti arī zaudē. Notekūdeņu dūņas, virca, kā arī bioloģiskie atkritumi no alus ražotnēm, lopkautuvēm un citām pārtikas pārstrādes ražotnēm bioloģiski sadalās, radot ar metānu bagātu kurināmo. Pilsētsaimniecības radītos atkritumus, komerciālos un rūpnieciskos atkritumus, piemēram, iepakojumu, dedzina speciālās krāsnīs siltumenerģijas un elektriskās enerģijas ražošanai. Tādas rūpniecības nozares, kā piemēram, papīra un celulozes vai mēbeļu ražotnes rada bioloģiskos atkritumus vai dedzināmu materiālu, ko var izmantot par enerģijas avotu. Vērtīgus materiālus jāatdala no atkritumiem pirms sadedzināšanas un jāpieņem mēri, lai piesārņojums nerastos no gaisa emisijas vai kaitīgiem notekūdeņiem.

Jautājumi: Kādi ir visizplatītākie enerģijas avoti tavā valstī? Iedali tos neatjaunojamos un atjaunojamos enerģijas avotos. Kas kopīgs un kas atšķirīgs no citām Eiropas valstīm? Salīdzini datus uz vienu iedzīvotāju ar citām ES valstīm (darbs grupās; katrai grupai sava valsts). Sāc ar šīs mājas lapas izpēti: ?

19

Secinājumi: ES valstis pamatā izmanto fosilos kurināmos (kas rada siltumnīcefekta gāzes), kurus galvenokārt importē (rodas jautājums par piegādes drošību). Atjaunojamai enerģijai ir ievērojams potenciāls, bet nepieciešami lieli ieguldījumi tās attīstīšanai. Interneta saite Vides informācijas mājas lapa: http://earthtrends.wri.org/searchable_db/index.php?action=select_variable&theme=6 Eiropas vides aģentūra: http://themes.eea.europa.eu/indicators/ “Eurostat”, vides un enerģijas mājas lapa: http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page?_pageid=0,1136239,0_45571447&_dad=portal&_schema=PORTAL

Turpinājumā: 3. nodaļā uzzināsim, kā primāro enerģiju pārveido tādos enerģijas nesējos, kā elektrība, vai tādos kurināmos kā dīzelis vai bioetanols.

.

20

3. nodaļa: Enerģijas pārveidošana un tās izmantošana rūpniecībā 3.1 Enerģijas pārveidošana (Enerģijas nesēji)

Mācīšanās mērķis: Šajā daļā Tu uzzināsi: • Kā primāro enerģiju pārveido izmantojamos veidos – šķidrā kurināmā un

elektroenerģijā • Cik svarīgs ir enerģijas patēriņš ražošanas mērķiem kopējā enerģijas patēriņa

kontekstā • Kādi ir galvenie enerģijas nesēji un lietotāji rūpniecībā

Enerģijas veidi un nesēji Diagramma 1. attēlā ilustrē procesu, kādā primārie energoresursi pārveidojoties nonāk pie patērētāja

1.att. Primāro energoresursu pārveidošana (piem. akmeņogles vai vējš) pārveidotajā enerģijā (piem. elektroenerģijā )un tās pielietojums ( apkure, apgaismojums, dzinēji u.c.) Avots: EU BREF on energy efficiency

Tā kā enerģiju ir sarežģīti izmantot tās dabiskajā veidā, primāro enerģiju pārveido ērtākos enerģijas nesējos: pārveidotajā enerģijā. Elektroenerģija ir visizplatītākais pārveidotās enerģijas veids, to ražo elektrostacijās no akmeņoglēm, naftas, vēja, hidroenerģijas u.c. Ērtā elektroenerģijas izmantošana radījusi plašu energosistēmas tīklu, kas elektroenerģiju no centralizētās elektrostacijas sadala patērētājiem. Atklājumi atjaunojamās enerģijas izmantošanā paplašina iespējas dažādot enerģijas pārveidošanas tehnoloģiskos procesus, tādēļ lai primāro enerģiju pārveidotu enerģijā, kuru relatīvi vienkāršāk ir piegādāt līdz lietotājam, vajadzīgs izveidot samērā sarežģītu sadales sistēmu. Elektroenerģiju var transportēt, bet tās uzglabāšana ir neērta(nepiemērota). Šķidros kurināmos, tieši otrādi, viegli uzglabāt un transportēt. Jēlnaftu var pārstrādāt dažādos mums pazīstamos kurināmos: dīzeļdegvielā, benzīnā u.c. To var pārveidot siltumenerģijā ēku apkurei, vai tālāk pārveidot mehāniskajā enerģijā, piemēram transportēšanai. Tomēr jāpatur prātā, ka arī pārstrāde

21

un transportēšana patērē enerģiju. Kā mēs uzzināsim tālāk, rūpnieciskiem mērķiem ir iespējams pārveidot kurināmo tādā enerģijas nesējā kā saspiests gaiss vai tvaiks. Enerģijas gala lietotāji lieto primāro vai pārveidoto enerģiju rūpnieciskiem procesiem, piemēram apkurei, transportam, apgaismojumam u.c. Kurināmā ražošana Galvenos šķidros kurināmos izgatavo jēlnaftas (ogļūdeņraža un ogļūdeņraža atvasinājumu maisījuma no metāna līdz smagajam bitumenam) frakcionētas destilācijas procesā. Vidējo un vieglo degvieleļļu (petroleju vai dīzeli) rūpniecībā izmanto apkurei un tvaika iegūšanai. Benzīnu un dīzeļdegvielu galvenokārt izmanto ceļa un dzelzceļa transporta līdzekļiem. Sašķidrinātā gāze ir spiediena procesā radīta gāze, kas paredzēta uzglabāšanai un transportēšanai, kā arī izmantošanai kā siltuma avotu vai transportēšanas mērķiem. Šķidro biodegvielu var ražot arī no augu izcelsmes resursiem, kuri sastāv no speciāli tam audzētiem augiem vai atkritumu materiāla. To bioķīmiski pārveido tādos kurināmos kā metanols, etanols, metilesteri (“biodīzelis”) vai metilēteris. Ir bijuši mēģinājumi audzēt labību „agrodegvielas” iegūšanai, bet karstu diskusiju par tēmu “pārtika vai kurināmais” izraisīšanās dēļ, šis jautājums pagaidām ir atlikts; par to vairāk uzzini rokasgrāmatā par transportu. Elektroenerģijas ražošana Elektroenerģiju ražo no atjaunojamiem energoresursiem; vēja, ūdens, Saules, biomasas, ģeotermālās enerģijas, bet galvenokārt to ražo, dedzinot fosilos kurināmos vai kodolreaktorā, kā tas redzams 2. attēlā. Gāzes izmantošanas īpatsvars ES-27 ir palielinājies, pateicoties tās ”tīrākas” degšanas īpašībām, tomēr nedrošās piegādes un cenas joprojām ir neatrisināti jautājumi.

2 att. Elektroenerģijas ražošana atbilstoši kurināmā veidam, ES- 27. Source: EEA website

3. attēls rāda atjaunojamo energoresursu ieguldījumu elektroenerģijas ražošanā katrā valstī, un ir redzams, ka daudzās valstīs situācija nav nemaz tik spīdoša.

Cita degviela Dabība un atvasināta gāze Atjaunojamā enerģija Akmeņogles unbrūnogles Kodolenerģija Nafta

22

3. att. Atjaunojamo energoresursu īpatsvars kopējā elektroenerģijas patēriņā (%) no 1990. līdz 2005. gadam un vēlamais rezultāts 2010. gadā partnervalstīs un ES. Avots: EEA, Energy & the Environment, 2008

Elektrostacijās galvenokārt ražo elektroenerģiju, bet fosilos kurināmos dedzina, lai ražotu siltumenerģiju. Kontrolētu kodola dalīšanās reakciju rezultātā no atoma kodoliem tiek iegūta enerģija, kas paredzēta siltuma iegūšanai. Tālāk iegūtā siltumenerģija pārveido ūdeni no šķidra stāvokļa saspiestā tvaikā, kas darbina turbīnu, radot mehānisko (rotējošo) enerģiju. Šī rotācija rada mainīgu magnētisko lauku, kā rezultātā rodas elektriskā enerģija. Pēc tam, kad turbīna iedarbināta, tvaiki ir zem mazāka spiediena un, izmantojot ārējo dzesēšanu, kondensējas pirms nākošā tvaika radīšanas procesa. Šim procesam ir diezgan zema efektivitāte: 40% - 50%. Siltuma zudumi rodas degšanas gāzēm izplūstot atmosfērā, kā arī no ēkām un iekārtām, bet galvenokārt no siltuma pārvietošanās uz dzesēšanas iekārtām tvaika kondensēšanās laikā. Atdzesēšana ir svarīgs process, tomēr vasaras periodā Eiropā elektrostacijas spiestas samazināt elektroenerģijas ražošanas jaudas dzesēšanas ierobežoto iespēju dēļ. Vēl 5%-10% no enerģijas zudumiem attiecināmi uz elektroenerģijas pārvadi caur energosistēmu. Gāzes turbīnas Gāzes turbīnas balstās uz kurināmo – gāzi, kuru vispirms sadedzina gāzes turbīnas darbināšanai, bet pēc tam radušās izplūdes gāzes izmanto tvaika iegūšanai. Šis process ir daudz efektīgāks, tomēr to galvenokārt izmanto jaunākās elektrostacijās, kurām ir piekļuve gāzes resursiem, kaut gan var izmantot arī citu fosilo kurināmo energoresursus, piemēram akmeņogles. Gāzes turbīnas darbības cikli ir redzami dotajā attēlā.

23

4. att. Enerģijas sadale gāzes turbīnā (Avots: Progress in Energy and Combustion Science 33 (2007) 107–134)

Koģenerācijas stacija (termoelektrostacija) Koģenerācijas stacijas vienlaicīgi ražo gan siltumu, gan elektroenerģiju. Koģenerācijas stacijas var ražot enerģiju gan pašu lietošanai, gan pārdošanai rūpnīcām vai mājsaimniecībām caur centralizēto apkures sistēmu, gan elektroenerģiju padevei uz vietējo energoapgādes tīklu. Visievērojamāko energoefektivitāti var panākt ar koģenerācijas stacijām, jo staciju energoefektivitāte, kas ražo tikai elektroenerģiju, ir zem 50%, bet koģenerācijas stacijās tā pieaug līdz 75%, kā tas redzams 4.att. Tomēr šādu staciju izmantošana daudzviet Eiropā ir samērā ierobežota (skat 5.att).

5. att. Enerģijas pārveidošanas energoefektivitāte. Avots: EEA mājas lapa.

24

6. att. Koģenerācijas staciju proporcija procentos bruto elektroenerģijas ražošanā 2006. gadā. Avots: Eurostat

mājas lapa

Jautājumi: • Kādi ir visizplatītākie elektroenerģijas ražošanas veidi tavā valstī? Cik daudz

elektroenerģijas (kopā GWh un procentos no kopējā daudzuma) saražo no atjaunojamiem resursiem tavā valstī?

• Salīdzini iegūtos datus ar citām Eiropas valstīm.

25

Valsts enerģijas balanss un energointensitāte Enerģijas balanss

Jautājumi: 1. Iegūsti līdzīgus datus par savu valsti un izgatavo attiecīgu Sankey diagrammu. 2. Kāda enerģijas daļa tiek iegūta no neatjaunojamiem energoresursiem? 3. Cik procentu no primārās enerģijas pazūd enerģijas pārveidošanas rezultātā? 4. Cik procentu no enerģijas patēriņa aizņem rūpniecībā patērētā enerģija Tavā

valstī? 5. Aprēķini uz vienu iedzīvotāju izlietoto enerģiju (enerģijas intensitāti) Tavā

valstī? 6. Zinot par kurināmo kombināciju, kāda ir oglekļa intensitāte (oglekļa daudzums

uz vienu iedzīvotāju)? Tev būs nepieciešama papildus informācija par oglekļa daudzumu naftā gāzē un akmeņoglēs.

7. Salīdzini savus datus ar ES vidējiem rādītājiem. Padoms: Iegūsti papildus informāciju “Eurostat” mājas lapā.

Situācijas izpēte: Valsts enerģijas balanss Izpēti sekojošu diagrammu, kas parāda elektroenerģijas plūsmu Īrijā. Šo diagrammu dēvē par “Sankey diagrammu”. Bultu platums ir proporcionāls enerģijas plūduma apjomam. Primārās enerģijas daudzumam jāsakrīt ar patērēto enerģiju. Var uzreiz izdarīt dažus secinājumus: Īrija pamatā ir atkarīga no fosilajiem kurināmiem un gandrīz neizmanto kodolenerģiju un atjaunojamo enerģiju. Lielāko daļu no enerģijas patērē transports, elektroenerģijas patēriņš rūpnieciskiem mērķiem ir salīdzinoši zems.

7. att. Enerģijas plūsma Īrijā 2005. gadā. Avots: Energy efficiency in Ireland, Sustainable Energy Ireland, 2007

26

Energointensitāte – Ko skaitļi mums pastāsta? Energointensitāte ir lielums, kas raksturo kopējo enerģijas patēriņu attiecībā pret ekonomisko darbību. Kopējā enerģijas patēriņa pieauguma tempi ES-27 bija nedaudz virs 0,8 % laika periodā no 1990.gada līdz 2005. gadam, kamēr Iekšzemes Kopprodukts (IKP) ik gadus pieauga par 2,1%. Tātad kopējā energointensitāte ES-25 kritās vidēji par -1.3 % gadā. Šī tendence ir atspoguļota 8. attēlā.

8. att. Kopējā energointensitāte ES-27 laika periodā1990-2005, kur 1990=100. Avots: European Environment Agency un Eurostat

Tomēr jāņem vērā, ka enerģijas patēriņa 0,8% pieaugums gadā uzkrājās, veidojot kopējo enerģijas patēriņa pieaugumu 12%. No ekonomikas viedokļa, varam palielināt energoefektivitāti, samazinot ražošanas enerģiju, tomēr joprojām palielinās kaitējums apkārtējai videi. Lai gūtu labāku priekšstatu, ir jāizpēta kurināmā kombinācijas, ko lieto dotajā valstī, jo sevišķi attiecībā uz neatjaunojamiem energoresursiem. Tā noteikšanai lieto „oglekļa intensitāti”, kas raksturo CO2 emisiju uz vienu iedzīvotāju. Tomēr statistikas datu lietošanā ir jābūt uzmanīgiem.

Uzdevums: Izpēti 9. attēlu, kas parāda kopējo enerģijas patēriņu valstī. Uzzīmē jaunu diagrammu, kas attēlotu enerģijas patēriņu uz vienu iedzīvotāju.

Kopīgais enerģijas patēriņš Reālais iekšzemes bruto produkts Kopīgā enerģijas intensitāte

27

. 9. att. Kopējais enerģijas patēriņš partnervalstīs 1995. gadā un 2006. gadā (avots Eurostat mājas lapa)

1. tabula. Kopējais enerģijas patēriņš (1000 t.o.e.) partnervalstīs 1995. gadā un 2006. gadā. Dati no iepriekšējās

diagrammas (avots Eurostat mājas lapa)

Šie dati neatspoguļo individuālu personu darbību saistībā ar enerģiju, bet gan raksturo rūpniecības nozari, transporta līdzekļu lietojumu, mājsaimniecību enerģijas patēriņu kā arī specifiskas ekonomiskas pazīmes.

Interneta saites : European Environment Agency: http://themes.eea.europa.eu/indicators/ Eiropas Vides Aģentūra Eurostat, Environment and Energy Homepage: http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page?_pageid=0,1136239,0_45571447&_dad=portal&_schema=PORTAL “Eurostat”, Vides un Enerģijas mājas lapa

Turpinājumā: Tālāk Tu uzzināsi, kādu daļu no kopējās enerģijas patēriņa sastāda patēriņš rūpnieciskai ražošanai un kādiem mērķiem šo enerģiju lieto.

28

3.2 Enerģijas lietotāji rūpniecībā Galvenie enerģijas lietotāji ir:

1. tab. Galvenie enerģijas lietotāji

Vairāk nekā 85% no rūpniecībā izlietotās elektroenerģijas tiek piegādātas elektrodzinējiem. Tie pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā sūkņu, ventilatoru, konveijeru, kompresoru u.c. iekārtu darbināšanai. Elektrodzinēji tiek darbināti daudzas stundas un to lietošanas termiņš ir vairāki gadi, tādēļ, lai samazinātu elektroenerģijas patēriņu, ir svarīgi precīzi noteikt un izmantot augstas energoefektivitātes elektrodzinējus un nodrošināt to pareizu lietošanu. Apgaismojums ir otrs svarīgākais elektroenerģijas patērētājs rūpniecībā un tā patēriņa daudzumu var samērā vienkārši samazināt, nosakot katrai funkcijai atbilstošu apgaismojuma līmeni un uzstādot apgaismojuma sistēmas, kas rada lielāku lietderīgo apgaismojumu uz vienu vienību. Saldēšanas iekārtās lieto šķidrumu, kurš atdziest, aizvadot latento siltumu, kas ir nepieciešams iztvaikošanai. Parasti šķidrumu zem spiediena kondensē atkārtotai lietošanai. Nepieciešamo enerģiju nodrošina elektrodzinējs. Ventilatori un vēdināšanas sistēmas, lai nodrošinātu ražošanai nepieciešamos apstākļus, izsūc gaisu no telpām un piegādā svaigu gaisu no ārienes. Gaisa kondicionēšanas sistēmas, kas lieto dzesētājvielas gāzes, izmanto arī temperatūras un mitruma kontrolei. Katlu darbības principi

Mācīšanās mērķis: Šajā nodaļā Tu uzzināsi: • Kas ir katli • Kur ir zudumi • Kā var nepieļaut zudumus un uzlabot energoefektivitāti.

Definīcija: Katls ir tvertne , kas, izmantojot siltumu, ražo karstu ūdeni vai tvaiku. Par enerģijas avotu parasti izmanto fosilos kurināmos. Ja katls ir ļoti mazs, var izmantot arī elektroenerģiju.

Kā jau iepriekš minēts, tvaiks satur latento siltumu, kas nepieciešams ūdens iztvaicēšanai un ir uzskatāms par efektīvāku siltuma nesēju nekā karsts šķidrums. Tvaiku var izmantot sildīšanai (ieskaitot tvaicēšanu un destilēšanu), kā arī tādu mehānisko iekārtu, kā piemēram, tvaika izpūtēja vakuuma iekārtu, centrbēdzes kompresoru, tvaika turbīnu, darbināšanai, kas savukārt nodrošina

Siltumenerģijas Elektroenerģijas Kurtuves krāsnis Apkure Dzesēšana Saldēšana Cepšana Žāvēšana Telpu apkure un dzesēšana, ieskaitot ventilēšanu

Elektrodzinēji Sūkņi Ventilatori konveijeri Smalcināšana, drupināšana malšana Apstrāde, formēšana, montāža Vakuuma sistēmas Apgaismojums

29

mehānismu darbību vai elektroenerģijas ģenerēšanu. Kad tvaiks ir kondensējies, to atgādā atpakaļ katlā, lai nepieļautu ūdens un atlikušā siltuma zudumus.

1. att. Gāzes un šķidrā kurināmā tvaika katla šķērsgriezums [1]

Energoefektivitātes uzlabojuma galvenās kategorijas ir sekojošas: 1. attēlā redzama enerģijas plūsma katlā. Galvenie ir dūmgāzu zudumi. Starojumsa,

konvekcijas, kā arī siltuma zudumi ir ap 3% līdz 4%.

2. att. Tipisks enerģijas līdzsvars katlā (SankeyEditor,STENUM) [2]

30

Katlu energoefektivitātes uzlabošanas programma

3. att. Katlu energoefektivitātes uzlabošanas programma [2]

Katlu energoefektivitātes uzlabošanas pasākumi redzami 3. att.

Katlu sistēmas darbības ekonomiskos un energoefektivitātes jautājumus nevar skatīt izolēti. Jāņem vērā sekojoši energotaupības un atkārtotas enerģijas izmantošanas aspekti:

• Apkures nepieciešamo apjomu un siltuma patēriņa procesu, produktu un iekārtu energoefektivitāti un

• Siltuma sadales sistēmas (piem., tvaiks un kondensāts). Siltuma un enerģijas zudumus katlu sistēmā var samazināt dažādi. Daži paņēmieni, tādi kā kombinētā siltuma un elektroenerģijas (koģenerācija) ražošana, ir tehnoloģiski sarežģīti, tomēr citi paņēmieni ir vienkārši realizējami un ātri atmaksājas.

Galvenās prioritātes energoefektivitātes uzlabošanai ir sekojošas:

• Sistēmas tvaika spiediena un ūdens temperatūras samazināšana

• Noplūdes novēršana

• Tīrības uzturēšana katlā. Visi kurināmie, izņemot dabas gāzi, atstāj zināmu daudzumu nosēdumu uz cauruļvadiem.

Piezīme: Atceries, ka viens milimetrs katlakmens var palielināt kurināmā patēriņu par 2%.

• Nepieļaut lieka gaisa iekļuvi

• Zemē izliet ūdens – zemē izsviesti dolāri

• Pat pienācīgi apstrādātu katlu padeves ūdens satur mazas neizšķīdušu minerālsāļu daļiņas. .attēls Tvaika izplūde

31

• Palielināt karstā kondensāta otrreizēju izmantošanu.

• Tvaika un kondensāta sistēmai ir jābūt tā projektētai, lai samazinātu ūdens radīto troksni, zaudējumus, un vajadzību pēc tehniskās apkopes.

• Dūmgāze

Jautājumi: • Kur novēro lielākos zudumus katlu sistēmā? • Kā var uzlabot energoefektivitāti un novērst zudumus?

Uzdevums: 1. Tavā skolā droši vien atrodas apkures katls vai boileris ūdens sildīšanai.

Noskaidro, vai iespējams apmeklēt katlu māju, varbūt vasaras periodā, kad katlu tīra un apkopj un izpēti katlu stāvokli. Iepazīsties ar katla apkopi, ar lietošanas standartiem, apskati katlumāju, apkures cauruļvadiem un skursteni.

2. Dodies ekskursijā uz kādu uzņēmumu. Sameklē atbildes uz sekojošiem jautājumiem: • Kāda ir izplūdes gāzu temperatūra? • Kāds ir tvaika spiediens (bāros)? • Kas ir tvaika patērētāji? Attālums starp patērētāju un katlu? • Vai cauruļvadiem ir laba siltumizolācija? Vai redzamas noplūdes vietas? • Cik daudz enerģijas katlam jāpievada? Balstoties uz 2. att. Tipisks katla /

sildītāja līdzsvars, aprēķini zudumus.

4

Piezīme: Dūmgāzes temperatūras samazināšana par 20°C (36°F) uzlabos katla energoefektivitāti par apmēram 1%.

Jaunākie piemēri: Ķīmiskā rūpnīca var ietaupīt 500,000 $ gadā, pārbaudot un novēršot visas tvaika noplūdes vietas. Finiera rūpnīca samazināja tvaika daudzumu par 2700 kg/h (6000 lb./h), atjaunojot cauruļvadu siltumizolāciju.

32

Nosūces un pieplūdes ventilatori

Mācīšanās mērķis: Šajā nodaļā Tu uzzināsi: • Par trijiem vienkāršiem kritērijiem, kas nosaka elektrodzinēja energotaupību • Par procedūru, kas palīdz uzņēmumiem pilnveidot motoru energopatēriņu • Par iespējamiem enerģijas taupīšanas veidiem cauruļvados, kas tiks ilustrēti ar

piemēriem Energoefektīvi elektrodzinēji Elektrodzinēju lietderības koeficientu nosaka pavisam vienkārši. Izmantosim tā saucamo “dzīves cikla izmaksu” metodi, kas veidojas no kopējo ieguldījumu, apkopes un uzturēšanas izmaksu un elektrodzinēja lietošanas laikā (10 līdz 20 gadi) izlietotās enerģijas izmaksu summas. Lai aprēķinātu tā saucamo “1-2-3-Testu”, ir svarīgi trīs kritēriji: elektrodzinēja kalpošanas ilgums, darbošanās stundu skaits gadā un vidējā energoefektivitāte. 1. tabula: 1-2-3 Tests (elektrodzinēju energoefektivitāte)[4] 1 . kr i tēr i js : e lektrodzinē j ia kalpošanas ilgums. Elektrodzinēja izlaiduma gads ir uzrakstīts uz identifikācijas plāksnītes, kā arī to var noskaidrot, sazinoties ar ražotāju (ražotājam jāzina modeļa numurs). 2. kritērijs: Jaudas norma. Arī šī i n f o r m ā c i j a a t r o d a m a u z identifikācijas plāksnītes. 3. kritērijs: Darbības stundu skaits. Enerģijas patēriņu uzskaita tam domāts skaitītājs. Procedūra: Izvēlies vērtību no 1 līdz 5 katram no kritērijiem: kalpošanas ilgumam, jaudas normai, un darbības stundām. Pārbaudāmajam e l ek t rodz inē j a m l i e t d e r ības koeficientu nosaka, aprēķinot šo trīs kritēriju summu: Rezultāti redzami 2.tabulā Sarkanais laukums: Ja rezultāts ir virs 10, iesaka mainīt motoru. Dzeltenais laukums: Ja rezultāts ir starp 6 un 10, motoram nepieciešama tehniskā apskate. Zaļais laukums: Ja rezultāts ir zemāks par 6, nekādi drošības pasākumi nav nepieciešami. Sekojošās tabulās dotas minēto trīs kritēriju skalas: Lai taupītu enerģiju, nepietiek tikai ar veco elektrodzinēju nomaiņu pret jauniem, efektīvākiem elektrodzinēhiem. Nepieciešami arī citi drošības pasākumi. Lai optimizētu enerģijas patēriņu, iesaka sekojošu procedūru: 1. solis: Patēriņa analīze. Šis solis ir vissvarīgākais enerģijas taupīšanā. Diskusiju veidā ar atbildīgajiem darbiniekiem noskaidro nepieciešamos enerģijas patēriņa optimizācijas procesa parametrus. Patēriņa svārstības nosaka ar mērījumu palīdzību vai diskusiju veidā. Mērījumus var izdarīt pat, ja

33

process vēl nav pietiekami optimizēts, jo relatīvās svārstības paliek nemainīgas arī pēc optimizācijas. Izņēmums ir gadījumi, kad analīzes rezultātā noskaidrojas, ka pats process ir nekvalitatīvs un jāmaina procesa koncepcija. 2. solis: Enerģijas nesēju iekārtu piemērotība Enerģijas nesēji var būt: tvaiks, saspiests gaiss, gaiss, ūdens u.c. Svarīga ir iekārtu izmēra atbilstība patēriņam. Ja tas ir pārāk liels, iekārtas (piem., sūkņi, ventilatori, kompresors) nedarbojas uz pilnu jaudu un tas samazina energoefektivitāti. 3. solis: Iekārtu regulāras pārbaudes Iekārtam ir jānodrošina katram enerģijas nesējam atbilstoši apstākļi, tādēļ regulāri jāorganizē sūkņu, pieplūdes ventilatoru, kompresoru tehniskās darbības pārbaudes. 4. solis: Elektromotora optimizācija Jāņem vērā trīs noteikumi: a) motora izmēra ideāla atbilstība visefektīvākās jaudas prasībām, b) motora energoefektivitātei jābūt maksimālai, un c) pārbaudēs jāņem vērā patēriņa veids.

Cauruļvadu sistēmas īss apraksts Aprakstam izmanto datus no tehniskās specifikācijas vai veiktajiem mērījumiem. Uzņēmumos šos datus var iegūt no darbiniekiem: 1. 50 lielāko sūkņu saraksts (sarindoti pēc to jaudas) 2. šo iekārtu funkcijas 3. jaudas patēriņš katrā sūknī 4. darbības diapazons (dienā/ nedēļā) 5. darbības stundu skaits gadā un attiecīgais enerģijas patēriņš gadā 6. risināmās problēmas un tehniskās apkopes prasības

Eksperiments Sarunā ekskursiju uz kādu uzņēmumu, kur varētu izpētīt elektromotorus (ūdens sūkņus un sūkņus ūdens uzsildīšanai).

Izpildi sekojošus uzdevumus: • Sastādi ekvivalentu motoru/sūkņu sarakstu. • Pieraksti katra motora/sūkņa jaudu (noskaidro kW) • Pieraksti darbības laiku (sareizini lietošanas dienas ar stundu skaitu dienā).

Piemērs cauruļvadu sistēmai Sūkņu sistēmai nepieciešams, lai 50 m³/h ūdens izsūknētu caur 100m garu cauruli. Pieņem, ka 2 collu diametra cauruļvads patērē 24 kW jaudas. Ja diametru palielina līdz 4 collām, nepieciešamais patēriņš samazinās līdz 5 kW. Ātrums sistēmā samazinās, ievērojami palielinot enerģijas ietaupījumu kā arī samazinot nolietošanos. Tātad sūkņu sistēmas uzturēšanas un lietošanas ilguma izmaksas samazinās.

34

2. tabula: Paraugs (no autoveikala)

Jautājumi: Pareizi vai nepareizi: • Ja “1-2-3 Testa“ rezultāts ir starp 6 un 10, viss ir kārtībā un nekādi drošības

pasākumi nav nepieciešami. • Ir svarīgi veikt patēriņa [kWh] uzskaiti uz vienu patērētāju. • Ir svarīgi salīdzināt iekārtu jaudu ar reāli nepieciešamo jaudu. • Jauna motora iegāde ir pilnīgi nepieciešama katru gadu. • Svarīga ir iekārtas ražotājfirmas zīmols. Tikai lielākie un visdārgākie motori ir

vislabākie. Saspiests gaiss

Mācīšanās mērķis: Šajā nodaļā Tu uzzināsi: • Kas ir saspiests gaiss un kur to lieto • Kur novērojami vislielākie zudumi • Kā var uzlabot saspiesta gaisa sistēmu

Definīcija: Saspiests gaiss apgādā ar dzinējspēku pneimatiskos instrumentus, kā arī darbina dažas speciālas ierīces.

Parasti kompresorus darbina elektromotori, bet milzīgus kompresorus darbina tvaika vai gāzes turbīnas . Nelielus, portatīvus kompresorus darbina benzīns vai dīzeļdegviela. Kompresoru energoefektivitāte ir zema, jo apmēram līdz 90% piegādātās enerģijas tiek zaudētas kā liekais siltums. Saspiesto gaisu uzglabā tvertnē, kas vienlaicīgi pilda krātuves vai “bufera” lomu, apgādājot cauruļvadu tīklu, kurā spiediens ir augstāks par atmosfēras spiedienu, un kurš savienots ar tehnoloģiskām iekārtām. 5.att. redzami zudumu avoti. Tikai 5% no kopējās enerģijas saglabājas saspiestā gaisā. 95% enerģijas tiek pārveida siltumā (arī mehāniskie zudumi beigās kļūst par siltumu).

Iekārta Daudzums Jauda [kW] Kopējā jauda [kW]

Darbības laiks kWh

auto pacēlājs

2 2.2 4.4 182 800.8

kompresors 1 4 4 1600 6400

35

5. att. Enerģijas bilance kompresorā ( Sankey Editor, STENUM)[3]

Kompresora sistēmas optimizēšanas potenciālais ietaupījums nredzams 6. att.

6. att. Enerģijas taupīšana – saspiestā gaisa sistēma [3]

Samazināt zudumus saspiesta gaisa sistēmās palīdz sekojoša procedūra, kas sastāv no četriem soļiem,: 1. Novērst noplūdes Noplūdes novēršana ir viens no saspiesta gaisa izmantošanas energoefektivitātes uzlabošanas pamatiem. Kaut arī saspiesta gaisa sistēmas ir nodrošinātas pret gaisa noplūdi, tomēr to rašanās ir neizbēgama:

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

current state leaks reduced superordinatedcontrol

whole machineoptimised

savingsconsumption

36

• Kur meklēt noplūdes? Kondensāta novadītājos, savienojumos un cauruļvados, saskrūvējamos atlokos, kolektoros, filtros, cilindros, elastīgajās caurulēs, ražošanas iekārtās, instrumentos, un drenāžas vietās. 2. Nelietderīgi uzturēts pārāk augsts spiediens; jo augstāks spiediens, jo vairāk gaisa zudīs

caur radušos sūci. 3. Nav nepieciešams visā sistēmā uzturēt spiedienu, ja tikai dažās sistēmas sastāvdaļās notiek

tehnoloģiskais process. 4 Atslēdziet tās sastāvdaļas, kurās saspiestais gaiss nav attiecīgā brīdī vajadzīgs. Noslēdzošos

ventiļus darbina gan rokas režīmā, gan automātiski, lietojot vienkāršas vadības ierīces, piemēram, laika releju vai iebūvētos slēdžus; to vadība var tikt realizēta arī ar automātiskās vadības sistēmu, ja tāda ir.

Siltuma atkārtota izmantošana

80-93% elektroenerģijas, ko izlieto rūpnieciskais gaisa kompresors, pārvēršas siltumā. Daudzos gadījumos pareizi projektēta siltuma atkārtotas izmantošanas (reģenerācijas) sistēma var lietderīgi izmantot no 50 līdz 90% šīs atgūtās siltumenerģijas, lai sasildītu ūdeni vai gaisu.

Uzdevums: • Dodies ekskursijā uz kādu uzņēmumu, kurā varētu būt saspiesta gaisa sistēmas

(piem., krāsu veikals, galdniecība u.c.). Sastādi instrumentu sarakstu, kuros izmanto saspiestu gaisu.

• Vai var noteikt noplūdes vietas? • Izmanto 3. tabulu noplūdes izraisītu elektroenerģijas izmaksu noteikšanai. • Vai uzņēmums izmanto siltuma atkārtotas izmantošanas tehnoloģisko

principu? • Vai vari noteikt siltuma atkārtotas izmantošanas potenciālu? Izpēti 5. att.

Enerģijas bilance.

.

Situācijas izpēte:

37

Secinājumi: • Spēkstaciju, kas ražo vienīgi elektrību, energoefektivitāte ir samērā zema, tikai

virs 50%. • Spēkstacijas, kas ražo lietderīgu siltumu, kā arī elektrību ir daudz efektīvākas. • Atjaunojamie enerģijas avoti sastāda mazu, bet pieaugošu elektroenerģijas

ražošanas daļu. • Enerģijas patēriņš rūpnieciskiem mērķiem ieņem svarīgu vietu Tavas valsts

enerģijas patēriņā. • Enerģiju lieto rūpniecībā dažādos veidos dažādiem mērķiem.

Dzesēšanas un sildīšanas šķidrumi

Visizplatītākais šķidrums dzesēšanai un sildīšanai ir ūdens (silts un auksts). Pārējie termošķidrumi ir glikols (ūdens un alkohola maisījums, ko lieto dzesēšanai) un eļļa (minerāļi vai silikons, ko lieto dzesēšanai un sildīšanai). Termošķidrumu priekšrocība, salīdzinājumā ar ūdeni, ir tā, ka tie var darboties lielākā temperatūras diapazonā. Tos var atdzesēt zemāk par 0° pēc Celsija un uzsildīt vairāk par 100° C, nesākot vārīšanos (vai palielinot spiedienu noslēgtā sistēmā). Šo īpašību dēļ termošķidrumus izmanto rūpniecībā, jo tehnoloģiskie procesi notiek ārpus 0° to 100° C diapazona. Energoefektivitātes uzlabojumi Sildīšanas/ dzesēšanas procesu var padarīt efektīvāku sekojoši: • Regulāra katlakmens un piesārņojuma likvidēšana samazinās zudumus sūkņos. • No temošķidrumiem atgūto enerģiju tehnoloģiskajā procesā var izmantot citur. Ar siltumizolāciju noklāti cauruļvadi samazina siltuma zudumus.

1. att. Noslēgtas cilpas dzesēšanas sistēma

38

Atsauces:

[1] Meilner Mechanical Sales, Inc. www.boilersource.com [2] Dockrill P., Friedrich F., Federal Industrail Boiler Program, Natural Resource Canada, CANMET Energy Technology Centre, 1 Haanel Drive, Nepean ON K1A 1M1, Boilers and Heaters: Improving Energy Efficiency, Catalogue No: M92-299/2001E, 2001 [3] Initiativ Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe www.industrie-energieeffizienz.de [4] Top Motors www.topmotors.ch [5] Heat Recovery with Compressed Air Systems http://www.compressedairchallenge.org/library/factsheets/factsheet10.pdf

Interneta saites:

www.topmotors.ch http://www.compressedairchallenge.org www.boilersource.com

39

4. nodaļa. Energovadība

Mācīšanās mērķis: Turpmākajās nodaļās Tu uzzināsi • Kas ir energovadība, kāpēc tā ir nepieciešama, kā arī tās darbības principus

Dažāda veida uzņēmumi arvien vairāk iesaistās apkārtējās vides problēmu risināšanā, ierobežojot savas darbības, produkcijas un pakalpojumu negatīvo ietekmi uz vidi. Uzņēmumam radīsies pozitīvs imidžs, cenšoties uzlabot apkārtējās vides apstākļus. Tam nepieciešama labi strukturēta sistēma, kas labi iekļaujas kopīgā uzņēmuma vadības sistēmā. Starptautiskie standarti, attiecināmie uz vides pārvaldību, paredzētie organizāciju nodrošinājumam ar efektīvo vides pārvaldības sistēmu elementiem, kuri var būt apvienoti ar citiem administratīvās pārvaldības sistēmas elementiem, lai palīdzētu organizācijām sasniegt ekoloģiskus un ekonomiskus mērķus. Uzņēmumiem jāievēro standarti; to nepildīšanas gadījumā uzņēmums netiek sertificēts. Vadības sistēmas pamatmērķis ir uzlabot kvalitāti, vides aizsardzību un pildīt sociāli ekonomiskās vajadzības.

Bet rodas jautājums: kāpēc uzņēmumam ieviest vadības sistēmu? 1. att. ilustrē punktus, kas runā par labu vadības sistēmas ieviešanai.

1. att. Uzņēmumu energovadības sistēmas priekšrocības[1]

Definīcija: ISO 9001: Kvalitātes vadība ISO 14001: Vides pārvaldības sistēma ISO 16001: Energovadība

1.ISO 9001: Tas ir starptautisks standarts, kas izvirza prasības uzņēmuma administrēšanas sistēmai kvalitātes mērķu un prasību sasniegšanai. 2.ISO 14001: Vides pārvaldības sistēmas standarts nodrošina uzņēmuma vides regulējošo prasību izpildi savienojumā ar finansiālu mērķu sasniegšanu. ISO 16001: Šī standarta pamatmērķis ir palīdzēt uzņēmumiem izveidot sistēmu, kas pilnveidotu uzņēmuma energoefektivitāti, samazinot enerģijas patēriņa izmaksas kā arī siltumnīcefekta gāzu emisiju.

40

Mēs pieskarsimies katrai no tām turpmākajās grāmatas apakšnodaļās. Tagad pievērsīsimies energovadībai. Energovadības sistēmas mērķi Energovadības sistēmas ieviešanas pamatmērķis ir pilnveidot kopējo uzņēmuma enerģijas patēriņa organizāciju. Uzņēmums pats regulē savus iekšējos procesu un nosaka nepieciešamos uzlabojumus. Nepārtrauktā uzlabojuma procesa mērogus un laika sadalījumu nosaka pats uzņēmums, ņemot vērā ekonomiska un praktiska rakstura nosacījumus, uzņēmuma apjomu, nepieciešamo enerģijas daudzumu ražošanas procesa organizēšanai, kā arī izmaiņas ražošanā.

Udevums Sniedz atbildi uz šiem jautājumiem par savu skolu. Noorganizē interviju ar skolas direktoru vai citu atbildīgu personu.

Piezīme: Pamatā energovadība sastāv no vairākām vienkāršām līdzvērtīgām darbībām. .

Piezīmes: Uzņēmuma vadībai jānoskaidro sekojoši jautājumi:

• Kādus energonesējus izmanto ražotnē? (elektroenerģiju, dabas gāzi, carbon oglekli? u.c.)

• Kuri ir galvenie enerģijas nesēji? • Vai papildus tiek izmantoti kādi alternatīvie enerģijas avoti? (elektroenerģija,

vēja un Saules enerģija, biomasa, ģeotermālā enerģija u.c.) • Cik daudz enerģijas patērē dienā / gadā? • Kā enerģija nokļūst līdz uzņēmumam? (centralizēta energoapgāde, pa uzņēmuma

cauruļvadiem, vai piemēram vedot dabas gāze ar auto cisternām vai tankkuģiem,) • Kādas ir enerģijas izmaksas dienā / gadā? • Kura filiāle patērē enerģiju? Kurā filiālē enerģija ir visvairāk nepieciešama? • Kādu daļu kopējos ekspluatācijas izdevumos sastāda enerģijas izmaksas? • Vai pēdējos gados enerģijas izmaksas ir mainījušās? • Vai enerģijas jautājumi ir svarīgi konkrētajai atrašanās vietai? • Kādi ir uzņēmuma plāni enerģijas padevei nākotnē? • Cik daudz enerģijas ir nepieciešams, lai nodrošinātu ražošanas procesu ?

Piedevām, kāds enerģijas patēriņš tiek plānots nākotnē (piemēram, apgaismojums, apkure, kafejnīca u.c.)??

41

Energovadības sistēmas elementi 2. att. redzamas energovadības sistēmas pamatdarbības.

2. att. Energovadības cikls

Tātad energovadības sistēmas mērķis ir uzlabot energoefektivitāti, salīdzinot to ar iepriekšējo enerģijas patēriņu, samazinot izmaksas un siltumnīcefekta gāzu emisija. Energovadības sistēmas . prasības ir noteiktas starptautiskajos standartos (ISO 14001, ISO 16001). Tālākās nodaļās energovadības sistēmu apskatīsim detalizētāki

Uzdevums: Sameklē internetā ISO vai EMAS standartu aprakstus

Jautājumi: • Vai esi kādreiz vedis uzskaiti par izlietoto papīra daudzumu skolā un mājās?

• Izsaki priekšlikumus, kā var samazināt papīra patēriņu. Kā šīs idejas var apvienot vienā programmā skolā?

• Kādi elektroenerģijas patērētāji atrodas Tavā skolā?

• Kādas vadības sistēmas vari nosaukt. Kāda ir to būtība?

42

Enerģētikas politika Enerētikas politika ir rakstiskā formā izteikts apgalvojums, kurā uzņēmums apliecina savu vēlmi taupīt enerģiju, palielināt atjaunojamo energoresursu izmantošanu, saskaņot uzņēmuma darbību ar juridiskajām prasībām, samazināt kaitīgo vielu izplūdi.

Situācijas izpēte:

3. att. Enerģētikas politika (SIA “Star Paper Mills”) [2]

Piezīme: Enerģētikas politikai:

• jābūt rakstiskā formā

• uzņēmuma augstākās vadības parakstītai

• skaidri jādefinē vides aizsardzības mērķi

• jāatspoguļo notiekošās izmaiņas amazinitumu samazineneru izmantopapatbildrza pras

• jābūt saprotamai darbiniekiem

ENERĢĒTIKAS POLITIKA

SIA „Star paper mills” enerģētikas politika U z ņ ē m u m ā „ S t a r p a p e r mills” (Saharanpur) ir izstrādāta ener-govadības programma enerģijas patēri-ņa samazināšanai. Programma sastāv no sekojošiem punktiem: 1. Pilnveidot ražošanas procesu un iekārtu tehniskās apkopes procedūru, samazinot tam nepieciešamo enerģijas patēriņu. 2. Samazināt izmešu daudzumu un uzlabot produktivitāti, kas dotu iespēju samazināt enerģijas patēriņu katrā raž-otnē. 3. Samazināt akmeņogļu patēriņu, meklējot citus risinājumus tvaika ražo-šanai, izmantojot dažādus rūpnieciskos atkritumus. Veidot darbiniekos izpratni par enerģi-jas konservēšanu, organizējot izglītojo-šus seminārus.

43

Jautājumi • Kā jāizstrādā enerģētikas politiku? • Internetā sameklē papīra ražotni (savā valstī). • Vai šis uzņēmums ir sertificēts (ISO 14001 vai ISO 16001)? • Vai šī uzņēmuma mājas lapā atrodama informācija par vides/enerģētikas

politiku? • Sameklē uzņēmuma vides / enerģētikas politikas izklāstu. • Vai tavā skolā ir izstrādāta politika (piemēram, attiecībā par atkritumu

samazināšanu, ūdens patēriņa samazināšanu vai enerģijas patēriņa samazināšanu)?

Plānošana

Laba plānošana ir veiksmīgas energovadības pamatā

4. att. Plānošanas etapi

Plānošanas sastāv no sekojošiem etapiem (skat. 4. att.): ražošanas procesa analīzes (izmantotais materiāls un izejvielas, saražotā produkcija un blakus produkti, patērētā enerģija), mērķiem, veicamajiem pasākumiem, kā arī darbības pārskata. Ražošanas procesā nepieciešamo materiālu un izejvielu, kā arī enerģijas patēriņa analīze veicina videi draudzīgas sistēmas izveidi uzņēmumā. Uzņēmuma ieguldījuma/ produkcijas ieguves analīze, kā arī materiālu un enerģijas izmantošanas analīze veido informācijas sistēmu, kas ļauj noteikt uzņēmuma darbības efektivitāti

Piezīme: Plānošana skar sekojošus aspektus: • vides apektus • juridiskas un citas prasības (likumdošana, brīvprātīgas vienošanās un saistības,

klientu un citu ieinteresēto pušu izvirzītās prasības); • mērķu izvirzīšana palīdz īstenot enerģētikas politiku dzīvē, dodot iespēju vērtēt

energoefektivitātes pasākumu lietderīgumu.

PLĀNOŠANA

44

Ražošanas procesa analīze

5. att. Ražošanas procesa analīze

Vispirms uzņēmums aprēķina esošo enerģijas patēriņu un salīdzina to ar iepriekšējo enerģijas patēriņu. Analīzes dziļums ir akrīgs no uzņēmuma orgznižacijas lieluma, bet aprēķina minimums ietver izmantojamās enerģijas ieguldījumus (elektroenerģija, nafta, dabas gāze u.c.) un beigu patēriņa aprēkinus (žāvēšana, sūknēšana, gaisa kondicionēšana, apgaismojums u.c.) Nosakot mērķus, uzņēmumam jāņem vērā enerģijas izmantošanas jaunākās tendences. Uzņēmuma pārskatā par energoresursu izmantošanu jāiekļauj informācija par nomaksātajiem rēķiniem, nolasītiem skaitītājiem, ēku apsekojuma atskaitēm u.c. informācija. Jāņem vērā arī tādi neko nemaksājoši pasākumi kā personāla izglītošana energotaupības jautājumos, piemēram, apgaismojuma un biroja tehnikas izslēgšana. Katru gadu pārskatā ietvertie dati jāatjauno, izmantojot jaunāko informāciju par ražošanas paplašināšanu, izmaiņām ražotnē vai pašā uzņēmuma struktūrā, personāla sastāvā, kā arī darba pienākumu aprakstos.

Iegūtie dati jāanalizē, salīdzinot tos ar iepriekšējā perioda enerģijas patēriņa datiem.

Uzdevums: Sastādi līdzīgu pārskatu par savu skolu • Izveido līdzīgu komponentu sarakstu (apgaismojums, projektori, datori u.c.) • Pieraksti katra komponenta jaudu (sameklē to kW) • Pieraksti katram darbošanās stundas (sareizini darbošanās stundas ar dienu

skaitu) • Tālāk noskaidro savas skolas elektroenerģijas patēriņu. Salīdzini savus iegūtos

skaitļus ar skolas datiem. Vai tie ir līdzīgi vai atšķirīgi? • Ja pat neizdevās uzskaitīt visus enerģijas patērētājus skolā, sarunā ar skolas

atbildīgo personu vari atskaitīties par savos aprēķinos iekļautajiem komponentiem.

45

Mērķi Nākošais uzņēmuma uzdevums ir nospraust mērķus. Tiem jābūt konkrētiem, aprēķināmiem, godkārīgiem, reāliem un īstenojamiem. Pārtulkojot šos vārdus angliski, no pirmajiem burtiem veidojas vārds SMART, kas tulkojumā nozīmē “gudrs”.

Situācijas izpēte: Piemērs no papīra fabrikas gada pārskata (M-real Stockstadt GmbH)

6. att. Pārskats par izmantoto materiālu un saražoto produkciju un blakus produktiem [3]

- konkrēti -aprēķināmi - godkārīgi - reāli - īstenojami

46

Energovadība ir organizatoriska un tehnoloģiska pieeja, kuras mērķis ir samazināt kurināmā/enerģijas izmaksas. Uzņēmumam periodiski jāpārskata iespējas uzlabot energovadību un kontrolēt tās ieviešanu. Uzlabošanas līmenis, lielums un izpildes laiks atkarīgs no ekonomiskiem un praktiskiem apstākļiem, kā arī no pašas organizācijas lieluma, enerģijas patēriņa, produkcijas maiņas. Mērķi varētu būt šādi:

• Konkrēti energotaupības pasākumi, kas samazinātu, piemēram saspiesta gaisa zudumus, par 10%; • Enerģijas konservēšanas tehnoloģiju ieviešana (piemēram, ventiļi ūdens plūsmas mazināšanai, kas samazina karstā ūdens patēriņu, siltumapmaiņa, kas nodrošina izplūdušā siltuma atgriešanu sistēmā u.c.), lai izmantotu 20% no iepriekšējiem siltuma zudumiem. • Darbinieku izglītošana un motivēšana siltā ūdens patēriņa samazināšanai par 20% tīrīšanas un apkopšanas darbiem; • Kontroles pasākumu pilnveidošana un pastiprināšana, kas varētu samazināt kopējo enerģijas patēriņu par 5%; Jaunu pasākumu ieviešana, piemēram instrukcijas, kas samazinātu gaisa zudumus par 10%. Pasākumi Kad mērķi ir nosprausti, jāpieņem lēmums par pasākumiem, kuri veicinās šo mērķu sasniegšnu. Sekojoša tabula ilustrē pasākumu plānu uzņēmumā:

4. tabula: Piemērs (mērķi un pasākumu plāns)

Uzdevums: • Atceries informāciju par uzņēmumu iepriekšējos uzdevumos. Vai ir atrodama

informācija par izmantotajiem materiāliem un enerģijas avotiem? • Salīdzini enerģijas patēriņu dažādos uzņēmumos. • Vai enerģijas patēriņa uzskaites jautājumi tiek regulāri pārskatīti? • Sastādi energotaupības mērķu un pasākumu tabulu, kas būtu līdzīga 4. tabulai.

Izmanto savas skolas datus.

Enerģijas avots

  Mērķi

  Pasākumi

  Elektroenerģija

Ietaupījums saspiestā gaisa sistēmā (180 000 [kWh/a])

Noplūdes iespēju mazināšana saspiesta gaisa sistēmā

  Elektroenerģija

Enerģijas ietaupījums (50 000 [kWh/a])

Apgaismojuma optimizācija

  Dabas gāze

Katlu sistēmas optimizācija (480 000 [kWh/a])

Katlu cauruļvadu siltumizolācija, katlu pieregulēšana

  Dabas gāze

Dabas gāzes samazināšana apkures sistēmai (530 000 [kWh/a])

Siltuma atgūšana - kompresors

47

Ieviešana un darbība

Uzņēmuma vadība ieceļ par energovadības ieviešanu atbildīgu personu, kura atskaitās Vadībai par paveikto un rezultātiem

1. att. Uzņēmuma struktūra

Komanda Komandas darbs sekmē pozitīva rezultāta iegūšanu. Komandas veidošanai liela nozīme ir visu jomu speciālistu pieaicināšanā, jo vides jautājumu risināšana ietekmē uzņēmuma visas darba jomas. Komandā jābūt: • Likumdošanas ekspertam, • Speciālistam komerciālās jomās • Galvenajam tehnologam, • Atbildīgajam par tehnisko apkopi, • Darba drošības speciālistam.

Angļu vārda „TEAM” burti ir pirmie burti vārdiem, kas latviski nozīmē: „kopā ikviens sasniedz vairāk”.

Uzdevums: Ceļojums uz Mēnesi Tu esi astronauts, kura kosmosa kuģis ir avarējis uz Mēness. Kuģis, kurš aizvestu tevi uz Zemi, atrodas 300 km attālumā. Izveido līdzi ņemamo lietu sarakstu (sērkociņus, kompasu, glābšanas laivu, signālraķeti, plītiņu, medikamentus, ūdeni, neaizskaramos krājumus, šaujamieroci…): • Vispirms izveido sarakstu vienatnē • Otru sarakstu izveido komandas diskusijas rezultātā

IEVIEŠANA UN DARBĪBA

48

Jautājumi: Atbildi uz sekojošiem jautājumiem: • Kurš Tavā skolā atbild par administrācijas darbu? • Kurš ir atbildīgs par objekta vadīšanu? • Kurš atbild par enerģijas patēriņu un šīs informācijas sniegšanu vadībai?

Komunikācija, izglītība, apmācība Efektīva komunikācijas organizēšana uzņēmumā nodrošina energovadības sistēmas panākumus.

• Iekšējā komunikācija. Iekšējā komunikācija nozīmē darbinieku informēšanu par uzņēmuma mērķiem, vērtībām un tradīcijām. Tā var būt gan mutvārdu, gan rakstiskā formā, tiešā vai virtuālā veidā, notikt individuāli vai grupās. Skaidra un kodolīga saziņa veicina katra darbinieka izpratni par saviem pienākumiem, kā arī ievieš skaidrību par uzņēmuma organizācijas struktūru un tā darbības stilu.

1. Iekšējā komunikācija sastāv no sekojošām darbībām:

2. Uzņēmumā iecelts atbildīgais par enerģijas saglabāšanas programmu;

3. Informācija par energovadības sistēmas izveidošanu, ieviešanu un darbību; 4. Darbinieku informēšanas veidi (darbinieku sanāksmes, semināri, uzņēmuma informatīvie

biļeteni, iekšējais datortīkls, e-pasts, ziņojumu dēļi u.c.);

5. Veids, kādā tiek izskatīti darbinieku priekšlikumi.

• Ārējā komunikācija Ārējā komunikācija notiek ar ieinteresētajām pusēm ārpus uzņēmuma un arī ieņem svarīgu vietu energovadības jautājumu risināšanā.

Dokumentācija Energovadības dokumentāciju izmanto par pamatu šīs sistēmas ieviešanai, uzturēšanai, tehniskai apkopei, kā arī ražošanas procesa un materiālu ietekmes uz apkārtējo vidi monitoringam un kontrolei. Viegli atšifrējami izmaiņu dokumentālie pieraksti nodrošina energovadības sistēmas nevainojamu gaitu.

Uzdevums: Izmanto iepriekš iegūtos uzņēmumu datus: • Vai tajos atspoguļojas konkrētu darbinieku priekšlikumi un idejas par

energotaupības uzlabojumiem? • Vai ir notikušas lekcijas (prezentācijas) par enerģijas saglabāšanas

jautājumiem? Audits

Nejauksim auditu ar vadības pārskatu. Sākuma pārskats dot ierosmi, bet iekšējais audits uztur uzņēmuma darbību.

AUDITS

49

8. att. Audita cikls [4]

Iekšējais audits sastāv no sistemātiskas pārbaudes un salīdzināšanas. Salīdzinātas tiek esošās darbības metodes ar energovadības rokasgrāmatā noteiktajām. Audita mērķis ir konstatēt gan izpildītās, gan neizpildītās, gan nepilnīgi izpildītās prasības un meklēt risinājumus situācijas uzlabošanai. Audits atklāj trūkumus procesa organizācijā vai kādā konkrētā ražošanas posmā. Uzņēmuma darbinieku ieinteresētībai ir liela nozīme sistēmas ieviešanā un uzturēšanā. Ja darbinieki nav ieinteresēti, sistēmas ieviešana un uzturēšana ir apgrūtināta. Audita laikā noskaidrojas uzņēmuma ieinteresētība enerģijas ksaglabāšanas jautājumu risināšanā.

Auditu biežums Audits notiek vismaz reizi gadā, taču var plānot arī biežāk. Audita rezultāti tiek paziņoti uzņēmuma vadībai, kā arī tiek sastādīta konstatēto trūkumu novēršanas programma. • Riskam pakļautās jomas;

• Jomas, kas iepriekš neatbilda juridiskām prasībām.

Balstoties uz konstatētajiem faktiem, tiek sastādīts plāns ar datumiem, līdz kuriem ir jānovērš trūkumi. Vadības pārskats

Pēdējais pasākums energovadības sistēmā ir vadības pārskats: • Vai vadības sistēma ir praktiska, gatava ekspluatācijai un efektīva? • Kādi ir paveiktie drošības pasākumi? • Kādi ir iemesli trūkumiem vai uzlabojumam? Vai uzņēmums savā darbībā ievēro likumdošanas prasības?

Piezīme: Iekšējā audita mērķis ir sistemātiski uzraudzīt energovadības sistēmu un novērtēt tās atbilstību paša uzņēmuma noteiktajām prasībām.

VADĪBAS PĀR-SKATS

50

Pārskats balstās uz atbilstošu dokumentāciju, piemēram paveiktā audita atskaites. Atkarībā no apstākļiem, vadības sistēmā iespējams ienest izmaiņas.

. Uzdevums: Prezentācija: Apsveicam: Tagad Tu zini energovadības rokasgrāmatas prasību galvenos punktus

Izmantojot iepriekšējos uzdevumos iegūtos datus, sagatavo prezentāciju, kurā izskaidro energotaupības mērķus un tam nepieciešamos pasākumus savā skolā.

Secinājumi: Energovadības sistēma sastāv no 5 etapiem: • Enerģētikas politika • Plānošana: Ražošanas procesa analīze: izmantotais materiāls un saražotā

produkcija un blakus produkti, mērķi un pasākumi • Ieviešana un darbība: komanda, komunikācija, dokumentācija • Audits • Vadības pārskats Atsauces:

[1] ISO 14001 [2] Energy policy (Star Paper Mills Ltd.) http://www.energymanagertraining.com/banner/EMP2005_pdf/Star_Paper_Mills_EMP.pdf [3] M-real’s Environmental Declaration 2007 http://www.m-real.com/ilwwcm/resources/file/eb7e914b0803b58/M-real%20EMAS%202007%20E_ENDI_08082007.pdf

[4] http://www.southbirminghampct.nhs.uk/_services/rehab/Images/AuditCycle.jpg

Web links:

www.sappi.com www.m-real.com www.iso.org www.nsai.ie

51

5. nodaļa: Situācijas izpēte papīra ražošanas rūpniecībā Ievads Vai var iedomāties mūsu dzīvi bez papīra? Tas ir visdaudzpusīgākais un visplašāk lietotais materiāls ikdienas dzīvē. Pat elektroniskās komunikācijas un zināšanu laikmetā papīrs ir neaizvietojams ne tikai izglītības un informācijas pārsūtīšanas jomā, bet arī tūkstošos produktu, ko mēs lietojam katru dienu.

9. att. Papīra produkti.

Papīru sāka izgatavot Ķīnā pirms 2000 gadiem, Eiropā papīra izgatavošana izplatījās 13. gadsimta vidū. [5]. Par izejvielām papīra ražošanā tajos laikos izmantoja zīdkoka mizu, papirusu, salmus vai kokvilnu. Papīra ražošanas industrializācija kļuva iespējama tikai 19. gadsimta vidū, kad cilvēki sāka izmantot koksnes šķiedras [1]. Enerģijai vienmēr bijusi svarīga nozīme papīra ražošanā. Tās pirmsākumos papīra fabrikas tika novietotas pie upēm, lai ūdens tecējums dotu enerģiju ražošanas procesam. Žāvēšanas un balināšanas process notika ar Saules un vēja enerģijas palīdzību. Industrializācijas laikmetā papīra izgatavošanā izmantoja fosilos kurināmos. Mūsdienās apmēram 48% no primārās enerģijas, ko izmanto Eiropas papīra un celulozes rūpniecībā nāk no fosilajiem kurināmiem [22]. Fakti par papīru Eiropā1 [22] • Papīra patēriņš Eiropā palielinās vidēji par 2.6% gadā. Ražošanas jauda Eiropas valstīs ir

apmēram 100 miljonu tonnu gadā. Rakstāmpapīrs un papīrs zīmēšanai sastāda apmēram 48% no saražotā papīra, iepakojamais papīrs sastāda 40% un dažādiem citiem nolūkiem domātais papīrs sastāda 12%.

• Vācija ir vislielākais papīra ražotājs, tai seko Somija, Zviedrija, Itālija un Francija. • Rūpniecības nozare tiešā vai netiešā veidā nodarbina vairāk nekā 2 miljoni cilvēku un

sastāv no 1200 celulozes2 un papīra fabrikām un 800 citām ražotnēm Eiropā. • Eiropas celulozes un papīra ražotņu apgrozījums sasniedz 79 miljardu eiro gadā, tas ir

1,4% no Eiropas rūpnīcu kopējā apgrozījuma. • Kokmateriālu patēriņš CEPI valstīs 2007. gadā pārsniedza 119 tonnas. • Celulozes un papīra rūpniecība ir pasaules ceturtā lielākā enerģijas patērētāja [17]. Vairāk

nekā puse no ražošanai nepieciešamā siltuma un elektroenerģijas rodas ar biomasu saistīto kurināmo dedzināšanas rezultātā. 2. att. Primāro enerģijas avotu īpatsvars [22].

1 Fakti no “Cepi valstīm”. “Cepi” nozīmē Eiropas papīra ražotājvalstu konfederācija. Dalībvalstis 2007 bija: Austrija, Beļģija, Čehijas Republika, Somija, Francija, Vācija, Ungārija, Itālija, Norvēģija, Polija, Portugāle, Slovākija, Spānija, Zviedrija, Šveice, Nīderlande, Apvienotā Karaliste. 2 Papīrs galvenokārt sastāv no šķiedras vai no otrreiz pārstrādāta papīra. Produkts, ko mehāniski vai ķīmiski iegūst, atdalot šķiedras no koksnes vai citas izejvielas, sauc par „celulozi”.

52

• Elektroenerģiju, kuru neražo pašas rūpnīcas, bet saņem no centralizētās energosistēmas, iegūst no dažādiem kurināmiem. 3. att: Elektroenerģijas ražošana gadā Eiropas Savienībā (EU – 27) atkarībā no kurināmā veida [28].

• “Atjaunojamie” enerģijas avoti . sastāv no elektroenerģijas, kas rodas no ūdens enerģijas, biomasas un biogāzes sadedzināšanas, cieto sadzīves atkritumu sadedzināšanas, vēja enerģijas, ģeotermālās enerģijas un saules baterijām. [28].

Papīra un celulozes ražošana negatīvi ietekmē mūsu vidi, tā kā intensīvi tiek izmantota koksne, ķīmiskas vielas un ūdens , kā arī tiek patērēta enerģija lielos apjomos. Rokasgrāmata apraksta papīra ražošanas metodes un dod ieskatu energoefektivitātes jautājumos, kā arī skaidro enerģijas taupības metodes celulozes un papīra ražošanā. • redzama kurināmo attiecība elektroenerģijas ražošanai Eiropas Savienībā. • attēlo primārās enerģijas avotu3 īpatsvaru Eiropas celulozes un papīra ražošanā.

2. att. Primāro enerģijas avotu īpatsvars [22].

Elektroenerģiju, kuru neražo pašas rūpnīcas, bet saņem no centralizētās energosistēmas, iegūst no dažādiem kurināmiem. 3. att: Elektroenerģijas ražošana gadā Eiropas Savienībā (EU – 27) atkarībā no kurināmā veida [28]. “Atjaunojamie” enerģijas avoti Errore. L'autoriferimento non è valido per un segnalibro. sastāv no elektroenerģijas, kas rodas no ūdens enerģijas, biomasas un biogāzes sadedzināšanas, cieto sadzīves atkritumu sadedzināšanas, vēja enerģijas, ģeotermālās enerģijas un saules baterijām. [28]. Papīra un celulozes ražošana negatīvi ietekmē mūsu vidi, tā kā intensīvi tiek izmantota koksne, ķīmiskas vielas un ūdens , kā arī tiek patērēta enerģija lielos apjomos. Rokasgrāmata apraksta papīra ražošanas metodes un dod ieskatu energoefektivitātes jautājumos, kā arī skaidro enerģijas taupības metodes celulozes un papīra ražošanā.

3 Primārā enerģija ir enerģija, ko iegūst no dabas resursiem, tos nepārveidojot. Primārās enerģijas piemēri ir: akmeņogles, jēlnafta, dabas gāze, saules gaisma, vējš, biomasa, ūdens enerģija un Urāns. [33]

53

• redzama kurināmo attiecība elektroenerģijas ražošanai Eiropas Savienībā.

3. att: Elektroenerģijas ražošana gadā Eiropas Savienībā (EU – 27) atkarībā no kurināmā veida [28].

“Atjaunojamie” enerģijas avoti Errore. L'autoriferimento non è valido per un segnalibro. sastāv no elektroenerģijas, kas rodas no ūdens enerģijas, biomasas un biogāzes sadedzināšanas, cieto sadzīves atkritumu sadedzināšanas, vēja enerģijas, ģeotermālās enerģijas un saules baterijām. [28]. Papīra un celulozes ražošana negatīvi ietekmē mūsu vidi, tā kā intensīvi tiek izmantota koksne, ķīmiskas vielas un ūdens , kā arī tiek patērēta enerģija lielos apjomos. Rokasgrāmata apraksta papīra ražošanas metodes un dod ieskatu energoefektivitātes jautājumos, kā arī skaidro enerģijas taupības metodes celulozes un papīra ražošanā. Papīra izmantošanas cikls Saules enerģija ietekmē koka mīkstās masas un papīra ekoloģisko ciklu. Tā pārveido ūdeni, barības vielas, saules enerģiju un oglekļa dioksīdu augoša koka kokšķiedrā. Mežs ir atjaunojamās enerģijas avots izejvielām, kuras izmanto gan kokšķiedras iegūšanā, gan kā bioloģisko kurināmo enerģijas radīšanai [19]. 12. attēls: Papīra izmantošanas cikls [31]. Koksni un koksnes rūpniecības blakus produktus transportē uz celulozes fabriku, kur no koksnes sastāvdaļām atdala celulozi. Sašķiedrētajam produktam (celulozei) pievieno ūdeni un ķīmiskos reaģentus un nosūta uz papīra ražošanas iekārtām. Koksnes rūpniecības, celulozes un papīra ražošanas fabriku atkritumus sadedzina tam paredzētās rūpnīcās, lai taupītu fosilos kurināmos un samazinātu atkritumu poligonus. Lietotais papīrs tiek savākts, sašķirots un otrreizēji pārstrādāts [31]. parāda papīra izmantošanas cikla galvenos etapus.

.

54

12. attēls: Papīra izmantošanas cikls [31].

Koksni un koksnes rūpniecības blakus produktus transportē uz celulozes fabriku, kur no koksnes sastāvdaļām atdala celulozi. Sašķiedrētajam produktam (celulozei) pievieno ūdeni un ķīmiskos reaģentus un nosūta uz papīra ražošanas iekārtām. Koksnes rūpniecības, celulozes un papīra ražošanas fabriku atkritumus sadedzina tam paredzētās rūpnīcās, lai taupītu fosilos kurināmos un samazinātu atkritumu poligonus. Lietotais papīrs tiek savākts, sašķirots un otrreizēji pārstrādāts [31]. Papīra ražošanas izejvielas Papīra ražošanas procesā izmanto kokšķiedru (celulozi), ķīmiskos reaģentus, ūdeni un enerģiju. Kokšķiedrai pievieno ķīmiskos reaģentus un ūdeni, izveidojot vielu, ko nosūta uz papīra ražošanas iekārtām. 18] • Šķiedra Dažādi šķiedru saturoši produkti, kā piemēram koki, daži augi vai rūpnieciskie kokzāģētavu atkritumi (primāras vai nepārstrādātas šķiedras) un makulatūra4 (pārstrādāta šķiedra) tiek uzskatīti par izejvielām papīra ražošanā. Pirmajā ražošanas etapā šķiedras atdala no izejvielas, iegūstot tā saucamo “celulozi”. Celulozei pievieno ūdeni un ķīmiskos reaģentus, tālāk nosūtot uz papīra ražošanas iekārtām, kurās tad arī tiek formētas papīra loksnes [3].

4 Vārdu savienojuma “atkritumu papīrs” vietā tiek lietots vārds “makulatūra”. [www.leo.org]

55

• Koksne Koksne ir organiska viela, kas sastāv no apmēram 49% oglekļa, 44% skābekļa, 6% ūdeņraža, mazāk par 1% slāpekļa un tādiem neorganiskiem elementiem kā Nātrijs (Na), Kālijs (K), Kalcijs (Ca), Magnijs (Mg) un Silīcijs (Si). Šie elementi veido makromolekulas un tādejādi sastāda koksnes pamatelementus: celulozi, hemicelulozi un lignīnu. Lignīns satur lokanās celulozes šķiedras kopā un padara tās stingrākas[6]. 13. attēls: Vienkāršots koksnes šūnveida sastāvs [16]. Papīra ražošanā nepieciešamas tikai celulozes šķiedras. Tās ir mehāniskā vai ķīmiskā ceļā jāatdala no citām koksnes sastāvdaļām. Tādu skuju koku šķiedras kā egles, baltegles un priedes ir garākas un raupjākas nekā lapu koku šķiedras. Skuju koku šķiedru izmantošana padara papīru izturīgu pret stiepšanu un plēšanu, bet papīra loksnei, kas izgatavota no lapu koku šķiedrām, ir gludāka virsma, jo lapu koki satur vairāk lignīna, un ražošanas procesā nepieciešams izmantot vairāk ķīmisko reaģentu un enerģijas, lai atdalītu šķiedras no koksnes sastāvdaļām [18]. • Augi (izņemot kokus) Pie papīra ražošanā izmantojamiem augiem (izņemot kokus) pieder zāle, lini, kaņepes un lauksaimnieciskie atkritumi, kā piemēram salmi un cukurniedres, kurus galvenokārt izmanto primāro šķiedru ražošanai tādās valstīs kā Ķīna un Indija [19, 20]. • Makulatūra 2006. gadā Eiropā 56% no patērētā papīra un kartona bija izgatavoti, izmantojot otrreizējās izejvielas. No makulatūras pamatā izgatavo avīžu papīru un kartonu [19]. • Ķīmiskās vielas Ķīmiskas vielas izmanto kā pildvielu un pārklājumam, kas kopā sastāda 30% no kopējā daudzuma. Pildvielu, piemēram, kalcija karbonāta (krīta) un kaolīna, pievienošana padara papīru gaismas necaurlaidīgu, palielina izturību un lokanību, kā arī padara gludāku tā virsmu. Tāpat ķīmiskas vielas nepieciešamas ražošanas procesā, piemēram, lignīna šķīdināšanai, tīrīšanai un balināšanai [1]. • Ūdens Ūdens ir nepieciešams tīrīšanai, atdzesēšanai, un tvaika veidošanai. Ūdens sasaista ūdeņradi ar papīra šķiedrām. Papīra ražošanas procesā patērē no 10 līdz 100 litriem ūdens uz vienu kilogramu saražotā papīra. Lai samazinātu svaiga ūdens patēriņu, mūsdienīgās papīra fabrikās lieto ūdens cilpas un ūdens cirkulācijas sistēmas [3]. • Enerģija Pamatā papīra fabrikas sev nodrošina autonomu elektroenerģijas un tvaika padevi. Kopumā no visas iropas celulozes un papīra rūpniecības apmēram 60% rūpnīcas pašas nodrošina ar savu enerģiju. Hidrospēkstacijas, dabas gāze, fosilie kurināmie, atkritumi un biomasas kurināmais kā arī enerģija, kas tiek atgūta ražošanas procesā, tiek pārveidota tvaikā un elektroenerģijā, kas nepieciešama ražošanas procesam [18]. Vienkāršota enerģijas plūsmas shēma kādā Austrijas papīra fabrikā ir attēlota 14. attēlā. parāda vienkāršotu koksnes šūnas sastāvu.

56

13. attēls: Vienkāršots koksnes šūnveida sastāvs [16].

Papīra ražošanā nepieciešamas tikai celulozes šķiedras. Tās ir mehāniskā vai ķīmiskā ceļā jāatdala no citām koksnes sastāvdaļām. Tādu skuju koku šķiedras kā egles, baltegles un priedes ir garākas un raupjākas nekā lapu koku šķiedras. Skuju koku šķiedru izmantošana padara papīru izturīgu pret stiepšanu un plēšanu, bet papīra loksnei, kas izgatavota no lapu koku šķiedrām, ir gludāka virsma, jo lapu koki satur vairāk lignīna, un ražošanas procesā nepieciešams izmantot vairāk ķīmisko reaģentu un enerģijas, lai atdalītu šķiedras no koksnes sastāvdaļām [18]. Augi (izņemot kokus) Pie papīra ražošanā izmantojamiem augiem (izņemot kokus) pieder zāle, lini, kaņepes un lauksaimnieciskie atkritumi, kā piemēram salmi un cukurniedres, kurus galvenokārt izmanto primāro šķiedru ražošanai tādās valstīs kā Ķīna un Indija [19, 20]. Makulatūra 2006. gadā Eiropā 56% no patērētā papīra un kartona bija izgatavoti, izmantojot otrreizējās izejvielas. No makulatūras pamatā izgatavo avīžu papīru un kartonu [19]. Ķīmiskās vielas Ķīmiskas vielas izmanto kā pildvielu un pārklājumam, kas kopā sastāda 30% no kopējā daudzuma. Pildvielu, piemēram, kalcija karbonāta (krīta) un kaolīna, pievienošana padara papīru gaismas necaurlaidīgu, palielina izturību un lokanību, kā arī padara gludāku tā virsmu. Tāpat ķīmiskas vielas nepieciešamas ražošanas procesā, piemēram, lignīna šķīdināšanai, tīrīšanai un balināšanai [1]. Ūdens Ūdens ir nepieciešams tīrīšanai, atdzesēšanai, un tvaika veidošanai. Ūdens sasaista ūdeņradi ar papīra šķiedrām. Papīra ražošanas procesā patērē no 10 līdz 100 litriem ūdens uz vienu kilogramu saražotā papīra. Lai samazinātu svaiga ūdens patēriņu, mūsdienīgās papīra fabrikās lieto ūdens cilpas un ūdens cirkulācijas sistēmas [3]. Enerģija Pamatā papīra fabrikas sev nodrošina autonomu elektroenerģijas un tvaika padevi. Kopumā no visas iropas celulozes un papīra rūpniecības apmēram 60% rūpnīcas pašas nodrošina ar savu enerģiju. Hidrospēkstacijas, dabas gāze, fosilie kurināmie, atkritumi un biomasas kurināmais kā arī enerģija, kas tiek atgūta ražošanas procesā, tiek pārveidota tvaikā un elektroenerģijā, kas nepieciešama ražošanas procesam [18]. Vienkāršota enerģijas plūsmas shēma kādā Austrijas papīra fabrikā ir attēlota 14. attēlā.

Lignīns Hemiceluloze Celuloze

57

14. att. Enerģijas plūsmas shēma papīra fabrikā “UPM” Steirermūlā, Austrijā [14].

Dabas gāzi, mizas un atkritumus, kas radušies ražošanas procesā sadedzina, lai saražotu siltumu. Iegūto siltumu savukārt izmanto tvaika iegūšanai, lai darbinātu tvaika turbīnu elektroenerģijas ražošanai. Turbīnās pārpalikušo tvaiku izmanto sildīšanai, kas nepieciešams ražošanas procesam. Siltuma atgūšanas sistēma nodrošina ar papildus enerģiju. Vēl šī konkrētā papīra fabrika enerģijas iegūšanai izmanto hidrostaciju un trūkstošo enerģiju paņem no centralizētās energosistēmas [14]. Papīra rūpniecībā kā enerģijas avotu cilindra sildīšanai un žāvēšanai izmanto tvaiku (piemēram, papīra ražošanas iekārta), bet dažādu iekārtu un elektrodzinēju darbināšanai izmanto elektroenerģiju. Enerģijas izmaksas sastāda apmēram no 15 līdz 25% no visām ražošanas izmaksām [27]. Vienas papīra tonnas saražošanai ir nepieciešams apmēram 3-5 MWh, kas līdzinās vienas Eiropas mājsaimniecības enerģijas patēriņam trijos mēnešos5. Tādēļ papīra ražošanas pamatuzdevums ir primārās enerģijas patēriņa samazināšana un saražotā tvaika un elektroenerģijas efektīga izlietošana. Pie tam ražošanas procesā iegūto atkritumu un biomasas kurināmo (miza, koksne un citi pārpalikumi) sadedzināšana samazina fosilo kurināmo izmantošanu un veicina resursu taupīgu izmantošanu. Uzstādīta siltuma atgūšanas sistēma visa ražošanas procesa laikā samazina enerģijas kopējo enerģijas patēriņu un līdz ar to CO2 un citu izmešu daudzumu [19]. Papīra ražošanas process Papīra ražošanas procesu var iedalīt divās daļās, kuras īstenojot izejvielas kļūst par gala produktu [3, 20]:

• Celulozes ražošanas un sagatavošanas iekārtas

Ja šķiedru ražošanai izmanto koka baļķus, tad baļķiem vispirms nepieciešams noņemt mizu. Parasti tas notiek rotējošā iekārtā, kur mizu atdala no baļķa ar berzes palīdzību.

5 Avots: www.aee.or.at; Vidējais enerģijas patēriņš (ieskaitot elektroenerģijas patērētājus un apkures sistēmas) gadā ir apmēram 20 000 kWh

Celulozes ražošana un sagatavošana (4.1. nodaļa) Šķiedru atdalīšana no izejvielas. Sķiedras no koka baļķa var

atdalīt mehāniski (skat. Termomehāniskā celuloze) vai ķīmiski (skat. Ķīmiskā celuloze) vai arī izmantojot makulatūru. Atdalīto šķiedru izsijā, attīra un balina

Papīra ražošanas iekārta (4.2. nodaļa) Celulozi pārveido papīrā

58

Noņemto mizu sadedzina enerģijas iegūšanas mērķiem [4]. To sauc par “biomasas sadedzināšanu”, un tā samazina fosilo kurināmo izmantošanu un ražošanas procesā radušos atkritumu daudzumu [2]. Šķiedras atdala atmizošanas iekārtā un pēc tam savāc. Ja rūpnīcā ir iekārta, kura apvieno celulozes un papīra ražošanu, process notiek vienlaicīgi, ja nav – celulozi izžāvē un sapresē saiņos tālākai izmantošanai citās papīra ražotnēs [19].

• Ķīmiskā celuloze Ķīmiskās celulozes ražošanas procesā siltuma,kā arī ķimikāliju un spiediena rezultātā lignīns baļķī tiek sasmalcināts, lai to pēc tam varētu izskalot no celulozes šķiedrām [18]. Pirms tam atmizotos baļķus nomazgā un saskalda. Pārāk lielos gabalus nodala sijājot, lai vēlreiz sasmalcinātu. Zāģu skaidas var dedzināt kopā ar mizām un citiem pārpalikumiem [2]. Ķīmiskas celulozes ražošanas procesā koka gabalus “cep” ar tā saucamo”cepamo šķidrumu” (baltu šķidrumu), kas satur nātrija hidroksīdu (NaOH) un natrija sulfātu (NaS). Ķimikālijas un augstā temperatūra 155 līdz 175 °C no koka izšķīdina lignīnu un daļu hemicelulozes, atstājot tikai vēlamās celulozes šķiedras. Atdalītās šķiedras (celuloze) satur “melnu šķidrumu”, kas ir izlietoto ķimikāliju un lignīna maisījums. Melno šķidrumu mazgājot atdala no celulozes un savāc ķimikāliju atgūšanas iekārtā, kur cepšanas procesam nepieciešams apmēram 70% enerģijas un tiek atgūtas vairāk nekā 90% ķimikāliju [2]. Sākumā celuloze ir brūnā krāsā. Atkarībā no vēlamā gaišuma un papīra tīrības pakāpes, celulozi jābalina, lai pilnībā attīrītu atlikušo lignīnu un citus piemaisījumus. Balināšanai izmanto hloru vai hlora maisījumus, ozonu vai skābekli dažādās formās un ūdeņraža pārskābi. Tā kā daži hlora savienojumi izraisa vides piesārņojumu, daudzas papīra fabrikas tagad atsakās izmantot hloru [1]. 16 att. ilustrē ķīmiskās celulozes izgatavošanai raksturīgu masas un enerģijas plūsmu

16. att. Ķīmiskās celulozes izgatavošanas process [31].

15. att. Izbalināta ķīmiskā celuloze [34].]

59

Ķimikāliju un enerģijas atgūšanas sistēma Atgūšanas sistēma ūdeni no melnā šķidruma iztvaicē, palikušo biezo škidro vielu aizvada uz atgūšanas katlu. Organiskā koka sastāvdaļām melnajā šķidrumā (lignīnam un citiem koksnes komponentiem) ir augsts enerģijas potenciāls un tos sadedzina tvaika iegūšanai. Izmantotās celulozes ķimikālijas savāc atgūšanas katla apakšdaļā, pēc tam pārstrādā [18].

17. att. Atgūšanas sistēmas darbība [4].

• Termo-mehāniskā celuloze (TMC) Termo-mehāniskās celulozes (TMC) ieguves procesā, lai atdalītu škiedru no koka, izmanto siltumu un mehānisko enerģiju. Koka šķeldas mitrina ar tvaiku, tad šķiedras rotējošā iekārtā atdala no šķeldām. Visvienkāršākais rotējošā iekārta sastāv no diviem vienam pret otru rotējošiem diskiem. Rotēšanas iekārtā no mitrajām koka šķeldām atbrīvojas daudz tvaika. Pārpalikušo tvaiku aizvada uz enerģijas atgūšanas sistēmu. Pēc tam, kad šķiedras ir sašķirotas, atsijājot pārāk lielus gabalus, tās tiek attīrītas, izbalinātas līdz vēlamajai kondīcijai [4]. 18. att. Termo-mehāniskās celulozes ražošanas process [31]. Enerģijas atgūšanas sistēma Tvaiks, ko aizvada uz enerģijas atgūšanas sistēmu satur daudz piemaisījuma (piemēram, terpentīnu, viegli gaistošas organiskās eļļas), un to sildīšanas procesā tādā veidā izmantot nevar. Tādēļ siltuma atgūšanas katlā ievada karstu tvaiku jauna ūdens uzsildīšanai un jauna tvaika veidošanai, kas nepieciešams koka šķeldu piesūcināšanai. ilustrē termo-mehāniskās celulozes ražošanas procesu.

60

18. att. Termo-mehāniskās celulozes ražošanas process [31].

Enerģijas atgūšanas sistēma Tvaiks, ko aizvada uz enerģijas atgūšanas sistēmu satur daudz piemaisījuma (piemēram, terpentīnu, viegli gaistošas organiskās eļļas), un to sildīšanas procesā tādā veidā izmantot nevar. Tādēļ siltuma atgūšanas katlā ievada karstu tvaiku jauna ūdens uzsildīšanai un jauna tvaika veidošanai, kas nepieciešams koka šķeldu piesūcināšanai. TMC ieguves tvaiks cirkulē caur atgūšanas katlu un silda svaigo ūdeni. Tādejādi tas beidzot kondensējas un tiek virzīts uz katla apakšu, lai tālāk nonāktu notekūdeņu attīrīšanas sistēmā. Atgūšanas katla uzstādīšana dod iespēju atgūt apmēram 60-70% enerģijas svaiga tvaika veidā un to izmantot refiner-rotējošā instrumenta darbināšanai [12]. • Celuloze no makulatūras (Papīra otrreizēja pārstrāde) Lai taupītu izejvielas un enerģiju, papīra ražošanā var izmantot izlietotu papīru vai makulatūru, vēlreiz pārstrādājot nevis koka šķiedras, bet lietota papīra šķiedras. Šim nolūkam dažādas kvalitātes makulatūru sašķiro un sagatavo, lai pārvietotu uz papīra ražošanas iekārtu [3]. 20. attēls: Papīra ražošana no makulatūras [31]. Pārstrādes procesā attīrītos piejaukumus (pārpalikumus) var sadedzināt un iegūto enerģiju izmantot nākošā procesā[19].

• Pārstrāde vai sadedzināšana Papīra otrreizēja pārstrāde raksturo videi draudzīgu attieksmi pret ražošanu; tomēr ir nepieciešams piegādāt kokmateriālu arī no meža, jo lietotam papīram kvalitāte nav tik laba, jo tajā ir daudz bojātu šķiedru, kuras nav derīgas pārstrādei [7]. Katrā pārstrādes ciklā 10–20 % šķiedru kļūst pārāk plānas un tās nepieciešams aizvietot [17]. Vairs nepārstrādājamās šķiedras var sadedzināt kopā ar citiem pašvaldības sadzīves atkritumiem.

19. att. Siltuma apmaiņa starp termo-mehāniskās celulozes (TMC) ražošanai

nepieciešamo tvaiku un svaigu ūdeni [12].

61

Papīrs pozitīvi ietekmē dedzināšanas procesu, jo tas viegli deg un samazina fosilo kurināmo izmantošanu dedzināšanas procesā [17]. Vienas tonnas makulatūras dedzināšana atbilst apmēram 600 litriem naftas [22]. Tā kā atkritumu dedzināšana parasti ražo enerģiju pašvaldības vajadzībām, piemēram, tvaiku centrālajai apkures sistēmai un elektroenerģiju energosistēmai (22. att. Enerģijas ieguve no atkritumu dedzināšanas [26].), makulatūras dedzināšanu var uzskatīt par vienu no enerģijas atgūšanas veidiem. 20 attels ilustrē makulatūras pārstrādes shēmu. Traukā, kas piepildīts ar ūdeni un makulatūru pievieno, izveidojas sūknējams šķidrums. Šķiedru atdalīšanas no makulatūras notiek izšķīdinot tās ūdenī [3]. Pirms pārvietošanas uz papīra ražošanas iekārtām šķidrais maisījums tiek attīrīts no iespiedkrāsas daļiņām un piejaukumiem, piemēram, folijas, tekstila, plastmasas maisiņiem, akmentiņiem, skavām vai koka gabaliņiem. [18].

20. attēls: Papīra ražošana no makulatūras [31].

Pārstrādes procesā attīrītos piejaukumus (pārpalikumus) var sadedzināt un iegūto enerģiju izmantot nākošā procesā[19].

• Pārstrāde vai sadedzināšana Papīra otrreizēja pārstrāde raksturo videi draudzīgu attieksmi pret ražošanu; tomēr ir nepieciešams piegādāt kokmateriālu arī no meža, jo lietotam papīram kvalitāte nav tik laba, jo tajā ir daudz bojātu šķiedru, kuras nav derīgas pārstrādei [7]. Katrā pārstrādes ciklā 10–20 % šķiedru kļūst pārāk plānas un tās nepieciešams aizvietot [17]. Vairs nepārstrādājamās šķiedras var sadedzināt kopā ar citiem pašvaldības sadzīves atkritumiem. Papīrs pozitīvi ietekmē dedzināšanas procesu, jo tas viegli deg un samazina fosilo kurināmo izmantošanu dedzināšanas procesā [17]. Vienas tonnas makulatūras dedzināšana atbilst apmēram

62

600 litriem naftas [22]. Tā kā atkritumu dedzināšana parasti ražo enerģiju pašvaldības vajadzībām, piemēram, tvaiku centrālajai apkures sistēmai un elektroenerģiju energosistēmai (22. att. Enerģijas ieguve no atkritumu dedzināšanas [26].), makulatūras dedzināšanu var uzskatīt par vienu no enerģijas atgūšanas veidiem.

Papīra otrreizēja pārstrāde vai svaigas šķiedras pielietojums Papīra ražošana ietekmē vides piesārņojumu. Šī apakšnodaļa apskata visplašāk zināmos kaitējumus apkārtējai videi. Neskatoties uz to, ka ir dažāda papīra kvalitāte un tiek praktizēti dažādi celulozes un papīra ražošanas procesi, vairāki Eiropas un ASV eksperti apgalvo, ka papīra ražošana no makulatūras nodara mazāku ļaunumu dabai nekā papīra ražošana no svaigām šķiedrām [9, 10, 19, 25, 26]. 1. tabula raksturo, kā vienas tonnas papīra ražošanas process no svaigas šķiedras ietekmē vidi (A scenārijs) salīdzinājumā ar vienas tonnas papīra ražošanu no otrreizēji pārstrādātas šķiedras (B scenārijs). Videi tiek nodarīti sekojoši kaitējumi: • Siltumnīcas gāzes: ogļskābā gāze (CO2) un metāns (CH4) ietekmē klimata izmaiņas,

aizturot saules enerģiju Zemes atmosfērā [24] • Daļiņas: mazas daļiņas (< 10 µm), kuras nonāk atmosfērā dedzināšanas laikā var izraisīt

astmu un citas respiratoras saslimšanas, kā arī ieelpošanas gadījumā izraisīt vēzi [24] • Sēra dioksīds: SO2 rodas no sēru saturošu kurināmo dedzināšanas (akmeņogles, nafta)

katlos, un izraisa tādas piesārņojuma problēmas kā skābais lietus vai smogs. [24] • Ķīmiski aktīvā skābekļa patēriņš: Ķīmiski aktīvā skābekļa patēriņa vērtība norāda uz

pastāvīgu organisko vielu daudzumu notekūdeņos [24] • Bioķīmiski aktīvā skābekļa patēriņš: Bioķīmiski aktīvā skābekļa patēriņš norāda uz

63

mikroorganismu patērēto skābekļa daudzumu, kad sadalās organiskās vielas notekūdeņos. Notekūdeņu aizplūšana ar augstu bioķīmiskā skābekļa patēriņu var palielināt izšķīdušā skābekļa daudzumu ūdenī un nelabvēlīgi ietekmēt zivis un citus organismus [18].

• Viegli absorbējami organiskie halogenīdi ir netiešs organisko hlora savienojumu indikators, daži no šiem savienojumiem ir toksiski [24]

1. tabula: Divu papīra ražošanas veidu salīdzinājums pēc to videi nodarītā kaitējuma. Papīra ražošana no

svaigām šķiedrām un makulatūras [8, 9, 24].

Kas attiecas uz energoefektivitāti, šķiedru otrreizēja izmantošana patērē mazāk enerģijas nekā papīra ražošana no svaigām šķiedrām. Tomēr otrreizējās pārstrādes procesam nepieciešami papildus enerģijas avoti, kā piemēram fosilie kurināmie, jo svaigo šķiedru ražošanā kā papildus kurināmo izmanto kokmateriālu. Viena tonna saražota papīra no atjaunotām šķiedrām patērē apmēram 2MWh; tas ir par 40% mazāk enerģijas nekā nepieciešams papīra ražošanai no svaigām šķiedrām [23]. Tādu enerģijas daudzumu viena Eiropas mājsaimniecība vidēji patērē pusotrā

A: 100% svaigas

šķiedras

B: 100% pārstrādātas

šķiedras

Izejmateriāls Koks 2,200 kg - Lietots papīrs - 1,100–1,300 kg Minerāli (piemēram, krīts) 100 kg 25 kg Ķimikālijas (piemēram, pigments,

pildviela) 230 kg 130 kg

Ūdens 30,000-100,000 l 10,000-20,000 l Enerģijas avoti Kokmateriāla pārpalikumu

sadedzināšana 3-4 MWh

Ražošanas procesa atkritumu

dedzināšana 0.5-1 MWh

Citi (piemēram, fosilie kurināmie) 0.5-1 MWh 1-2 MWh Kopā 3.5-5 MWh 1.5-3 MWh Izmeši, kas nokļūst ūdenī Ķīmiski aktīvā skābekļa patēriņš 5-50 kg 2-10 kg Bioķīmiski aktīvā skābekļa patēriņš 1.8-2.1 kg 1.6-2 kg Viegli absorbējami organiskie

halogenīdi <0.5 kg <0.5 kg

Izmeši, kas nokļūst gaisā Siltumnīcefekta gāzes (CO2

ekvivalenti) 1,200-2,500 kg 900-1,400 kg

Daļiņas 4-5 kg 2.5-3 kg Sēra dioksīds 10-12 kg 9-11 kg

64

mēnesī6. Attiecībā uz CO2 emisiju, samazinājuma vidējais potenciāls ir 700 kg uz vienu tonnu otrreiz pārstrādāta papīra salīdzinājumā ar papīru ražotu no svaigām šķiedrām. Ja pieņem, ka vidēji automašīna, braucot pa Eiropas ielām, izdala 160g CO2 uz vienu kilometru, tad apmēram 4400 kilometru garā ceļojumā izdalīsies iepriekš minētais ogļskābās gāzes daudzums.

• Ražošanas procesa atkritumu sadedzināšana Vācijas papīra rūpniecības dati rāda, ka 2001. gadā 35% no cietajiem atkritumiem (miza un koksnes pārpalikumi, kā arī dažādi brāķi) tika izmantoti enerģijas ražošanai, 18% nonāca kompostā vai tika citādi bioloģiski apstrādāti, 41% tika novirzīti otrreizējai izmantošanai citās ražošanas nozarēs, un tikai 6% nonāca izgāztuvēs. Ražošanas atkritumu dedzināšana aktualizējusies vairāku iemeslu dēļ: fosilo kurināmo dārdzība, stingrākas prasības izvirza vides likumdošana, kā arī atkritumu izgāztuvju augstās izmaksas [3]. Celulozes un papīra ražošanas rūpniecībā plaši izmanto alternatīvos kurināmos, tādus kā zāģu skaidas, mizu un koksnes pārpalikumus [19]. Tvaika un elektroenerģijas ražošana Celulozes un papīra ražošanas procesā, kā piemēram, papīra ražošanas iekārtas žāvētājs, izmanto sildīšanai tvaiku. Tvaiks veidojas siltuma apmaiņas rezultātā starp svaigo ūdeni un karstajām gāzēm, kas radušās sadegšanas procesā (sadedzinot fosilo vai alternatīvo kurināmo, ķimikāliju atgūšanas procesā) [12]. 23. att. Vienkāršota tvaika veidošanās shēma [15]. Tvaiks virza turbīnu, pārveidojot siltuma enerģiju mehāniskās rotācijas enerģijā. Turbīna ir savienota ar ģeneratoru, kas pārveido mehāniskās rotācijas enerģiju elektroenerģijā. Tvaiks, kas atstāj turbīnu tiek novirzīts un izmantots sildīšanai papīra ražošanas procesā. Tvaika „patēriņa punktos” tas kondensējas un izdala enerģiju. Kondensātu iesūknē atpakaļ katlā atkārtotai iztvaicēšanai. Šo procesu sauc par “koģenerācijas tvaika ciklu” (siltuma un enerģijas kombinēta ražošana) un tas ir redzama 24. attēls. [11]. ilustrē tvaika veidošanas pamatprincipus. Tvaiks virza turbīnu, pārveidojot siltuma enerģiju mehāniskās rotācijas enerģijā. Turbīna ir savienota ar ģeneratoru, kas pārveido mehāniskās rotācijas enerģiju elektroenerģijā. Tvaiks, kas atstāj turbīnu tiek novirzīts un izmantots sildīšanai papīra ražošanas procesā. Tvaika „patēriņa punktos” tas kondensējas un izdala enerģiju. Kondensātu iesūknē atpakaļ katlā atkārtotai iztvaicēšanai. Šo procesu sauc par “koģenerācijas tvaika ciklu” (siltuma un enerģijas kombinēta ražošana) un tas ir redzama 24. attēls. [11].

23. att. Vienkāršota tvaika veidošanās shēma [15].

6 Avots: www.aee.or.at: Vidējais enerģijas patēriņš gadā (saskaitot visus elektroenerģijas patērētājus un ap-sildīšanas sistēmu tas ir 20,000 kWh)

65

24. attēls. Atkritumu sadedzināšana tvaika un elektroenerģijas ražošanai [10]. Nogulsnes un no notekūdeņu attīrīšanas izveidojusies biogāze7, kā arī brāķi, kas radušies celulozes ražošanas procesā, tiek sadedzināti kopā ar mizu, citiem kokmateriālu atlikumiem un fosilajiem kurināmajiem [10]. Bioloģiskā attīrīšana rūpnīcā vai vietējās attīrīšanas iekārtās ir mūsdienīga standartprocedūra papīra industrijā. Moderno papīra fabriku notekūdeņu apjoms ir apmēram 10 – 12 L/kg papīra [3]. Koģenerāciju sistēmu darbība energoefektivitātes principu nodrošināšanai Koģenerācija ir vienlaicīga elektroenerģijas un siltuma ražošana vienotā integretā sistēmā. Lieko siltumu no elektroenerģijas ražošanas, žāvēšanas vai sildīšanas procesa izmanto vēlreiz. Tādā veidā tiek samazināts izšķērdētās enerģijas daudzums un ietaupīts kurināmais. Tas liecina par to, ka koģenerācijas process kopumā ietaupa vairāk enerģijas nekā tradicionālie nodalītie elektroenerģijas un tvaika ražošanas procesi [29]. Procesa efektivitāti (ŋ) var aprēķināt kā lietderīgās enerģijas (izmantojamo siltumenerģiju , iegūto tīro elektroenerģiju) attiecību pret pievadīto nerģiju (tas ir tīro siltumspēju)8 [13]. ŋ = Plietd/Ppievad; Plietd = lietderīgā enerģija (tas ir: enerģija, siltums); Ppievad= Pievadītā enerģija Koģenerācija tiek uzskatīta par visatbilstošāko enerģijas taupīšanā un līdz ar to ogļskābās gāzes emisijas samazināšanā. Koģenerācijas sistēmas ieviešana var ietaupīt pat līdz 25% enerģijas [19]. 25. att. Koģenerācijas (apakšpusē) kopējā efektivitāte salīdzinot ar atsevišķām tvaika un elektroenerģijas ražošanas iekārtām (augšpusē) [13, 29]. Kad ražo elektroenerģiju atsevišķi, apmēram 31% no kurināmā enerģijas tieks pārveidota

5 Biogāze ir metāna (55 vol-%), ogļskābās gāzes (44 vol-%) un cita gāzveida komponentu (1 vol-%) maisījums, kas veidojas mikroorganismiem sadalot organiskās vielas anaerobos (skābekļa deficīta) apstākļos. Biogāze veidojas, piemēram, tīreļos, purvos, atkritumu izgāztuvēs kā arī notekūdeņu attīrīšanas procesā [32]. 6 Tīrā siltumspēja: Siltuma daudzums, ko atbrīvo vienas kurināmā vienības pilnīga sadegšana, kad patērētais ūdens tiek uzskatīts paliekam par tvaiku. [30]

66

lietderīgā elektroenerģijā, pārējā enerģija tiek zaudēta kā “pārpalikušais siltums”. Tipiski tvaika katli pārveido 80% kurināmā lietderīgā siltumenerģijā. Ražošanas procesa nodrošināšanai vajag 154 vienības kurināmā, ja, piemēram, papīra fabrikai nepieciešamas 30 vienības elektroenerģijas un 45 vienības tvaika. Kopējo energoefektivitāti aprēķina šādi: [29] ŋ = Plietd/Ppievad = (30+45)/154 = 0.49 ŋ = 49% Koģenerācijas procesā izmanto pārpalikušo siltumu no elektroenerģijas ražošanas un tas patērē mazāk enerģijas. Lai papīra fabrikā nodrošinātu 30 elektroenerģijas vienības un 45 tvaika vienības, nepieciešams tikai 100 kurināmā vienības, tādēļ energoefektivitāte ir daudz augstāka [29]. ŋ = Plietd/Ppievad = (30+45)/100 = 0.75 ŋ = 75% redzams, kādas ir priekšrocības siltuma un elektroenerģijas koģenerācijai salīdzinājumā ar neapvienotiem atsevišķiem katliem enerģijas un tvaika ražošanai [29].

25. att. Koģenerācijas (apakšpusē) kopējā efektivitāte salīdzinot ar atsevišķām tvaika un elektroenerģijas ražošanas

iekārtām (augšpusē) [13, 29].

67

Kad ražo elektroenerģiju atsevišķi, apmēram 31% no kurināmā enerģijas tieks pārveidota lietderīgā elektroenerģijā, pārējā enerģija tiek zaudēta kā “pārpalikušais siltums”. Tipiski tvaika katli pārveido 80% kurināmā lietderīgā siltumenerģijā. Ražošanas procesa nodrošināšanai vajag 154 vienības kurināmā, ja, piemēram, papīra fabrikai nepieciešamas 30 vienības elektroenerģijas un 45 vienības tvaika. Kopējo energoefektivitāti aprēķina šādi: [29] ŋ = Plietd/Ppievad = (30+45)/154 = 0.49 ŋ = 49% Koģenerācijas procesā izmanto pārpalikušo siltumu no elektroenerģijas ražošanas un tas patērē mazāk enerģijas. Lai papīra fabrikā nodrošinātu 30 elektroenerģijas vienības un 45 tvaika vienības, nepieciešams tikai 100 kurināmā vienības, tādēļ energoefektivitāte ir daudz augstāka [29]. ŋ = Plietd/Ppievad = (30+45)/100 = 0.75 ŋ = 75% Papīra lokšņu ražošana Tas ir pēdējais papīra ražošanas posms. 26. att. Papīra ražošanas iekārtas darbības principi [31, 2]. Sākuma stadijā celulozei tiek pievienots ūdens un ķimikālijas (pildvielas, pigmenti). Šķīduma (papīra masas) ūdens saturs ir 99% [2]. Sietu daļā ūdens saturs šķidruma masā tiek samazināts ar dažādu ruļļu un vakuumrāmju palīdzību, lai cieto vielu īpatsvars palielinātos līdz 20% [3]. Sieta daļā masu atūdeņo līdz sausnas saturam 20% (atūdeņošanu veic veltņi un t.s. vakuumkastes) Šķiedrveida mīkstās papīra masas atūdeņošana turpinās, presējot papīra tīklu lentu starp metāla ruļļiem rotējošiem speciāla materiāla veltņiem Šādi cieto vielu īpatsvars pieaug līdz 50%[3]. Cilindri, kurus silda tvaiks, darbojas žāvēšanas iekārtā. Žāvēšanas daļā papīrā atlikušo ūdeni iztvaicē uz žāvēšanas cilindru virsmām Tiek iztvaicēts atlikušais ūdens [3]. Starp šķiedrām veidojas ķīmiskas saites, un papīra loksne lenta ir pabeigta gatava[18]. 27. att. ilustrē žāvētāja vienkāršotu darbības principus. ilustrē papīra ražošanas iekārtas pamatkomponentus. Ražošanas iekārta sastāv no 5 komponentiem: headbox uzplūdes kaste, formējošie sieti, prese, žāvētājs žāvēšanas daļa un “beigu grupa”(līmprese, mašīnkalandrs, uztinējs) [3].

26. att. Papīra ražošanas iekārtas darbības principi [31, 2].

68

Sākuma stadijā celulozei tiek pievienots ūdens un ķimikālijas (pildvielas, pigmenti). Šķīduma (papīra ma-sas) ūdens saturs ir 99% [2]. Sietu daļā ūdens saturs šķidruma masā tiek samazināts ar dažādu ruļļu un vakuumrāmju palīdzību, lai cie-to vielu īpatsvars palielinātos līdz 20% [3]. Sieta daļā masu atūdeņo līdz sausnas saturam 20% (atūdeņošanu veic veltņi un t.s. vakuumkastes) Šķiedrveida mīkstās papīra masas atūdeņošana turpinās, presējot papīra tīklu lentu starp metāla ruļļiem rotējošiem speciāla materiāla veltņiem Šādi cieto vielu īpatsvars pieaug līdz 50%[3]. Cilindri, kurus silda tvaiks, darbojas žāvēšanas iekārtā. Žāvēšanas daļā papīrā atlikušo ūdeni iztvaicē uz žāvēšanas cilindru virsmām Tiek iztvaicēts atlikušais ūdens [3]. Starp šķiedrām veidojas ķīmiskas saites, un papīra loksne lenta ir pabeigta gatava[18]. 27. att. ilustrē žāvētāja vienkāršotu darbības principus.

27. att. Žāvētāja darbības principi [20].

Papīra ražošanas iekārtas energoefektīvas darbības nodrošināšanai, virs žāvētāja uzstāda siltuma atgūša-nas sistēmu, kas savāc no žāvēšanas daļas izplūdušo karsto tvaiku, kurš tiek kuru izmanto izmantots sildīšanas mērķiem papīra mašīnā [2]. “Beigu grupā”, ja nepieciešams, papīram pievieno papildus pigmentus vai citas ķimikālijas. Papīru pārklāj ar krāsu, un tā virsma kļūst spoža [3]. Saražoto papīru uztin uz milzīgiem ruļļiem, satin ruļļos, kas var būt līdz 10 metri gari un var svērt pat 25 tonnas. [21] principus.

28. att. Papīra rullis [23]

69

Piezīme: Padomi papīra taupīšanai Vienmēr atceries, ka ar savu darbību esi atbildīgs par apkārtējo vidi un mūsu planētu. Ikviens var dot savu ieguldījumu dabas saudzēšanā, ar apdomu lietojot resursus un materiālus. Samazini papīra patēriņu

− Izdrukā e-pasta vēstules un dokumentus, ja tas tiešām ir nepieciešams − Drukā dokumentus uz lapas abām pusēm − Neizmet nevajadzīgas lapas, kas apdrukātas no vienas puses; izmanto tās

piezīmēm − Lieto pēc iespējas plānāku papīru

• Lieto preces, kas izgatavotas no otrreiz pārstrādāta papīra • Savāc izlietoto papīru un izmet tam atbilstošā atkritumu tvertnē

Piemērs: Aprēķini: Papīra rūpnīcā tīrais enerģijas patēriņš uz vienu tonnu saražota papīra ir 2.4 MWh. a)Kurš primārās enerģijas avots (kurināmā enerģija) ir nepieciešams ražošanas

procesam, ja fabrikā ir atdalīta siltuma un elektroenerģijas padeve, kurām kopējā energoefektivitāte ir 49%? ŋ = Qlietd/Qpievad Q pievad = Qlietd /ŋ = 2.4 MWh/0.49 Q pievad = 4.9 MWh

b)Kurš enerģijas avots (kurināmā enerģija) ir nepieciešams, ja siltuma un elektroenerģijas padeve notiek koģenerācijas procesā ar 75% energoefektivitāti? ŋ = Qlietd/Qpievad Q pievad = Qlietd /ŋ = 2.4 MWh/0.75 Q pievad = 3.2 MWh

c) Ja gadījumā a) un b) ražotu visu enerģiju, sadedzinot dabas gāzi, cik enerģijas varētu ietaupīt koģenerācijas procesā salīdzinājumā ar nodalītu siltuma un elektroenerģijas padevi? Dabas gāzes tīrā siltumspēja ir apmēram 10 kWh/m³. Starpība starp koģenerācijas procesu un nodalītu gāzes un elektroenerģijas padevi: 4.9 MWh – 3.2 MWh = 1.7 MWh 1,700 kWh/10 kWh/m³ = 170 m³

Uz vienu tonnu papīra var ietaupīt 170m³ dabas gāzes, ja darbojas koģenerācijas process.

d)Pabeidz vienādojumu dabas gāzes sadedzināšanai CH4 + O2 CO2 + H2O CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

e) Ja dabas gāze sastāvētu tikai no CH4, cik daudz gramu CO2 var ietaupīt uz vienu tonnu papīra, ja darbojas koģenerācijas process? 1 m³ CH4 sadedzināšana atmosfērā izmet 1 m³ CO2. Molmasa CO2 ir 44 g/mol 1 mol = 22.414 l 1 m³ = 1,000 l/22.414 l/mol = 44.6 mol 44.6 mol/m³ * 44 g/mol = 1,962.4 g/m³ 170 m³ * 1,962.4 g/m³ = 333,608 g

70

71

Eksperiments: Izgatavo pats savu papīru!

Interneta adrese: http://www.flickr.com/photos/bzedan/sets/967347/; 14.12.2008 Nepieciešams: papīrs, blenderis, plastmasas kaste (piemēram kaķa kaste), daži veci laikraksti, ventilators, ūdens, sūklis, vecs auduma gabals, nedaudz līmlentes, gabals moskītu tīkla (40x30cm), stiepļu sietiņš (40x30cm), kura caurumu izmērs: 2x2cm, multifunkcionāls mērinstruments. Sagriez audumu 50x40cm lielos gabalos. Izgatavo savu sietiņu: tas ir vienkārši un lēti. Izejmateriālus tīkliņam un stiepļu sietiņam var atrast celtniecības piederumu veikalos.

Piepildi apmēram 2/3 blendera tilpuma ar ūdeni. Ūdens temperatūrai jābūt mēreni siltai.

Saplēs vai sagriez papīru tādos gabaliņos, kuru izmērs ir apmēram 2x2 cm.

72

Ievieto papīra gabaliņus blenderī un labi samiksē (apmēram 3

minūtes). Aprēķini enerģiju, kas nepieciešama miksēšanai:

Q=P*t. P var izmērīt ar multifunkcionālo mērinstrumentu.

Iegūto mīksto masu ielej plastmasas kastē. Sajauc trīs porcijas

samiksētās mīkstās masas un vienu porciju ūdens. Izveidojas ne

pārāk biezs un ne pārāk ūdeņains maisījums.

Sagatavo vietu, noklāj laikrakstus, uz tiem novieto auduma

gabaliņus, turpat blakus novieto atlikušos laikrakstus un

auduma gabaliņus.

Sajauc mīksto masu ar ūdeni, maisot to ar roku.

73

Ieliec sietiņu sagatavotajā mīkstajā masā. Kad sietiņš ir masā,

pakrati to nedaudz šurp turp, masu sietiņā izlīdzinot un

stabilizējot. Nepārtraucot kratīt sietiņu, izvelc to ārā no kastes,

pacel augstāk un vienkārši apgriez sietiņu apkārt, pakrati un

mīkstā masa kritīs laukā.

Ir jau izveidojusies loksne, no kuras vēl jāizkrata liekais ūdens.

Novietošana uz auduma jāveic tad, kad ūdens pil maz un

neregulāri.

Te redzama novietošana. Novieto sietiņu uz auduma gabaliem

un apgriez apkārt. Ūdens sietiņā pietur papīru, lai tas

nenokristu.

74

Ar sūkli piesūcina sietiņu ar ūdeni. Tas jādara pa visu platību,

pievēršot uzmanību malām.

Paņem sietiņa malas un atrauj

tās no papīra. Ja tas vēl nav

iespējams, noliec sietiņu

atpakaļ un mitrini to atkal ar

sūkli

Uz izveidotā papīra uzklāj vēl vienu gabalu auduma, tad

laikrakstu, tad atkal auduma gabalu. Turpini tādā garā.

75

Pēc trijiem līdz pieciem gabaliem, būs redzams, ka papīrs ir par

plānu. Ir laiks pievienot mīksto masu.

Kad ir pabeigta lapu gatavošana, uzliec vēl vienu auduma

gabalu un dažus laikrakstus.

.

Tālāk iegūtais papīrs ir jāpresē. Atrodi grīdas laukumu, kuru var

viegli pēc tam notīrīt un noliec uz grīdas iegūto kaudzīti, uz

kuras uzliec plāksni

76

Pats vari uz tās uzkāpt, un pastāvēt kādas minūtes plāksnes centrā

Tālāk noņem mitro papīru, izžāvē labi ventilētā vietā, vai atstāj uz

auduma gabaliņa. ATCERIES: Papīru aiz stūriem velc nost ļoti

uzmanīgi. Noliec auduma gabaliņus žāvēties, laikrakstus varbūt

varēs izmantot citur. Papīrs ir ciets, bet uzmanīgi atdali to no

auduma paliktņa.

Ja žāvē papīru ar ventilatoru,

aprēķini žāvēšanai nepieciešamo

enerģiju: Q=P*t. P var aprēķināt

ar daudzfunkcionālo

mērinstrumentu.

77

Atsauces

[1] The paper making process - From wood to coated paper: Sappi idea exchange; aus dem

Internet: www.ideaexchange.sappi.com, 06.Oktober 2008 [2] European Commission: Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC), Reference

Document on Best Available Techniques in the Pulp and Paper Industry. Dezember 2001; aus dem Internet: www.bmwa.gv.at., 06.Oktober 2008

[3] Herbert Holik (Ed.): Handbook of paper and board; Wiley – VCH Verlag GmbH & Co, KgaA, Weinheim (Germany), 2006 [4] Herbert Sixta (Ed.): Handbook of pulp, Volume 2, Wiley – VCH Verlag GmbH & Co, KgaA, Weinheim (Germany), 2006 [5] Anders Thoren (Ed.) Paper in the Ecocyle, Media Express Fallköping 1995, ISBN: 91 88198-21-9 [6] Herbert Sixta (Ed.): Handbook of pulp, Volume 1, Wiley – VCH Verlag GmbH & Co, KgaA, Weinheim (Germany), 2006 [7] European Enviroment Agency: Paper and Cardboard – recovery or disposal? Review of life cycle assesment and cost – benefit analyses on the recovery and disposal of paper and card-board, EEA Technical Report 5/2006; Copenhagen 2006; ISBN: 92-9167-783-3 [8] Initiative 2000 plus; Kritischer Papierbericht 2004; Essen, 2004 aus dem Internet: www.unmweltdaten.de/publikationen/fpdf-k/papierb_kurz.pdf, 10.Oktober 2008 [9] Aus dem Internet: http://www.infonetz-owl.de, 16.Oktober 2008 [10] Siemens: Press release; Generating electrical power instead of disposal to landfill: Sipaper Reject Power extracts electrical energy and process heat from residues from paper production, Wiesbaden-June 27, 2006, Aus dem Internet: www.industry.siemens.com/press, 16.Oktober 2008 [11] Johann Gullichsen (Ed.), Carl-Johan Fogelholm(Ed.): Chemical Pulping; Book 6B of

“Papermaking Science and Technology” – a series of 19 books; published in cooperation with the Finnish Paper Engineer`s Association and TAPPI

[12] Jan Sundholm (Ed.): Mechanical Pulping; Buch 5 aus “Papermaking Science and Tech-nology” – eine 19-bändige Reihe; veröffentlich in Zusammenarbeit mit der Finnish Paper Engineer`s Association und TAPPI

[13] EDUCOGEN – the European Educational tool on cogeneration, second edition, September 2001; aus dem Internet: www.cogen.org, 05.November 2008 [14] UPM Steyrermühl; Umwelterklärung 2004 – 2006 [15] Aus dem Internet: www.energyefficiencyasia.org, 05.November 2008 [16] Aus dem Internet: http://www.lfu.bayern.de/umweltwissen/doc/uw_49_papier.pdf,

05.November 2008 [17] International Institute for Environment and Development: Towards a Sustainablepaper

cycle, An independent study on the sustainability of the pulp and paper industry; London, 1996; aus dem Internet: www.wbcsd.org/web/publications/paper-future.pdf, 05.November 2008

[18] Aus dem Internet: http://www.edf.org, 10.November 2008

78

[19] Aus dem Internet: www.paperonline.org, 10.November 2008 [20] Aus dem Internet: www.pita.co.uk, 13.November 2008 [21] Aus dem Internet: www.earth911.com 13.November 2008 [22] Confederation Of European Paper Industries, Environmental Report 2000; Brussels November 2000; aus dem Internet: www.cepi.org, 11.November 2008 [23] Jennifer Roberts (Ed.); The State of the Paper Industry, Monitoring the Indicators of Environmental Performance, A collaborative report by the Steering Committee of the Environmental Paper Network; aus dem Internet: www.environmentalpaper.org/stateofthepaperindustry, 12.November 2008 [24] aus dem Internet: www.papercalculator.org, 12.November 2008 [25] aus dem Internet: www.waste-management-world.com, 14.November 2008 [26] aus dem Internet: www.gte.at, 14.November 2008 [27] aus dem Internet: www.reports.andritz.com, 28.November 2008 [28] aus dem Internet: www.reports.eea.europa.eu, 29.November 2008 [29] U.S. Environmental Protection Agency, Combined Heat and Power Partnership: Catalog of CHP Technologies; December 2008; aus dem Internet: www.epa.gov; 05.Dezember 2008 [30] aus dem Internet: www.iea.org; 03.Dezember 2008 [31] UPM – Kymmene Corporation; So entsteht Qualitätspapier; aus dem Internet: www.upm-kymmene.com; 05.Dezember 2008 [32] Austrian Energy Agency: Technologie Portrait Biogas; aus dem Internet: www.energytech.at; 08.Dezember 2008 [33] aus dem Internet: www.eoearth.org; 10.Dezember 2008 [34] aus dem Internet: www.stfi-packforsk.se; 11.Dezember 2008