Азот или… HUBER?
Вопросы энергосбережения с каждым годом всё острее стоят перед отечественными предприятиями. Значительный ежегодный рост тарифов, главным образом, на электроэнергию (по данным Росстата среднегодовой темп роста с 2000 по 2009 гг. составил около 118,8%) негативно сказывается на себестоимости конечной продукции, а также на конкурентоспособности как товара, так и самого предприятия. Только компания, оснащенная современным, высокоэффективным и энергосберегающим оборудованием сможет выйти из этой борьбы победителем.
Изношенность трансформаторных и генерирующих энергетических мощностей уже не позволяет их использовать на 100%. Участившиеся в последнее время аварии в электроэнергетике являются одним из основных рисков для предприятий - крупных потребителей электричества.
Нагрев с помощью ТЭН, охлаждение с помощью льда, проточной воды или азота уходят в прошлое.Системы Huber Unistat Hybrid помогут снизить затраты предприятия на нагрев или охлаждение, а также расширить возможности при использовании традиционных источников тепла или холода.
Цель данного расчета - показать экономию затрат на электроэнергию при переходе от охлаждения жидким азотом к использованию системы Huber Unistat®. Ниже приводится сравнение эффективности использования в качестве охлаждения жидкого азота (покупного и выработанного на предприятии) и системы Huber Unistat®. В качестве критерия эффективности приняты затраты на электроэнергию (количество отведенной теплоты, приходящейся на 1 рубль). Для примера рабочая температура процесса составляла -80°С.
Использование азота для охлаждения
Теплота испарения жидкого азота составляет 199,3 кДж/кг.
При нагреве азота с -196°С до -80°С будет потреблено 86,42 кДж теплоты с каждого килограмма азота:
745 кДж/(кг·К) · 116 К = 86,42 кДж/кг
Таким образом, при испарении азота с последующим нагреванием до -80°С тратится 285,72 кДж теплоты.
Стоимость азота
Покупка
(без учета транспортных затрат)
|
Собственное производство
(5 т/сут)
|
100 руб./кг = 2,86 кДж/руб.
9 руб./кг = 31,75 кДж/руб.
|
Установка по производству азота потребляет:
- в час: 500 кВт·ч электроэнергии,
- за сутки: 12 000 кВт·ч или 36 000 руб. (1 кВт·ч = 3 руб.)
1 кг = 7,20 руб (36 000 руб./5 000 кг)
1 руб = 39,7 кДж* (12 000 кДж / 7.2 руб)
|
Основные характеристики модели термостата Huber Unistat®
| |
Рабочая температура |
| Huber Unistat® 912w |
0°С |
-20°С |
-40°С |
-60°С |
-80°С |
-90°С |
| Мощность охлаждения, кВт |
7 |
7 |
4,7 |
3,1 |
0,9 |
0,1 |
| Потребление электроэнергии, кВА |
13,9 |
13,9 |
13,9 |
12,3 |
11,0 |
10,7 |
| Удельная холодоотдача с 1 руб., кДж/руб. |
604 |
604 |
406 |
302 |
98 |
10 |
| Huber Unistat® 950w |
|
| Мощность охлаждения, кВт |
36 |
36 |
36 |
25 |
10 |
- |
| Потребление электроэнергии, кВА** |
76 |
76 |
76 |
76 |
76 |
- |
| Удельная холодоотдача с 1 руб., кДж/руб. |
568 |
568 |
568 |
395 |
158 |
- |
** Максимальная потребляемая мощность, реальное потребление ниже.
При -80°С потребляется 11 кВА электроэнергии, принимая допущение, что 1 ВА = 1 Вт, получаем потребление электроэнергии 11 кВт·ч, а затраты составляют 33 руб./час.
Мощность охлаждения составляет 0,9 кВт, т.е. 900 Дж/сек или 3240 кДж/час.
Таким образом, на 1 руб. затрат приходится 98 кДж (3240/33) отведенной теплоты.
При -90°С эффективность системы ниже, и удельная холодоотдача составляет 11 кДж/руб.
Более производительная модель Huber Unistat® 1015w при -100°С отводит 2 кВт теплоты и потребляет при этом 20 кВт электроэнергии.
В данном случае удельная холодоотдача составит 120 кДж/руб, что, даже при столь низкой температуре, значительно превышает значение для привозного азота, купленного по минимальной цене 9 руб./кг.
Следует отметить, что наиболее рациональным является использование систем Huber Unistat® 950w. Максимальная потребляемая мощность составляет около 76 кВт (при максимальном токе 115 А).
При использовании данной модели на 1 руб. затрат на электроэнергию приходится при -60°С 395 кДж отобранной теплоты, а при -80°С - 158 кДж (в данном расчете была взята максимальная потребляемая мощность, в работающей системе удельная холодоотдача выше).
Сравнение удельной холодоотдачи при использовании жидкого азота (LN) и систем Huber Unistat®
Как уже говорилось выше, производительность установки составляет 5 000 кг жидкого азота в сутки или 1 825 000 кг в год. Затраты на электроэнергию для обеспечения работы установки составляют 36 000 руб./сут. или 13,14 млн руб. в год.
Huber Unistat® 950w
При -80°С система Huber Unistat® 950w поглощает 10 кВт или 36 000 кДж теплоты в час, что по холодоотдаче эквивалентно 126 кг жидкого азота (при его испарении и последующем нагревании с -196°С до -80°С). В течение суток система Huber Unistat® 950w "производит" 3 024 кг эквивалента жидкого азота (по холодоотдаче).
Количество жидкого азота, произведенного на установке, по количеству потенциально отведенной теплоты всего лишь в 1,65 раза превышает количество потенциально отведенной теплоты для системы Huber Unistat® 950w (5 000 / 3 024).
Таким образом, холодоотдача от двух установок термостатирования Huber Unistat® 950w превышает по потенциально отведенной теплоте установку по производству жидкого азота с суточной производительностью 5 тонн.
Стоимость двух термостатов Huber Unistat® 950w составляет около 16,6 млн руб. Количество потребленной энергии при их непрерывной работе в течение 1 года составит 1 331 520 кВт·ч (2 термостата · 76 кВт · 24 часа · 365 дней) или около 4 млн руб. (при цене 1 кВт·ч 3 руб.).
Таким образом:
- без учета роста тарифов на электроэнергию;
- с учетом, что установка по производству жидкого азота уже есть на предприятии и уже окупила себя;
- без учета затрат на ремонт и обслуживание установки.
| Наименование затрат |
Год |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Жидкий азот собственного производства
(только затраты на электроэнергию), млн руб.
|
13,14 |
26,28 |
39,42 |
52,56 |
65,70 |
78,84 |
Huber Unistat® 912w
(закупка систем и затраты на электроэнергию), млн руб.
|
43,45 |
48,65 |
53,85 |
59,05 |
64,25 |
69,45 |
Сравнение затрат на электроэнергию при производстве жидкого азота (LN) на собственной установке
и общих затрат при использовании эквивалентных по холодоотдаче
систем Huber Unistat® 950w и Huber Unistat® 912w (при -80°С), без учета роста тарифов
Все расчеты выполнены с максимальной жесткостью к системам Huber Unistat® (потребляемая мощность считалась по максимальной силе тока, для системы производства жидкого азота не учитывалась первоначальная стоимость оборудования, затраты на обслуживание и пр.).
В реальных условиях при использовании систем Huber Unistat® экономия на затратах значительно выше, а срок окупаемости меньше.
темы предприятия.
| |
Плюсы |
Минусы |
Жидкий Азот
(привозной)
|
- низкие валовые затраты на охлаждение при нечастом использовании данного вида охлаждения. |
- значительны транспортные затраты (в т.ч. затраты, связанные с содержанием парка транспортных средств, складской службы, в т.ч. по приемке товара);
- возможные перебои с поставками жидкого азота.
- трудно прогнозируемая динамика роста цен;
- необходимо наличие складских площадей для емкостей с азотом;
- быстро улетучивается из ёмкостей.
|
Жидкий Азот
(собственного производства)
|
- снижение себестоимости в долгосрочной перспективе по сравнению с покупным азотом при условии значительного его потребления |
- высокие затраты электроэнергии (повышение себестоимости продукции или услуг из-за ежегодного повышения тарифов на электроэнергию);
- необходимость содержать значительный состав энергетической службы.
|
| Huber Unistat |
- высокоэффективное оборудование от мирового производителя систем термостатирования;
- высокая скорость окупаемости (при постоянном использовании);
- высокая точность термостатирования;
- относительно высокая мобильность;
- может обслуживаться одним специалистом;
- контроль основных параметров работы термостата на ПК;
- высокий срок работы без ремонтов благодаря гидравлически закрытой системе
|
- значительны единовременные затраты на закупку системы;
- неэффективна при поддержании температуры ниже -120°С (но может использоваться как часть каскадной установки)
|
|
