Enerģijas un ekserģijas indikatori energosistēmu efektivitātes paaugstināšanā
2019
Edvīns Terehovičs

Aizstāvēšana
28.11.2019. 14:00, Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātē, Āzenes ielā 12/1, 115. auditorijā

Zinātniskais vadītājs
Dagnija Blumberga, Ivars Veidenbergs

Recenzenti
Ritvars Sudārs, Andres Siirde, Vladimirs Kirsanovs

Promocijas darba mērķis ir analizēt enerģijas patēriņa efektivitāti, izmantojot gan enerģētisko, gan ekserģētisko bilanci, un atrast to lietošanas diapazonus un mijiedarbību dažādos energoapgādes objektos. Darba uzdevumi ir divdimensiju, no kuriem viena dimensija ir energoapgādes uzņēmumu tvērums: 1. siltumapgādes uzņēmums; 2. zivju pārstrādes uzņēmums; 3. granulu ražošanas uzņēmums; 4. Saules elektroenerģijas ražotne. Otra dimensija ir šo uzņēmumu analīzes tvērums: 1. enerģētiskās analīze ar energobilances metodes lietojumu; 2. ekserģētiskā analīze ar ekserģētiskās bilances lietojumu; 3. enerģētiskās un ekserģētiskās analīzes rezultātu salīdzinājums un mijiedarbības skaidrošana. Promocijas darba ievadā atspoguļota darba aktualitāte un novitāte, ir definēts pētījuma mērķis un uzdevumi, kā arī sniegta informācija par pētījuma metodiku un darba praktisko izmantojumu. Promocijas darbā ir trīs nodaļas. Pirmajā, izmantojot dažādus literatūras avotus, formulēta ekserģijas izpratne, ekserģijas matemātiskā aprēķina teorētiskie pamati un sniegts pārskats par dažādu Eiropas valstu siltumapgādes sistēmu ekserģētiskās analīzes aspektiem. Veidojot nodaļas saturu, izmantota atziņa, ka mūsdienās zinātniskais priekšstats par enerģiju veidots kā ekserģijas un anerģijas summa un tieši ekserģija ir tā enerģijas daļa, kas raksturo termodinamiskās sistēmas lietderīgo darbu. Efektīva saimniekošana energoresursu taupīšanas jomā virzīta uz anerģijas samazināšanu un ekserģijas pieaugumu. Izmantojot speciālo un zinātnisko literatūru, pirmajā nodaļā formulēti arī termodinamiskās sistēmas ekserģijas aprēķinu pamati, kā arī pētīta termodinamiskās sistēmas ekserģētiskās bilances izveide. Vielas ekserģijas aprēķinā noslēgtā sistēmā izmanto šādus sistēmas termodinamiskos parametrus: iekšējo enerģiju, entropiju, temperatūru, spiedienu un tilpumu. Siltuma plūsmas ekserģijas aprēķins saistīts ar to, ka tehnoloģiskās sistēmas funkcionēšanu nosaka ar enerģijas apmaiņu ar apkārtējo vidi. Nododot enerģiju siltuma plūsmas veidā no viena ķermeņa otram ķermenim un videi, līdz ar plūsmu pārvietojas arī noteikts ekserģijas daudzums. Ekserģētiskā bilance tiek veidota, pamatojoties uz termodinamiskās sistēmas efektīvu darbību, nosakot ekserģētiskos parametrus. Jebkurai reālai sistēmai šāda bilance ir visu ekserģētisko plūsmu summa pie ieejas un izejas no tās, ņemot vērā ekserģijas patēriņu zudumus. Nodaļā pētīta arī Dānijas, Zviedrijas, Turcijas un Slovēnijas siltumapgādes sistēmu ekserģētiskā analīze un tās rezultātu izmantošanas pieredze šajās valstīs. Piemēram, izmantojot ekserģētisko analīzi, varētu noteikt piegādātās enerģijas kvalitāti, tādējādi varētu noteikt, kādu kurināmo izmantot, lai samazinātu ekserģijas zudumus. Veicot ekserģētisko analīzi, lietderīgi izmantot vairākus modeļa aprēķina scenārijus. Siltumenerģijas cenas noteikšanai jāņem vērā siltumnesēja ekserģija. Promocijas darba otrajā nodaļā izveidots siltumapgādes sistēmas ekserģētiskās bilances aprēķināšanas modelis un noteikti ekserģijas zudumi katrā siltumapgādes sistēmas elementā, t. i., piedāvāta darba uzdevuma risinājuma konkrēta izpētes metodoloģija. Par izejas datiem ņemti siltuma ražošanas iekārtas darbības tehniskie dati. Izejas datu bloks ietver datus par katlumāja jaudu, saražoto siltumenerģiju, siltumtrases tīklu siltuma zudumus, turpgaitas un atgaitas temperatūras, cirkulācijas sūkņa patērēto elektroenerģiju, patērētājam piegādāto siltumenerģiju un citus datus. Kā zināms, siltumapgādes sistēmas ekserģētiskās bilances modelis balstās uz otro termodinamikas likumu, kas nosaka, ka, lai kādas stāvokļa izmaiņas materiālajās sistēmās notiktu, tās vienmēr pavada: izolētās sistēmās – enerģijas saglabāšana un entropijas izmaiņas, atvērtās sistēmās – enerģijas un entropijas izmaiņas. Šajā nodaļā, veicot matemātiskus aprēķinus par ekserģijas izmaiņām siltumapgādes sistēmā, par pamatu ņemta ekserģētiskā bilance. Ar ekserģētisko bilanci noskaidrots, kā mainās siltumenerģijas ekserģija posmā no siltumcentrāles līdz patērētājam, un tas ļauj novērtēt, kurā posmā rodas lielākie zudumi. Promocijas darba trešajā nodaļā veikta ekserģētikās bilances modeļa praktiska aprobācija dažādās energosistēmās. Ekserģijas aprēķinu modeļa aprobācija veikta, realizējot zinātniski praktiskus pētniecības projektus. Par izejas datiem ņemti šādi lielumi: saražotās siltumenerģijas daudzums, siltumnesēja turpgaitas un atgaitas temperatūra, apkārtējās vides (ārgaisa) temperatūra, katlumājas jauda, siltuma zudumi, cirkulācijas sūkņa patērētā elektroenerģija, patērētājam piegādātais siltumenerģijas daudzums un citi procesu tehnoloģiskie parametri. Ekserģētiskās bilances modeļa aprobācijas dati ir apkopoti tabulās un grafikos un salīdzināti ar Eiropas valstu pieredzi.


Atslēgas vārdi
enerģija, ekseerģija, energosistēmas efektivitāte

Terehovičs, Edvīns. Enerģijas un ekserģijas indikatori energosistēmu efektivitātes paaugstināšanā. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2019. 128 lpp.

Publikācijas valoda
Latvian (lv)
RTU Zinātniskā bibliotēka.
E-pasts: uzzinas@rtu.lv; Tālr: +371 28399196