ROXANA PĂTRAŞCU CRISTIAN RĂDUCANU

ION SOTIR DUMITRESCU

UTILIZAREA ENERGIEI (Partea întâi)

UPB 2003

1

Prezentul manual este conceput conform programei analitice a disciplinei Utilizarea Energiei (partea întâi), inclusă în planul de învăţământ al profilului Energetic şi are aprobarea colectivului Catedrei de Centrale Electrice şi Energetică Industrială din cadrul Facultăţii de Energetică.

Cuprins

1. Eficienţa energetică şi consumul final de energie. Pag. 031.1 Consumatorii finali. Sistemul energetic al întreprinderii. Pag. 041.2 Managementul energiei la consumator (DSM). Pag. 071.3 Auditul energetic. Pag. 111.4 Evaluarea eficienţei energetice în sens restrâns. Indicatori de performanţă energetică. Pag. 13

2. Analiza şi evaluarea eficienţei economice a proiectelor de investiţii în domeniile producerii şi consumului de energie.

Pag. 16

2.1 Afacere. Concurenţă. Profitabilitate. Pag. 162.2 Proiectul de investiţie. Pag. 182.3 Indicatori de performanţă economică şi financiară utilizaţi pentru evaluarea proiectelor de investiţii.

Pag. 23

3. Consumuri de finale de energie termică. Pag. 353.1 Clasificări. Pag. 353.2 Consumuri de căldură pentru asigurarea condiţiilor de muncă şi de viaţă. Pag. 363.3 Consumuri de căldură cu destinaţie tehnologică Pag. 513.4 Structura consumului de căldură la nivelul SEI. Pag. 54

4. Alegerea formei de energie, a naturii şi a parametrilor agentului termic în procesele de consum final.

Pag. 55

4.1 Alegerea formei de energie Pag. 554.2 Alegerea naturii şi parametrilor agenţilor termici purtători Pag. 564.3 Aerul comprimat Pag. 58

5. Resurse energetice secundare. Pag. 605.1 Aspecte generale privind res Pag. 605.2 Definiţii, tipuri, caracteristici. Pag. 605.3 Direcţii de recuperare Pag. 645.4 Efectele recuperării res Pag. 66

6. Bibliografie Pag. 67

2

1. EFICIENŢA ENERGETICĂ ŞI CONSUMUL FINAL DE ENERGIE.

Resursele primare de energie reprezintă formele de energie disponibile ca atare în natură. Acestă categorie include combustibilii fosili, combustibilii nucleari neprelucraţi şi energia cinetică a apelor curgătoare, a mărilor şi a oceanelor. Combustibilii fosili convenţionali şi nucleari sunt resurse primare minerale, disponibile sub formă de zăcăminte de cărbuni, petrol, gaze naturale şi uraniu. Utilizarea lor de către oameni într-o activitate organizată presupune mai multe etape preliminare şi anume extracţia, prelucrarea (purificarea), stocarea şi transportul. În continuare, în multe situaţii, utilizarea lor implică cel puţin o etapă intermediară de transformare a energiei primare (combustibilului) în energie direct utilizabilă. Progresul tehnologic şi dezvoltarea industrială accelerată din secolul XX au avut ca urmare şi o complicare a lanţurilor de conversie energie primară - energie direct utilizabilă. În principiu, un asemenea lanţ poate cuprinde mai multe etape şi anume :- generare (conversia energiei primare);- transformare (modificarea formei de energie sau a parametrilor purtătorului de energie);- transport şi distribuţie (în cazul unei soluţii de alimentare centralizată);- consum final. În perioada cuprinsă între mijlocul secolului XIX şi a doua jumătate a secolului XX, principalele eforturi tehnologice în domeniul energetic au vizat în special sectoarele producerii, transportului şi distribuţie energiei. Sectorul consumului final a fost neglijat din motive care au ţinut de caracterul extensiv al dezvoltării şi de contextul istoric. După cele două "crize petroliere" din 1973 şi 1979, ţările industrializate, dependente de importul de materii prime şi purtători de energie, au întreprins o serie de măsuri cu caracter strategic menite să le protejeze economiile de "şantajul" ţărilor mai puţin dezvoltate care deţineau în mare parte aceste resurse. Au fost avute în vedere atât conservarea energiei cât şi valorificarea pe scară largă a resurselor energetice regenerabile (vânt, soare, biomasă, maree, etc). Importanţa economică a grupului ţărilor dezvoltate a determinat generalizarea măsurilor de conservare a energiei, care au devenit o condiţie imperativă pentru orice activitate economică profitabilă care implică participarea pe piaţa mondială. Experienţa acumulată de atunci şi până în prezent a permis închegarea unei metodologii privind valorificarea avansată a resurselor energetice de orice fel şi având la bază conceptele de management al energiei şi de eficienţă energetică. O analiză pertinentă a situaţiei existente în anul 1980 în ţările industrializate a arătat că tehnologiile de producere, transport şi distribuţie a energiei erau în general deja plafonate sub aspectul performanţelor tehnice. Nu acelaşi lucru se putea spune şi despre procesele şi tehnologiile de consum final, al căror impact asupra eficienţei energetice globale a fost neglijat până în acel moment. Au existat şi câteva excepţii, cea mai notabilă fiind reprezentată de sectorul chimiei industriale, unde s-au manifestat preocupări pentru conservarea energiei încă din deceniul al şaselea al secolului XX. Devenise în sfârşit evident faptul că îmbunătăţirea eficienţei energetice a proceselor şi tehnologiilor consumatoare putea genera în acel moment cele mai importante economii de energie. Concentrarea eforturilor în special în vederea îmbunătăţirii performanţelor energetice ale consumatorilor finali de energie în majoritatea ţărilor dezvoltate a devenit justificată şi din punct de vedere economic după ce s-a constatat că preţul combustibililor superiori pe piaţa internaţională va rămâne ridicat pentru o lungă perioadă de timp. Concomitent cu creşterea preţurilor au început să se facă simţite efectele conştientizării necesităţii prezervării mediului înconjurător şi epuizării inevitabile a rezervelor de combustibili fosili, pentru care nu s-a găsit de altfel nici în prezent o soluţie alternativă convenabilă şi la scară industrială. Semnalele excesiv de pesimiste transmise de către Clubul de la Roma în deceniul al şaptelea au contribuit la rândul lor la generalizarea acestui fenomen la scară planetară, mai accentuat totuşi în ţările dezvoltate şi industrializate.

3

Utilizarea eficientă a energiei constituie în prezent un aspect al preocupării generale de utilizare eficientă a resurselor materiale de orice fel, determinată de conştientizarea caracterului epuizabil al acestora. Astfel, eficienţa energetică a devenit o necesitate economică, exprimată concentrat prin condiţia de reducere a ponderii cheltuielilor cu energia în cadrul costurilor totale de producţie. Un efect asemănător l-a avut în ultimul timp şi preocuparea pentru reducerea poluării mediului înconjurător, concretizată în legislaţia şi reglementările apărute în mai toate ţările dezvoltate, care obligă pe cei care mai poluează încă mediul la plata unor daune importante. Întrucât daunele şi amenzile plătite pentru depăşirea nivelului admisibil de poluare a mediului se regăsesc în costurile de producţie, rentabilitatea companiei care poluează mediul este astfel afectată. Având în vedere că poluarea este, în multe cazuri, o consecinţă a utilizării combustibililor naturali sau sintetici, există în prezent o legătură directă între eficienţa energetică şi impactul asupra mediului ambiant al unei anumite activităţi. Experienţa aceloraşi ţări avansate a demonstrat că ameliorarea eficienţei energetice în economia naţională nu poate fi lăsată numai pe seama companiilor, indiferent de mărimea şi importanţa lor, fie că acestea sunt private sau că ele aparţin statului. Mijloacele prin care statul stimulează întreprinderile în direcţia creşterii eficienţei energetice trebuie însă să fie compatibile cu legile economiei concurenţiale. Experienţa acumulată până în prezent demonstrează că schimbarea nu poate fi realizată dintr-o dată, printr-o injecţie masivă de capital. Asemenea fonduri nu au fost disponibile în nici una din ţările "bogate". Introducerea soluţiilor eficiente s-a făcut treptat, începând cu cele deloc sau mai puţin costisitoare. Economiile astfel obţinute au fost reinvestite tot în măsuri de eficientizare, care au adus beneficii mai importante. La rândul lor, acestea au fost reinvestite în acelaşi fel, evoluţia acestui proces mai puţin fundamentat teoretic dar bazat pe bunul simţ demonstrând necesitatea caracterului continuu al preocupării pentru îmbunătăţirea eficienţei energetice. Printr-o propagandă inteligentă, agenţiile guvernamentale din ţările industrializate având ca obiect de activitate conservarea energiei şi protecţia mediului au contribuit la generalizarea soluţiilor eficiente, care au adus beneficii directe companiilor care le-au aplicat. Acestea au prosperat şi au contribuit în final cu sume mai mari sub formă de impozit pe profit la bugetul statului. În acest fel, fondurile investite în activitatea agenţiilor respective au adus în final beneficii indirecte bugetului statului, deci sursei din care ele proveneau, contribuind în acelaşi timp şi la menţinerea competitivităţii şi prosperităţii economiei naţionale. Promovarea şi stimularea creativităţii tehnice interne şi a schimburilor de informaţii şi experienţă cu alte ţări pot contribui în mod hotărâtor la găsirea unor soluţii tehnice compatibile cu situaţia actuală din economia României, care să permită reducerea ponderii cheltuielilor cu energia în costurile totale de producţie şi atingerea în acest fel a unui nivel minim de competitivitate în raport cu ţările UE. Disciplina Utilizarea Energiei, inclusă în planul de învăţământ al tuturor direcţiilor de specializare existente în cadrul profilului energetic, urmăreşte să transmită studenţilor modul de abordare şi unele noţiuni de bază privind eficienţa energetică a proceselor şi instalaţiilor care se regăsesc în categoria consumatorilor finali de energie, cu un accent special pe activităţile industriale.

1.1 Consumatorii finali de energie. Sistemul energetic al întreprinderii.

Consumatorii finali de energie pot fi clasificaţi în funcţie de mai multe criterii. Astfel, în funcţie de durata consumului, consumatorii finali pot fi :- sezonieri;- permanenţi. În funcţie de sectorul de activitate căruia îi aparţin, consumatorii finali pot fi :- industriali;- terţiari (complexe comerciale, şcoli, spitale, clădiri administrative, etc);- casnici (rezidenţiali).

4

În funcţie de efectul întreruperii neanunţate a alimentării cu energie, consumatorii finali pot fi încadraţi în trei categorii :- consumatori de gradul I, la întreruperea alimentării cărora se pot produce victime omeneşti, avarii grave ale unor instalaţii, perturbarea gravă a vieţii şi activităţii unor colectivităţi mari de oameni; - consumatori de gradul II, la întreruperea alimentării cărora se produc importante pierderi de producţie; - consumatori de gradul III, la întreruperea alimentării cărora sunt afectate condiţiile de muncă şi de viaţă ale unor grupuri de oameni. La nivelul unui consumator final complex, consumurile de energie pot îmbrăca mai multe forme :- energie electrică;- energie mecanică;- energie termică (căldură, frig);- energie potenţială (aer comprimat);- energie primară (combustibili). Cel mai complex sistem consumator este întreprinderea industrială, a cărei bună funcţionare necesită un sistem energetic al întreprinderii (SEI). Acest sistem este la rândul său compus din mai multe subsisteme şi anume :- subsistemul stocului de energie primară (combustibili lichizi sau solizi);- subsistemul transformatorilor de energie (centrală termică, centrală electrică de termoficare, staţie de pompe, staţie de compresoare de aer, transformatoare electrice, etc); - subsistemele de distribuţie a fiecăruia dintre purtătorii de energie direct utilizabilă (energie electrică, abur, apă fierbinte, aer comprimat, etc);- subsistemul consumatorilor finali. Formele de energie direct utilizabile disponibile la nivelul unui contur dat, atât cele provenite din exteriorul cât şi cele generate în interiorul acestuia, pot fi încadrate într-una dintre următoarele două categorii :a) consumuri directe (tehnologice), aferente în mod nemijlocit etapelor realizării unui produs sau prestării unui serviciu; b) consumuri indirecte, aferente activităţilor conexe desfăşurate în perimetrul respectiv. Consumurile indirecte contribuie la asigurarea şi susţinerea logistică a activităţii propriu-zise. Activităţile conexe includ planificarea, monitorizarea, contabilizarea, aprovizionarea, asigurarea condiţiilor de muncă, transportul intern, distribuţia, paza, etc. Deosebirea între consumurile directe şi cele indirecte nu este doar una formală. Cele două categorii de consumuri de energie au caracteristici diferite. De aceea este recomandabil ca la întocmirea inventarului consumurilor energetice dintr-o întreprindere să se precizeze din ce categorie face parte fiecare cerere sau consum de energie. În raport cu conturul stabilit se definesc categoriile de intrări şi ieşiri din acest contur. În general, fluxurile materiale continue sau discontinue intrate într-un contur dat pot fi clasificate în trei categorii :a) resurse primare, care pot fi materiale şi/sau energetice;b) semifabricate;c) energie primară sau direct utilizabilă. Ieşirile din conturul respectiv pot fi la rândul lor clasificate în patru categorii şi anume :a) produsul principal;b) produsul sau produsele secundare;c) resursele secundare materiale şi/sau energetice;d) pierderi directe de energie. Condiţia conservării energiei în perimetrul analizat este exprimată matematic prin condiţia ca suma intrărilor (conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de energie primară, conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de energie direct utilizabilă, conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de semifabricate, etc) să fie egală cu suma ieşirilor (conţinutul de energie al produsului principal, conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de resurse energetice secundare, fluxul de energie pierdută direct în mediul ambiant, cantitatea de energie disipată prin efect de acumulare,

5

etc). Termenul care se referă la efectul de acumulare apare doar în cazul proceselor discontinue sau tranzitorii, mărimea sa putând fi în anumite cazuri semnificativă iar în altele neglijabilă. Dacă în desfăşurarea procesului analizat intervin reacţii chimice, efectul lor termic se va regăsi în suma intrărilor pentru reacţiile exotermice sau în suma ieşirilor pentru reacţiile endotermice. Termenii bilanţului energetic pot fi exprimaţi, după caz, în W şi multiplii, în cazul unor activităţi de tip continuu, sau în J şi multiplii, în cazul unor activităţi de tip discontinuu. Resursele materiale pot fi în acelaşi timp şi resurse energetice, având valoare energetică sau un anumit conţinut de energie, pot fi de diverse feluri şi se pot prezenta în diverse forme. În general, prin resurse energetice primare sau energie primară se înţeleg substanţe combustibile convenţionale (cărbuni, petrol şi derivatele sale, gaz natural, alţi combustibili sintetici, etc), în timp ce prin energie direct utilizabilă se înţelege o formă de energie rezultată de obicei prin cel puţin o etapă de conversie a energiei primare, care poate fi consumată ca atare :- energia electrică;- energia mecanică;- energie termică (căldură, frig);- energie potenţială (aer comprimat). Din conturul considerat iese în primul rând produsul principal, care este scopul activităţii analizate. În unele cazuri, pe lângă acesta mai ies şi unul sau mai multe produse secundare, deşeuri, reziduuri sau resurse secundare (materiale şi/sau energetice). Trebuie precizat că produsul principal poate avea şi el un anumit conţinut de energie, care îi poate conferi şi calitatea de resursă energetică secundară. Pierderile directe de energie ale conturului constau în căldura transmisă mediului înconjurător prin pereţii componentelor a căror temperatură este mai mare decât temperatura ambientului, în energie mecanică transformată în căldură prin frecare, în efectul termic al curentului electric prin conductoarele de legătură, etc. Analiza eficienţei energetice a unei activităţi desfăşurate într-un anumit contur porneşte în primul rând de la cantitatea şi calitatea resurselor energetice secundare disponibilizate. Resursele energetice secundare (res) reprezintă cantităţi sau fluxuri de energie de orice fel, evacuate dintr-un contur în care se desfăşoară o activitate productivă şi care nu pot fi reciclate (valorificate tot în activitatea respectivă) decât prin modificări aduse instalaţiilor aflate în conturul respectiv. Resursele energetice secundare pot fi clasificate în funcţie de natura conţinutului lor de energie în patru categorii distincte :- combustibile;- termice;- de suprapresiune;- cinetice. Res combustibile pot fi întâlnite în stare gazoasă (gaz de cocs, gaz de furnal, gaze eliminate dintr-o instalaţie chimică de sinteză, etc), lichidă (leşie) sau solidă (deşeuri lemnoase, paie, cocs mărunt, etc). Indiferent de starea de agregare, ele se caracterizează prin compoziţia şi puterea lor calorifică. Res termice pot fi agenţi termici fluizi (aer cald, gaze de ardere, gaze de proces, abur uzat, condensat, etc) sau substanţe solide (laminate, piese şi materiale tratate termic, cocs fierbinte, zgură, etc). Ele se caracterizează prin nivelul de temperatură cu care ies din conturul de bilanţ, dar şi prin capacitatea de a transfera această căldură sensibilă sau latentă unui alt mediu. Res de suprapresiune sunt în general gaze având o presiune mai mare decât presiunea atmosferică, deci un conţinut de energie potenţială. Res cinetice sunt cunoscute şi sub denumirea de volanţi sau mase inerţiale frânate. Resursele energetice secundare care ies dintr-un contur de bilanţ oarecare pot cumula mai multe astfel de caracteristici. De exemplu, un flux de gaze evacuat dintr-o instalaţie poate avea în compoziţia sa elemente combustibile (gaz metan, hidrogen, oxid de carbon, etc), dar în acelaşi timp poate avea o temperatura şi eventual o presiune mai mari decât acelea ale mediului ambiant. Valorificarea res în interiorul conturului asociat activităţii din care provin presupune modificarea procesului tehnologic sau a cel puţin unuia dintre echipamentele care compun

6

instalaţia. Ea se numeşte recuperare internă sau interioară şi are ca efect reducerea consumului propriu de energie primară sau direct utilizabilă. Acest mod de valorificare a res, care poate fi considerat ca o reciclare sau o recirculare, nu este întotdeauna tehnic posibil şi/sau avantajos din punct de vedere economic. Recuperarea internă are ca efect direct reducerea facturii energetice ca urmare a reducerii consumului propriu de energie. Valorificarea res în afara conturului respectiv se numeşte recuperare externă sau exterioară şi implică existenţa unui consumator exterior conturului asociat activităţii din care provine res. Consumatorul este de obicei amplasat în apropiere, deoarece transportul la distanţe mari este cu atât mai puţin avantajos din punct de vedere economic cu cât intensitatea sau densitatea energetică a res este mai mică. Recuperarea externă are ca efect reducerea în mod indirect a facturii energetice a activităţii care a generat-o, deoarece din ea se deduc încasările obţinute din vânzarea în exterior a res. Consumatorul alimentat printr-o recuperare externă a res renunţă la serviciile unei surse de energie convenţionale (centrală electrică, centrală termică, etc), care va produce mai puţină energie direct utilizabilă pentru care va consuma mai puţină energie primară. El trebuie să prezinte o cerere de energie compatibilă cu caracteristicile res disponibile (natură, parametrii, simultaneitate, mod de variaţie în timp, etc.). Dacă compatibilitatea este parţială, res va constitui doar una dintre sursele sale de alimentare cu energie, cealaltă rămânând sursa convenţională. Recurgerea la alimentarea cu energie recuperată duce de obicei la complicaţii suplimentare pentru consumator, dezavantaj compensat printr-un preţ mai coborât al energiei cumpărate. Oportunitatea şi gradul de recuperare al unei res sunt întotdeauna rezultatul unei analize tehnico-economice, care exprimă la un moment dat, o anumită situaţie într-un anumit context. Modificarea contextului poate infirma o soluţie de recuperare în totalitate sau numai într-o anumită proporţie. Acest lucru trebuie subliniat, deoarece anumite soluţii practicate cu succes în alte părţi nu sunt în mod obligatoriu la fel de eficiente şi în condiţiile actuale din România şi invers.

1.2 Managementul energiei la consumator (DSM).

Creşterea eficienţei energetice într-un contur dat, în interiorul căruia se desfăşoară în mod organizat o activitate profitabilă, este o cerinţă care derivă din necesitatea mai generală ca activitatea respectivă să aducă un beneficiu maxim celui sau celor care au investit bani pentru demararea ei. Cheltuielile cu energia, cunoscute şi sub denumirea generică de factură energetică, constitue o parte a cheltuielilor totale implicate de buna desfăşurare a activităţii prestate în interiorul conturului analizat. Ele reprezintă totalitatea efortului financiar pentru achiziţionarea şi/sau producerea în interiorul perimetrului a tuturor formelor de energie necesare proceselor de consum final. Reducerea lor contribuie la reducerea cheltuielilor totale şi implicit fie la majorarea beneficiului obţinut, fie la micşorarea preţului de vânzare al produsului realizat. În cazul în care în interiorul conturului analizat se desfăşoară o activitate neprofitabilă, această cerinţă se rezumă la minimizarea cheltuielilor şi eventual la încadrarea lor în anumite limite prestabilite. În ultimă instanţă, mărimea absolută sau specifică a facturii energetice este considerată din aceste motive o măsură a eficienţei energetice realizate în perimetrul analizat. În general se consideră că o activitate este cu atât mai eficientă sub aspect energetic cu cât pierderile de energie inventariate la nivelul conturului în interiorul căruia se desfăşoară activitatea respectivă sunt mai mici. Conceptul de eficienţă energetică capătă un caracter concret şi un conţinut numai dacă este legat de un contur bine definit şi de o activitate anume care se desfăşoară în mod organizat în interiorul acestuia. Deşi este intens utilizată în toată lumea atât de către specialişti cât şi de către nespecialişi, sintagma respectivă nu are aceeaşi semnificaţie pentru toţi. În perspectivă istorică, sintagma eficienţă energetică a apărut în vocabularul limbii engleze ca o necesitate impusă de realitatea creşterii dramatice a preţurilor purtătorilor de energie, fără a fi mai întâi definită şi fundamentată teoretic de către specialişti. Ea a fost preluată şi în limba română, fiind utilizată cu o frecvenţă mult mai mare după 1990. Înainte de 1990, în România era preferată din considerente de natură propagandistică o altă sintagmă şi anume aceea de independenţă energetică, care implica însă eficienţa energetică.

7

În momentul de faţă şi în limba română, noţiunea de eficienţă energetică are două semnificaţii. În sens restrâns, noţiunea de eficienţa energetică are înţelesul de performanţă energetică şi este folosită ca atare de multă vreme. Prin urmare, creşterea eficienţei energetice în sens restrâns are drept consecinţă economisirea energiei. În sens larg, noţiunea are aceeaşi semnificaţie ca şi în limba engleză, fiind legată de cerinţa reducerii mărimii facturii energetice sau a cheltuielilor specifice cu energia. Economisirea energiei şi reducerea consumului ar trebui să conducă la reducerea facturii energetice. În practică se pot întâlni însă situaţii în care factura energetică se reduce deşi consumurile energetice la nivelul conturului analizat rămân neschimbate şi viceversa. Cele două semnificaţii nu sunt deci total diferite, sensul larg al noţiunii de eficienţă energetică incluzând sau implicând în principiu sensul său restrâns. Sensul larg al noţiunii de eficienţă energetică este caracteristic capitalismului modern şi perfect compatibil cu mecanismele economiei de piaţă. Creşterea eficienţei energetice în sens larg ca şi în sens restrâns într-o întreprindere industrială presupune aplicarea cu convingere, consecvenţă şi profesionalism a tehnicilor şi procedurilor de management al energiei. În general, tehnicile şi procedurile de management urmăresc identificarea, alocarea şi valorificarea cu eficienţă maximă a resurselor materiale, umane şi financiare în cadrul unei organizaţii. Managementul energiei urmăreşte valorificarea cu eficienţă maximă a energiei intrate sub diverse forme în mod organizat şi contra cost într-un contur dat. Aplicarea corectă a procedurilor de management al energiei la consumator (DSM = demand side management) implică cunoaşterea în profunzime a specificului activităţii desfăşurate în conturul dat, monitorizarea fiecăruia dintre fluxurile de purtători de energie intrate în şi respectiv ieşite din contur şi stabilirea legăturilor între acestea. În final ea conduce la stabilirea unor măsuri şi acţiuni având ca scop îmbunătăţirea eficienţei utilizării energiei în interiorul conturului respectiv. Instrumentul prin intermediul căruia se concentrază şi se corelează toate informaţiile necesare evaluării eficienţei energetice a unei activităţi desfăşurate într-un anumit perimetru este auditul energetic. Cel sau cei care îl întocmesc sunt de obicei din exteriorul organizaţiei analizate şi reprezintă o companie sau o instituţie specializată în analize de acest fel. Aceştia pot să coopteze în echipa lor una sau mai multe persoane competente din interiorul organizaţiei. Analiza eficienţei energetice într-un perimetru dat începe prin precizarea aspectelor calitative şi cantitative ale alimentării cu energie a activităţilor desfăşurate în perimetrul respectiv : - stabilirea naturii purtătorilor de energie care intră în conturul de bilanţ; - stabilirea ordinului de mărime al consumului pentru fiecare categorie de purtător de energie; - stabilirea modalităţii de plată pentru fiecare dintre aceştia. Mărimea şi structura facturii energetice reprezintă deci primul aspect al analizei. Al doilea aspect avut în vedere de auditor este reacţia personalului la mărimea facturii energetice. Experienţa acumulată în ţările dezvoltate a arătat că, la nivelul conducerii executive a unei organizaţii, atitudinea în raport cu factura energetică se poate încadra într-una dintre următoarele situaţii :- facturile energetice sunt plătite la timp fără nici un fel de analiză sau de control intern;- facturile energetice lunare sunt comparate cu citirile (înregistrările) lunare ale aparatelor de măsură montate la intrarea în conturul de bilanţ;- citirile (înregistrările) lunare sunt raportate la volumul activităţii din luna respectivă, calculându-se un consum specific global de energie;- există un sistem de achiziţie (nu neapărat automat) a datelor, care realizează cel puţin săptămânal monitorizarea consumurilor energetice ale principalilor consumatori interni şi raportarea acestora la partea care le revine din volumul activităţii;- este implementat şi funcţionează un sistem automatizat/informatizat de supraveghere şi evaluare continuă a eficienţei utilizării energiei, eventual şi a altor resurse materiale, sistem cunoscut în Marea Britanie sub denumirea de Monitoring and Targeting (M&T). Atitudinea conducerii executive şi a restului personalului organizaţiei faţă de eficienţa cu care este utilizată energia este reflectată de gradul de conştientizare a importanţei problemei, calitatea şi eficacitatea sistemului de monitorizare, modul de valorificare a rezultatelor astfel obţinute şi reacţia aşteptată din partea fiecăruia dintre nivelurile de autoritate la mărimea şi evoluţia în timp a

8

cheltuielilor cu energia. Auditorul trebuie să caracterizeze cu sinceritate situaţia existentă, înfrumuseţarea ei fiind contraproductivă. Al treilea aspect important pe care auditorul trebuie să-l clarifice este legat de modul de funcţionare şi eficacitatea sistemului de urmărire şi transmitere a informaţiilor privind consumurile de energie în interiorul conturului dat. Analiza include concepţia, baza materială aferentă şi importanţa acordată sistemului la nivelul organizaţiei. În acest sens trebuie urmărite următoarele aspecte :- modul şi frecvenţa de citire a aparatele de măsură, cu deosebire a celor care constitue baza de facturare;- modul de transmitere a datelor citite sau înregistrărilor (pe formulare tip, prin semnale electrice, printr-o reţea informatică etc.);- modul de prelucrare a informaţiilor (modelul, algoritmul, mărimile calculate etc.);- conţinutul, frecvenţa întocmirii raportului (zilnic, săptămânal sau lunar) şi adresa (destinaţia) sa;- efectele raportării şi modul în care se iau deciziile privind eficienţa energetică. Trebuie subliniat că toate cele trei aspecte ale analizei sunt la fel de importante, între ele existând de altfel unele suprapuneri. Dacă reducerea facturii energetice reprezintă scopul final, la atingerea lui contribue în egală măsură angajamentul sincer al întregului personal şi un sistem eficient de monitorizare, prelucrare şi valorificare a datelor. După precizarea caracteristicilor activităţii desfăşurate în interiorul conturului analizat se poate trece la întocmirea unui audit energetic preliminar. Acesta are de obicei la bază datele existente sub forma evidenţelor şi înregistrărilor contabile sau de altă natură ale organizaţiei. Scopul auditului preliminar constă în compararea efectelor globale util şi consumat, pentru o perioadă anterioară de cel puţin cinci ani de activitate în condiţii normale. Se compară astfel mărimea, structura şi valoarea facturilor energetice cu mărimea, structura şi valoarea producţiei sau a serviciilor prestate în perioada respectivă. În cazul unui context economic normal, pe baza evoluţiei anterioare se pot stabili tendinţele evoluţiei viitoare a consumurilor de energie la nivelul conturului analizat. Indiferent de contextul economic se calculează unul sau mai mulţi indicatori sintetici de eficienţă energetică. Valorile astfel obţinute sunt comparate cu datele de proiect, cu realizările şi performanţele altor organizaţii având un profil similar de activitate, cu valorile recomandate de literatura de specialitate sau cu standardele în vigoare. Auditul preliminar permite deci :- stabilirea ordinului de mărime al consumului pentru fiecare dintre purtătorii de energie;- estimarea tendinţei evoluţiei viitoare a consumurilor de energie;- obţinerea unor indicatori sintetici globali pe baza cărora organizaţia primeşte un calificativ referitor la eficienţa cu care utilizează energia. Evaluarea globală a eficienţei energetice a organizaţiei analizate nu permite însă stabilirea unor măsuri sau soluţii concrete prin care se poate corecta sau îmbunătăţi situaţia existentă. Cu ocazia întocmirii auditului energetic preliminar se pot detecta unele deficienţe legate de funcţionarea sistemului de măsură, transmitere şi prelucrare a informaţiilor (lipsa sau precizia insuficientă a unor aparate de măsură, lipsa unor informaţii privind anumite consumuri de energie, etc) sau de modul în care sunt întocmite contractele cu furnizorii. După corectarea şi complectarea sistemului de monitorizare, prelucrare şi valorificare a datelor se trece la întocmirea auditului energetic propriu-zis. În comparaţie cu auditul preliminar, acesta din urmă este mai detaliat, oferind posibilitatea punerii în evidenţă a potenţialului de economisire a energiei încă nevalorificat. În acest scop trebuie identificate subsistemele unde se consumă cea mai mare parte din energia intrată în conturul de bilanţ general. Acestea vor constitui zonele care trebuie monitorizate separat, denumite centre de consum energetic. Definirea limitelor conturului centrelor de consum energetic se face într-un mod convenabil, luându-se în considerare criteriile tehnologice, funcţionale, economice, administrative sau de altă natură. Pentru fiecare astfel de centru de consum se măsoară şi se consemnează separat atât consumurile pe tipuri de purtători de energie cât şi volumul activităţii. Dacă este nevoie, se întocmeşte câte un bilanţ energetic pentru fiecare subsistem astfel definit. În perspectiva preluării iniţiativei acţiunilor de îmbunătăţire a eficienţei energetice de către responsabilul cu energia, după definirea limitelor trebuie să urmeze

9

atribuirea responsabilităţilor pentru realizarea şi menţinerea eficienţei utilizării energiei în conturul respectiv. Calculul indicatorilor de performanţă energetică, realizaţi atât la nivel global cât şi la nivelul centrelor de consum energetic, permite evaluarea eficienţei energetice a fiecărui subsistem şi a sistemului în ansamblul său prin compararea valorii indicatorilor realizaţi cu câte o valoare de referinţă. Evaluarea vizează de această dată atât ansamblul cât şi părţile lui componente, deoarece gradul de detaliere al auditului energetic propriu-zis permite analiza fiecărui centru de consum în parte. O astfel de analiză se finalizează cu un program care cuprinde măsuri şi acţiuni menite să contribuie la creşterea eficienţei energetice. Măsurile luate în vederea economisirii energiei şi reducerii cheltuielor cu energia pot fi la rândul lor clasificate în trei categorii :- organizatorice;- tehnice; - economice. Măsurile organizatorice constau în planificarea şi eşalonarea activităţilor în vederea evitării mersului în gol şi altor tipuri de consumuri inutile, încărcării optime a utilajelor, aplatizării curbei de sarcină, etc. Măsurile tehnice constau în adaptarea, modificarea sau înlocuirea procedurilor şi utilajelor existente cu altele mai performante în vederea reducerii consumului specific de energie, modificarea concepţiei de alimentare cu energie a conturului dat şi a modului de distribuţie a energiei în interior, etc. Măsurile economice constau în alegerea celui mai convenabil tarif şi a celui mai convenabil contract de furnizare pentru fiecare formă de energie cumpărată din exterior, în dimensionarea optimă a stocurilor interne de combustibil, etc. Indiferent de categoria din care face parte, fiecare măsură propusă trebuie să fie însoţită de cheltuielile pe care le presupune aplicarea ei şi de efectul sau efectele aplicării ei, estimate de către auditor. În cazul particular al clădirilor în care intensitatea energetică a activităţii este mai redusă (birouri, şcoli, spitale, magazine, locuinţe) şi care nu sunt dotate cu sisteme informatizate de monitorizare şi evaluare continuă a consumurilor, acţiunea de evaluare pe baza auditului energetic prezintă câteva aspecte specifice :- durata perioadei între două audituri energetice succesive este mai mare (cel puţin trei luni, un sezon sau chiar un an);- principalul factor de influenţă al consumului total de energie este temperatura exterioară, urmat de natura şi durata activităţii interioare;- întocmirea auditului energetic este obligatoriu încredinţată unei companii specializate. Auditul energetic se materializează sub forma unui raport final. Acesta include atât informaţiile primare cât şi rezultatele prelucrării lor. În raport sunt prezentate datele măsurate, indicatorii de performanţă calculaţi, grafice comparative, evaluarea eficienţei energetice, planul de măsuri şi acţiuni pentru îmbunătăţirea eficienţei energetice, oferte ferme pentru echipamente performante sau servicii de întreţinere, etc. Raportul final este întocmit de auditorul extern şi este destinat conducerii executive a organizaţiei analizate în cadrul auditului. Planul de măsuri şi acţiuni întocmit de către auditor constitue doar o propunere supusă deciziei conducerii. Aceasta poate să-l modifice, să-l adapteze sau să-l corecteze, după care el devine executoriu. Succesul sau eşecul unui asemenea demers depind în primul rând de angajamentul real al conducerii executive, dar şi de modul în care angajaţii şi chiar sindicatele resimt necesitatea şi înţeleg caracterul său permanent. Existenţa unui plan de măsuri de conservare a energiei, indiferent cât este el de bine conceput, nu constituie sfârşitul ci doar începutul acţiunii. Angajaţii nu vor înţelege dintr-o dată care este rolul lor în acest demers. Experienţa ţărilor dezvoltate a arătat că succesul acţiunii de îmbunătăţire a eficienţei energetice nu poate fi asigurat numai prin eforturi de ordin material (raţionalizări, reabilitări, modernizări, noi investiţii, etc), ci şi prin menţinerea unei anumite stări de spirit în rândul personalului organizaţiei. Calificarea, stimularea şi în special motivarea personalului se pot face treptat, de sus în jos, costă mult mai puţin şi produc efecte semnificative. Conştientizarea importanţei îmbunătăţirii eficienţei energetice se obţine prin educarea personalului pe întreaga scară ierarhică, începând cu conducerea executivă şi terminând cu personalul care asigură operarea şi întreţinerea instalaţiilor.

10

Toţi angajaţii trebuie ajutaţi să înţeleagă faptul că economisirea energiei contribuie la profitabilitatea activităţii organizaţiei, deci la siguranţa locurilor de muncă, la creşterea salariilor dar şi la prezervarea mediului înconjurător.

1.3 Auditul energetic

Analiza critică a eficienţei utilizării energiei într-un perimetru dat, cunoscută şi sub denumirea de audit energetic, este o componentă de bază şi în acelaşi timp un instrument de lucru al oricărui program de acţiune având ca obiectiv îmbunătăţirea eficienţei energetice. Auditul energetic reflectă nivelul eficienţei energetice atins la momentul întocmirii sale în perimetrul analizat. În acelaşi timp, auditul energetic furnizează toate informaţiile necesare pentru stabilirea celor mai potrivite şi mai convenabile măsuri şi soluţii de creştere a eficienţei energetice a activităţilor desfăşurate în organizaţia analizată. El are deci o finalitate de moment şi una de perspectivă. Întocmirea unui audit energetic implică stabilirea clară a limitelor perimetrului analizat. Acesta cuprinde de regulă o unitate în ansamblul ei (organizaţie, regie, companie, societate, grup, trust, întreprindere etc). Indiferent de complexitatea organizaţiei, caracterul unitar este dat de existenţa unor interese comune în raport cu o anumită piaţă, a unei singure contabilităţi, a unei conduceri executive comune şi nu în ultimul rând al unei facturi energetice comune. Perimetrul analizat poate cuprinde elemente care nu sunt neapărat situate pe acelaşi amplasament, dar între care există legături materiale (cabluri de forţă, conducte, instalaţii sau sisteme de transport, etc.). Auditul energetic permite identificarea subsistemelor unde se manifestă ineficienţa, precum şi evaluarea mărimii pierderilor cauzate de aceasta. În acest fel se constituie baza viitoarelor decizii având drept scop eficientizarea energetică a întregului sistem, care pot consta în reorganizări, raţionalizări, îmbunătăţiri, modernizări, retehnologizări etc. Este evident faptul că atât eforturile de identificare a punctelor de ineficienţă cât şi baza de stabilire a unei strategii pe termen mediu prin intermediul planului de măsuri de conservare a energiei vor avea o eficacitate cu atât mai mare cu cât amploarea analizei şi implicit gradul de detaliere sunt mai mari. Termenul audit din limba engleză echivalează în limba română cu revizie contabilă şi nu cu bilanţ contabil. În acelaşi mod, termenul auditor are înţelesul de revizor contabil şi nu de contabil. Revizia contabilă presupune verificarea înregistrărilor, a calculelor efectuate şi analiza critică a termenilor bilanţului, finalizată cu o evaluare. Similar, termenul energy audit din limba engleză echivalează în limba română cu expresia “analiză critică a eficienţei utilizării energiei pe bază de bilanţ” sau cu sintagma audit energetic. Trebuie precizat faptul că auditul energetic nu este echivalent cu un simplu bilanţ sau cu o sumă de bilanţuri energetice. În cadrul auditului, bilanţul energetic constitue un instrument care permite verificarea indicaţiei unui aparat de măsură sau estimarea cantitativă a unui flux de energie care fie nu se măsoară fie nu se poate măsura. Bilanţul energetic al unui transformator de energie sau al unui consumator final permite stabilirea indicatorilor de performanţă şi eventual a cauzelor reducerii acestora în comparaţie cu valorile de proiect. Evaluarea eficienţei energetice a activităţii desfăşurate într-un contur dat nu necesită în mod normal cunoaşterea tuturor termenilor bilanţului care intră, ci doar a celor care intră în mod organizat şi contra cost în conturul dat. Fluxurile de energie care ies din conturul dat, inclusiv conţinutul de energie al produsului principal, prezintă interes pentru auditor doar în măsura în care ele mai pot fi valorificate prin reciclare, recuperare, reutilizare, etc. Întocmirea auditului energetic implică un inventar al surselor de alimentare cu purtători de energie exterioare conturului, care trebuie să acopere următoarele aspecte :- tipul şi caracteristicile purtătorului de energie;- caracteristicile cererii de energie acoperite de către sursa externă;- tariful actual stabilit prin contractul de livrare şi tarifele alternativele disponibile;- alte aspecte legate de statutul, amplasarea şi capacitatea sursei externe, de condiţiile de livrare stabilite prin contract. În interiorul conturului analizat se întocmeşte un inventar al consumatorilor finali de energie, organizaţi sau nu pe centre de consum energetic, precum şi un inventar al transformatorilor interni de energie. Inventarul consumatorilor finali trebuie să pună în evidenţă următoarele aspecte :

11

- natura activităţii sau procesului tehnologic care primeşte fluxul de energie;- tipul, parametrii şi sursa din care provine fiecare flux purtător de energie;- legăturile tehnologice cu alţi consumatori finali şi consecinţele acestor legături asupra caracteristicilor cererii de energie;- caracteristicile cererii de energie, pentru fiecare tip de purtător de energie;- natura şi potenţialul resurselor energetice secundare disponibilizate din motive tehnologice;- starea tehnică a instalaţiilor la momentul întocmirii auditului. Transformatorii interni de energie (centrale termice, centrale electrice de termoficare, staţii de aer comprimat, staţii de pompare etc.) alimentează de obicei mai mulţi astfel de consumatori finali. Pentru fiecare transformator intern de energie se recomandă a fi specificate următoarele aspecte :- natura, sursa şi caracteristicile fluxurilor de energie care intră;- tipul transformării suferite, randamentul realizat, alte caracteristici tehnice;- natura şi parametrii fluxului de energie direct utilizabilă;- capacitatea instalată a transformatorului energetic;- consumatorii sau centrele de consum alimentate;- modalitatea de alimentare a consumatorilor şi consecinţele ei (direct, prin intermediul unei reţele de distribuţie etc.);- natura, potenţialul energetic şi impactul asupra mediului al fluxurilor de energie evacuate în atmosferă;- starea tehnică a instalaţiilor şi a sistemului de distribuţie la momentul întocmirii auditului. De regulă, întocmirea auditului se bazează pe indicaţiile aparatelor de măsură care constitue baza de facturare sau chiar pe facturile energetice. Modul de întocmire, gradul de detaliere şi modul de exprimare a mărimilor prezentate şi calculate depind de scopul auditului şi trebuie să fie pe înţelesul celui căruia îi este destinat. Auditul energetic, întocmit pe baza datelor conţinute în facturile de plată a energiei, poate conţine mărimi exprimate fie în unităţi fizice de energie (J, Wh), fie în unităţi monetare. Trebuie precizat faptul că în bilanţurile energetice, mărimile care intră şi care ies se exprimă numai în unităţi fizice de energie. În cadrul auditul energetic se poate recurge iar în unele cazuri se impune recurgerea la exprimarea valorică a acestora, care prezintă o serie de avantaje. Exprimarea în unităţi monetare a mărimii fluxurilor de energie intrate în mod organizat în conturul analizat prezintă avantajul că asigură echivalarea tuturor formelor de energie consumate. Aprecierea eficienţei energetice se face cu ajutorul unuia sau mai multor indicatori de performanţă energetică, calculaţi fie pe baza datelor primare fie în urma prelucrării lor, care sunt apoi comparaţi cu obiectivele stabilite de către conducerea organizaţiei sau cu câte o valoare de referinţă. În scopul creşterii eficienţei energetice în perimetrul analizat auditorul poate propune reconsiderarea sau reprogramarea unor activităţi, modificarea, reabilitarea sau înlocuirea unor instalaţii transformatoare de energie sau a unora dintre consumatorii finali, schimbarea concepţiei de alimentare cu energie şi a distribuţiei acesteia către consumatorii finali din conturul analizat, etc. Măsurile, acţiunile şi soluţiile identificate în acest fel nu pot fi implementate toate odată din cauza restricţiilor şi limitărilor de natură organizatorică, tehnică şi financiară. Planul elaborat de auditor trebuie să ia în considerare eventualele interdependenţe existente între măsurile propuse, situaţia financiară reală a organizaţiei analizate şi contextul economic general. Măsurile propuse vor fi ierarhizate după unul sau mai multe criterii de natură economică, stabilite de comun acord cu beneficiarul auditului. Pentru fiecare măsură sau acţiune propusă, auditorul trebuie să specifice atât costurile de capital şi de operare aferente cât şi rezultatele scontate, respectiv economiile de energie sau de cheltuieli estimate. Din această listă de propuneri, conducerea organizaţiei alege cele mai convenabile măsuri şi stabileşte pentru fiecare termenul de implementare şi sursa de finanţare. Decizia se bazează pe evaluarea economico-financiară a fiecăruia dintre proiectele propusede către auditor. Prin urmare, atât auditorul cât şi beneficiarul analizei trebuie să cunoască şi să stăpânească bine metodele de analiză şi evaluare economică a proiectelor de investiţie şi noţiunile de bază aferente acestora.

12

În final trebuie subliniat faptul că întocmirea unui singur audit energetic nu rezolvă problema eficienţei energetice pentru totdeauna. Managementul energiei trebuie să fie o preocupare continuă, ceea ce conduce la necesitatea repetării auditul energetic cu o anumită ciclicitate.

1.4 Evaluarea eficienţei energetice în sens restrâns. Indicatori de performanţă energetică.

Analiza având ca scop evaluarea eficienţei energetice a unei activităţi desfăşurate într-un contur dat porneşte de la informaţiile disponibile în auditul energetic propriu-zis :- cantităţile anuale de energie consumate;- volumul activităţii desfăşurate în aceeaşi perioadă, exprimat fie valoric fie fizic;- resursele energetice secundare detectate în urma auditării conturului;- indicatorii de performanţă energetică realizaţi;- nivelul de referinţă al indicatorilor de performanţă energetică; - alte informaţii. Nivelul sau valoarea de referinţă a indicatorilor de performanţă energetică poate proveni din proiectul instalaţiei analizate, prospecte, brevete, standarde în vigoare, literatura de specialitate, etc. Analiza energetică poate să conducă la identificarea modurilor de valorificare a potenţialului resurselor energetice secundare, la localizarea pierderilor de energie, precum şi la stabilirea măsurilor şi acţiunilor care trebuie aplicate pentru ameliorarea eficienţei energetice în conturul analizat. Fluxurile de energie care intră în conturul de bilanţ pot fi clasificate astfel : - intrări organizate, achiziţionate contra cost din exterior, care se regăsesc ca atare în factura energetică; - intrări neorganizate, care nu se regăsesc ca atare în factura energetică. Fluxurile de energie care ies din conturul de bilanţ pot fi în clasificate astfel : - termeni utili, cunoscuţi şi sub denumirea de fluxuri de energie utile, a căror lipsă împiedică buna desfăşurare a activităţii din interiorul conturului de bilanţ; - termeni inutili, cunoscuţi şi sub denumirea de pierderi de energie. Pierderile de energie constitue o categorie complexă şi eterogenă de fluxuri de energie, din care pot face parte următoarele :- căldura sensibilă conţinută de gazele reziduale (de ardere, de proces, etc);- căldura nedezvoltată ca urmare a unei combustii incomplete din cauze chimice sau mecanice;- căldura pierdută prin radiaţie şi convecţie de suprafeţele echipamentului în contact cu mediul ambiant în care se desfăşoară procesul;- căldura conţinută în cantităţile de substanţă care se pierd prin evaporare, purjare, drenare, decantare, reglare sau prin neetanşeităţile instalaţiei;- căldura evacuată din proces prin intermediul apei de răcire;- căldura sensibilă conţinută în rebuturile de fabricaţie, în deşeuri, în materialele rezultate din proces ca asociate produsului propriu-zis (zgură, cenuşă, pulberi, balast, masă inactivă etc.) ca şi căldura sensibilă a produsului propriu-zis la ieşirea din conturul de bilanţ considerat;- lucrul mecanic de frecare transformat în căldură. În cazul în care procesul desfăşurat în interiorul conturului analizat este unul de transformare a energiei, definirea efectului util şi a pierderilor este relativ simplă. În cazul în care în interiorul conturului are loc un proces de consum final, identificarea fluxurilor de energie utile şi a fluxurilor de energie inutile este mult mai complicată şi în multe cazuri discutabilă. În urma analizei efectuate se determină indicatorii de performanţă energetică, al căror nivel se compară cu cel rezultat din bilanţurile anterioare şi obţinuţi în instalaţii similare din ţară şi străinătate, cât şi cu cel rezultat din bilanţul de proiect, omologare şi recepţie. Ca urmare a acestei comparaţii, activitatea desfăşurată în interiorul conturului analizat primeşte un calificativ sub aspectul eficienţei energetice. Eficienţa şi respectiv ineficienţa energetică nu pot fi măsurate direct. Ele pot fi exprimate cu ajutorul unor indicatori de performanţă, ale căror valori sunt comparate cu una sau mai multe

13

valorile alese ca referinţă. Nivelul de referinţă al unui indicator poate fi, de exemplu, valoarea obţinută utilizând cele mai bune tehnologii dezvoltate pe plan mondial, cea obţinută utilizând doar acele tehnologii care s-au dovedit economic eficiente sau valoarea obţinută prin prelucrarea rezultatelor proprii obţinute într-o perioadă anterioară. Referinţa este aleasă de obicei în funcţie specificul şi de interesele organizaţiei care desfăşoară sau patronează activitatea analizată. Pentru a elimina influenţa modificării volumului de activitate şi a structurii producţiei, este recomandabilă utilizarea unor indicatori specifici de eficienţă energetică. Mărimile care constitue sau intră în componenţa indicatorilor de preformanţă energetică pot fi exprimate fizic (în unităţi de putere sau de energie) sau valoric (în unităţi monetare). Cei mai importanţi indicatori specifici de performanţă energetică sunt definiţi fie ca raport între efectul util şi efectul consumat (cazul randamentului energetic), fie ca raport între efectul consumat şi efectul util (cazul consumului specific de energie). Indicatorul de performanţă fizic care caracterizează cel mai bine eficienţa energetică a unui proces de consum final de energie este consumul efectiv de energie, absolut sau specific. Consumul specific este raportat la unitatea de măsură a volumului acestei activităţi. El reprezintă deci cantitatea de energie de un anumit fel sau suma cantităţilor de energie de orice fel necesare pentru realizarea unei singure unităţi în care se exprimă volumul activităţii analizate. În cazul unui singur fel de energie intrat în conturul de bilanţ şi al unui singur produs principal, definiţia consumului specific de energie este simplă şi uşor de aplicat. Dacă din activitatea prestată în conturul dat ies două sau mai multe produse principale, repartizarea consumului efectiv de energie între acestea trebuie să se facă după un anumit criteriu sau pornind de la o anumită ipoteză, în funcţie de specificul activităţii. Situaţia se complică de asemenea şi în cazul în care în conturul dat intră mai multe forme de energie (energie primară şi energie direct utilizabilă). În această situaţie, conţinutul efectiv de energie al fiecăruia dintre fluxurile intrate trebuie echivalat cu un singur fel de energie. În majoritatea cazurilor, energia echivalentă este energie primară (echivalent combustibil convenţional). Raportul de echivalare este specific fiecărui caz în parte şi trebuie bine justificat. Trebuie subliniat faptul că cea mai bună echivalare este asigurată prin exprimarea valorică, în unităţi monetare, a consumurilor de energie de orice fel. În urma echivalării energetice, rezultă un al doilea indicator fizic de performanţă energetică şi anume consumul echivalent de energie primară, absolut sau specific. Coeficientul de echivalare a energiei direct utilizabile în energie primară este o mărime adimensională şi supraunitară, care trebuie bine justificat. Consumul specific echivalent de energie primară este proporţional în anumite condiţii şi cu o anumită marjă de eroare cu principalul indicator valoric şi anume cu cheltuielile specifice cu energia. Consumul specific cumulat de energie primară, cunoscut şi sub denumirea de energie înglobată sau de conţinut de energie al unui produs, caracterizează gradul de valorificare a resurselor energetice pentru un întreg lanţ tehnologic sau pentru un ciclu complect de fabricaţie. Mărimea sa poate include consumurile de energie primară aferente următoarelor componente :- obţinerii resurselor materiale consumate pe parcursul întregului lanţ tehnologic sau numai pentru o anumită parte a acestuia;- funcţionării în condiţii normale a tuturor instalaţiilor şi agregatelor incluse în conturul stabilit;- transportului resurselor materiale şi produselor intermediare;- echivalentului în energie primară al uzurii mijloacelor fixe care contribuie, direct sau indirect, la realizarea produsului respectiv. Calculul consumului cumulat de energie înglobată în unitatea de produs este cu atât mai complicat cu cât procesul sau lanţul tehnologic este mai extins şi include mai multe etape. Mărimea consumului specific cumulat de energie primară exprimă intensitatea energetică a unui produs, a unei activităţi, a unui întreg lanţ tehnologic, a unei filiere tehnologice, etc. Indicatorul de performanţă energetică întrebuinţat în special în cazul analizei proceselor de transformare a energiei este randamentul energetic. În energetică randamentul este o mărime adimensională, ceea ce presupune ca atât efectul util cât şi cel consumat să fie de aceeaşi natură şi să fie exprimate în aceeaşi unitate de măsură. În cazul proceselor de consum final, efectul consumat este un flux sau o cantitate de energie, în timp ce efectul util este prin definiţie de altă

14

natură. Din acest motiv, randamentul energetic este considerat un indicator specific de natură cantitativă potrivit pentru procesele de transformare a energiei şi mai puţin potrivit pentru cele de consum final. Toţi indicatorii de performanţă se determină în urma întocmirii auditului energetic al organizaţiei sau bilanţului energetic al procesului, alcătuite pe o perioada suficient de lungă, cel puţin egală cu un ciclu de fabricaţie, pentru ca valoarea astfel obţinută să aibă relevanţă. Practica recomandă ca auditul să fie întocmit pentru un an calendaristic sau financiar, cu excepţia cazurilor în care ciclul de fabricaţie depăşeşte această perioadă. Rezultatele obţinute prin întocmirea auditului energetic au un caracter cantitativ, reflectând consecinţele primului principiu al termodinamicii. Pentru complectarea lor cu aspectele calitative absolut necesare unei analize tehnice este necesară recurgerea la bilanţul exergetic. Bilanţurile exergie-anergie pun în evidenţă limitele capacităţii de transformare a unui tip de energie în altul şi consecinţele celui de-al doilea principiu al termodinamicii asupra eficienţei energetice a conturului analizat. Din acest tip de bilanţ rezultă indicatorul numit randament exergetic. Eficienţa energetică a fost separată în mod artificial de rentabilitate în condiţiile economiei socialiste de comandă. Diferenţa între preţurile stabilite pentru diferitele produse prin planificare centralizată şi costurile lor reale de producţie sau de achiziţie nu permitea stabilirea prin calcul a rentabilităţii reale a unei activităţi sau a unei soluţii tehnice. În aceste condiţii, criteriile energetice de apreciere au permis compararea pe baze reale a unor soluţii tehnice sau a unor tehnologii. Ele au avut la bază o serie de indicatori fizici, absoluţi sau specifici (randamente, consumuri efective, consumuri echivalente, consumuri cumulate, etc). În condiţiile capitalismului şi economiei de piaţă, eficienţa energetică se exprimă şi se măsoară în special cu ajutorul indicatorilor valorici. Indicatorii tehnici reflectă numai parţial gradul de perfecţiune cu care sunt valorificate resursele intrate într-un contur dat. Principalul indicator valoric de eficienţă energetică este valoarea specifică a facturii energetice sau cheltuielile specifice cu energia, mărime sa fiind raportată la unitatea de măsură a volumului activităţii. Acesta este un indicator sintetic, care cumulează toate influenţele consumului de energie necesar desfăşurării activităţii asupra costului de producţie. Trebuie subliniat faptul că exprimarea valorică a indicatorilor de eficienţă energetică are mai multă relevanţă şi este accesibilă şi unor persoane fără o pregătire tehnică de specialitate. Pe lângă cheltuielile specifice cu energia pe unitatea de volum al activităţii prestate, exprimarea valorică a efectului consumat mai permite evidenţierea unor aspecte semnificative, legate de conceptul de eficienţă energetică :- ponderea cheltuielilor cu energia în costurile totale de producţie;- costul pierderilor de energie, al ineficienţei sau/şi al nerecuperării res. Pentru aprecierea din punct de vedere calitativ şi cantitativ a eficienţei energetice realizate în cadrul unui proces sau al unei instalaţii, se pot folosi indicatori de eficienţă, stabiliţi (calculaţi) pe baza datelor furnizate de bilanţul energetic sau de auditul energetic. Pentru a face posibilă comparaţia între procesele care fabrică acelaşi produs, folosind tehnologii diferite, forme de energie diferite sau aceleaşi forme de energie dar în proporţii diferite, indicatorii de eficienţă se vor echivala, exprimându-se în final în aceeaşi unitate de măsură.

15

2. ANALIZA ŞI EVALUAREA PROFITABILITĂŢII PROIECTELOR DE INVESTIŢIE ÎN DOMENIUL PRODUCERII ŞI CONSUMULUI DE ENERGIE

2.1 Afacere. Concurenţă. Profitabilitate.

O afacere este o activitate profitabilă care operează într-un anumit domeniu (producţie sau servicii) şi dispune la un moment dat de un anumit grup de clienţi. În cele mai multe cazuri, agenţii economici (întreprinderi, societăţi, companii, etc) care desfăşoară activităţile respective concurează în cadrul unei pieţe cu alţi agenţi economici având acelaşi obiect de activitate. Pentru ca o afacere să prospere, ea trebuie să ofere clienţilor săi ceea ce aceştia doresc să cumpere şi să dispună de suficienţi clienţi în raport cu capacitatea sa de producţie. Activităţile economice profitabile au prin definiţie un caracter dinamic, care se referă în primul rând la mulţimea clienţilor. Unii dintre clienţii "arondaţi" unei anumite firme dispar pe cale naturală sau pentru că îşi pierd interesul pentru produsul sau gama de produse oferite de aceasta şi îşi doresc altceva. Aceştia din urmă, împreună cu clienţii care apar pe cale naturală, devin potenţiali clienţi pentru toate firmele concurente pe piaţa respectivă. Ca urmare, între firmele cu acelaşi profil de activitate se instalează o concurenţă acerbă pentru atragerea potenţialilor clienţi, al căror număr este proporţional cu profitul realizat. În al doilea rând, cei mai mulţi agenţi economici au tendinţa naturală să se extindă şi/sau să-şi diversifice activitatea. Strategia de supravieţuire a oricărei afaceri presupune menţinerea clienţilor existenţi pentru produsele existente. Aceasta condiţie se traduce fie prin îmbunătăţirea produselor în vederea creşterii atractivităţii lor concomitent cu menţinerea preţului fie prin menţinerea caracteristicilor produselor concomitent cu reducerea preţului acestora sub preţul practicat de concurenţă. Strategia de dezvoltare a unei afaceri presupune găsirea unor noi consumatori pentru produsele existente şi/sau a unor noi produse pentru clienţii existenţi sau noi. Acestea sunt principiile de bază ale marketingului. Energia direct utilizabilă rezultă ca efect al cel puţin uneia sau mai multor transformări succesive ale energiei primare. Ea reprezintă o marfă, în timp ce distribuirea ei (furnizarea ei la locul consumului final) este un serviciu. Producerea şi/sau distribuţia energiei direct utilizabile (energia electrică, energia termică, frigul, energia mecanică, aerul comprimat, etc) pot constitui, separat sau împreună, o activitate profitabilă (o afacere). Specificul energiei direct utilizabile constă în faptul că producţia şi consumul sunt cvazisimultane, cu excepţia situaţiilor în care acumularea sau stocarea formei de energie respective este în primul rând tehnic posibilă şi în al doilea rând economică. Prin urmare, orice contract de furnizare a energiei se întocmeşte pentru o anumită perioadă şi are ca obiect condiţiile în care energia urmează să fie furnizată în viitor. Dacă pentru purtătorii de energie primară există o piaţă mondială bine structurată, pentru purtătorii de energie direct utilizabilă nu există o piaţă propriu-zisă nici măcar la nivel naţional. Excepţie face energia electrică, pentru care în ţările dezvoltate s-a reglementat un cadru care însă este considerat perfectibil. Experienţa astfel obţinută va permite în final găsirea soluţiilor celor mai potrivite pentru funcţionarea pieţelor naţionale şi chiar a pieţei comunitare de energie electrică. Pentru celelalte tipuri de purtători de energie direct utilizabilă nu se pune încă problema unui astfel de cadru, deoarece distanţa economică de transport pentru căldură, frig sau aer comprimat este mult mai mică decât aceea pentru energia electrică. Prin urmare, consumatorii (clienţii) racordaţi la un sistem centralizat de alimentare cu căldură, frig sau aer comprimat sunt consumatori captivi, deoarece marea lor majoritate nu au o altă alternativă de a-şi procura forma de energie respectivă. În lipsa unor reglementări stricte în favoarea consumatorilor, furnizorul poate profita de această situaţie în avantajul său. Acesta este de altfel motivul principal pentru care, în unele ţări dezvoltate din Europa, sistemele centralizate de alimentare cu energie direct utilizabilă nu sunt prea răspândite. Aspectul psihologic al acestei probleme constă în faptul că sistemele

16

centralizate reprezintă o formă de colectivism, inacceptabilă în condiţiile în care individualismul constitue trăsătura dominantă a comunităţii sau a populaţiei respective. Calitatea serviciului de furnizare a energiei direct utilizabile prin intermediul unui sistem centralizat de alimentare este de obicei legată de mai multe condiţii : - continuitatea în alimentare; - menţinerea constantă a parametrilor de livrare; - posibilitatea şi limitele în cadrul cărora consumatorul individual poate regla după dorinţă cantitatea de energie consumată la un moment dat;- contorizarea şi facturarea individuală a consumului. Aceste condiţii, precum şi daunele plătite de furnizor în cazul neândeplinirii lor, trebuie stipulate cu claritate în contractul de furnizare al energiei respective. Existenţa în sine a contractului de furnizare nu este însă suficientă pentru respectarea prevederilor lui. Stabilirea de către furnizor a unor sisteme de tarifare convenabile cât mai multor categorii de consumatori de energie direct utilizabilă constitue un mijloc eficient de a atrage noi clienţi. Producătorii, distribuitorii şi mulţi dintre consumatorii importanţi de energie sunt organizaţii care funcţionează pe baze comerciale, deci care pot fi incluse în categoria afacerilor. Ca în oricare altă activitate profitabilă, aceşti agenţi economici urmăresc maximizarea profitului, minimizarea riscului, consolidarea poziţiei lor pe piaţa respectivă, etc. Evaluarea profitabilităţii proiectelor de investiţii din domeniul energiei se va face în acelaşi mod ca pentru oricare alt domeniu de activitate, chiar dacă energia este o marfă cu un specific aparte. Analiza economică şi analiza financiară reprezintă instrumentele prin care orice persoană sau organizaţie încearcă să estimeze efectul de moment şi efectul de perspectivă al unei investiţii într-o activitate profitabilă. Analiza financiară urmăreşte să stabilească fezabilitatea financiară şi comercială a proiectului din punctul de vedere al investitorilor şi finanţatorilor. Performanţa proiectului în domeniul financiar este exprimată prin diferenţa între suma tuturor intrărilor (veniturilor) şi suma tuturor ieşirilor de lichidităţi (cheltuielilor) pe întreaga durată scontată de activitate a acestuia. În categoria intrărilor sunt incluse şi resursele financiare proprii sau cele obţinute din credite, iar în categoria ieşirilor sunt incluse şi plăţile făcute pentru returnarea eventualelor datorii. Intrările şi ieşirile sunt evaluate în condiţiile pieţei, în urma analizei financiare stabilindu-se beneficiul sau venitul net provenit din activitatea care a necesitat investiţia. Dacă proiectul de investiţii este realizat de o firmă privată, deciziile majore au la bază profitabilitatea proiectului, rezultată din analiza financiară. Analiza economică evaluează efectele proiectului şi în special profitabilitatea acestuia la nivel macroeconomic (al economiei naţionale) şi este elaborată de regulă la cererea guvernului în vederea obţinerii autorizaţiei de funcţionare, a deschiderii unei linii de credit la o bancă de stat, în vederea garantării de către stat a unui împrumut extern, etc. Dacă proiectul de investiţii aparţine unei firme cu capital de stat, analiza economică poate furniza argumentele decisive pentru deciziile majore, chiar dacă concluziile analizei financiare sunt negative. Analiza financiară complectează studiul, punând în evidenţă unele aspecte critice (insuficienţa fondurilor de investiţii, necesitatea unor credite, etc) care nu rezultă din analiza economică. Analiza economică urmăreşte obiectivele politicii guvernului în domeniul macroeconomic, social, de apărare naţională, etc. Un proiect de investiţie poate fi justificat în contextul mai larg al economiei naţionale, prin evaluarea impactului său asupra :- reducerii importurilor, creşterii exporturilor, ocupării forţei de muncă, protecţiei mediului, etc;- bugetului de stat prin impozite, taxe, accize, subvenţii, credite garantate de stat, etc. Analiza financiară şi analiza economică trebuie să însoţească diferitele variante de realizare a proiectului de investiţii în toate etapele de pregătire a investiţiei (studiile de oportunitate, de prefezabilitate şi de fezabilitate). Diferenţele între analizele financiare şi economice efectuate în diversele faze constau în gradul de precizie diferit acceptat şi anume :- pentru studiul de oportunitate 30 % ;- pentru studiul de prefezabilitate 20 % ;- pentru studiul de fezabilitate 10 %.

17

Gradul de precizie diferit al analizei financiare este o consecinţă a gradului diferit de credibilitate al premizelor studiului respectiv, concepţia şi algoritmul de calcul fiind aceleaşi în toate cazurile. De regulă, calculele efectuate în analizele financiare şi economice sunt deterministe, aceasta în condiţiile în care viitorul nu este un lucru sigur. Previziunilor nu li se pot asocia certitudini, ci doar probabilităţi. Pentru a ţine seama de incertitudinile şi riscurile aferente estimărilor legate de viitor, în calculele deterministe se consideră mai multe variante de premize ale studiului, constând fiecare dintr-un set de ipoteze compatibile, cu ajutorul cărora se acoperă într-o anumită proporţie întregul câmp al posibilităţilor. Analiza şi evaluarea economică şi financiară a unui proiect de investiţie înainte de punerea lui în practică au ca obiectiv estimarea profitabilităţii şi rentabilităţii acestuia şi reprezintă una dintre premizele succesului în afaceri. Într-o economie de piaţă, orice agent economic (asociaţie, întreprindere, societate, companie, regie, etc) care funcţionează pe baze comerciale trebuie să fie capabil să identifice ocaziile şi soluţiile optime ale unor investiţii profitabile. Analiza economică şi financiară a unui proiect de investiţie este un demers complex, care necesită competenţă şi calificare, în special atunci când ea presupune cunoaşterea politicii fiscale a statului şi aplicarea corectă a prevederilor sistemului de impozitare. Studiile de oportunitate, prefezabilitate şi fezabilitate au menirea de a compara mai multe variante tehnic posibile de realizare a obiectivului de investiţii şi de a furniza decidentului toate informaţiile necesare alegerii variantei celei mai convenabile. Stabilirea unuia sau mai multor indicatori de performanţă economico-financiară asociaţi proiectului dă posibilitatea identificării variantei care, în condiţiile date, asigură minimizarea efortului financiar, maximizarea beneficiului, minimizarea riscului, etc. Analizele economice şi financiare includ de cele mai multe ori comparaţii între variantele tehnic posibile, accesibile sau disponibile de realizare a unui anumit scop. Pentru a putea fi comparate, variantele analizate în cadrul acestor studii trebuie să fie echivalente. Echivalarea soluţiilor de realizare a unui obiectiv de investiţii presupune în principiu :- capacităţi egale;- efecte (producţii şi/sau consumuri) egale;- durate egale de activitate. În realitate, în funcţie de tipul indicatorilor de performanţă la care se recurge în analiză, echivalarea este necesară numai în anumite situaţii şi nu neapărat sub toate aspectele amintite mai sus. Decizia finală de realizare sau de nerealizare a obiectivului de investiţie propus este luată de către investitor sau reprezentantul acestuia, rol jucat după caz, separat sau împreună, de conducerea executivă a organizaţiei, de creditor, de ministerul de finanţe, etc. Decizia finală privind o nouă investiţie ţine seama de politica financiară a investitorului, de interesele sale pe termen mediu şi lung, de resursele financiare disponibile de contextul economic general în care urmează să opereze noua investiţie, etc.

2.2 Proiectul de investiţie.

Proiectul de investiţie constitue un ansamblu de acţiuni planificate în vederea demarării unei activităţi profitabile noi sau în vederea eficientizării sau a extinderii unei activităţi deja existente. Prin acţiunile prevăzute în proiect, resursele financiare ale investitorului urmează să fie cheltuite pentru achiziţionarea şi montarea într-un anumit perimetru a unor noi mijloace productive. Utilizarea acestora în cadrul activităţii respective este menită să genereze beneficii sub formă de noi lichidităţi pe o perioadă mai lungă de timp. Realizarea unui proiect de investiţii prezintă în mod normal trei etape distincte. Etapa preinvestiţională începe din momentul lansării ideii şi durează până la luarea deciziei privind soluţia de realizare a proiectului. Ea cuprinde perioada întocmirii analizelor şi studiilor de oportunitate, de prefezabilitate şi de fezabilitate, care pun în final la dispoziţia decidenţilor toate elementele necesare. Etapa investiţională începe din momentul luării deciziei şi durează până la punerea în funcţiune a obiectivului. Ea poate cuprinde procurarea creditului, elaborarea proiectului

18

tehnic, contractarea echipamentelor şi lucrărilor, pregătirea prealabilă a personalului, construcţia, montajul şi punerea în funcţiune a obiectivului. Ultima etapă este etapa operaţională, în care obiectivul funcţionează şi produce efecte economice. Analiza financiară este localizată în etapa preinvestiţională. Elementele de bază ale unei analize financiare sunt componentele principale ale bilanţului contabil al obiectivului de investiţii, considerate pe o anumită perioadă de timp. Aceste componente sunt următoarele :- costurile de capital şi de producţie, atât ca mărime cât şi ca eşalonare în timp;- sursa şi costul fondurilor care urmează să fie investite;- încasările, economiile şi/sau veniturile realizate, atât ca mărime cât şi ca eşalonare în timp;- impozitele, taxele şi alte sarcini financiare care revin activităţii respective conform reglementărilor în vigoare;- inflaţia sau deflaţia;- riscuri şi alte elemente nesigure sau impredictibile. Costurile de capital sau investiţiile efective pot fi clasificate în trei categorii şi anume : - investiţii directe, reprezentând resurse financiare cheltuite fie pentru achiziţionarea unor bunuri materiale (aparate, echipamente, instalaţii, utilaje, agregate, terenuri, etc), fie pentru cumpărarea unor bunuri imateriale (brevete, patente, programe de calcul, know-how, etc); - investiţii conexe, reprezentând resurse financiare cheltuite pentru amenajarea terenului în zona de amplasare a obiectivului de investiţie; - investiţii colaterale, reprezentând resurse financiare cheltuite pentru racordarea amplasamentului obiectivului de investiţii la un anume circuit sau la o anume reţea (gaze naturale, apă potabilă, apă industrială, canalizare, căi ferate, drumuri, etc). Condiţia echivalării variantelor impune alte două categorii de investiţii şi anume investiţiile de echivalare şi investiţiile de înlocuire. Investiţiile de echivalare sunt impuse de condiţia instalării aceleaşi capacităţi în toate variantele analizate, condiţie care decurge din cerinţele planificării interne la nivelul organizaţiei. Investiţiile de înlocuire apar atunci când durata de viaţă a unei părţi sau a unei întregi soluţii este mai mică decât durata de activitate scontată a obiectivului de investiţie. Bunurile materiale sau imateriale cumpărate constitue capitalul fix şi urmează să fie utilizate în activitatea respectivă o perioadă mai lungă de timp, care depăşeşte în orice caz durata unui an. Costurile de capital sunt considerate de către economişti o categorie de cheltuieli care aduc beneficii pe termen lung. Capitalul curent sau circulant cuprinde lichidităţi, valori sau bunuri avute în gestiune sau în custodie o perioadă scurtă de timp în vederea vânzării sau a transformării lor în lichidităţi prin activităţi de comerţ sau de schimb. În cazul în care investiţia este asociată unei afaceri şi deci unei activităţi aflate în curs de desfăşurare, costurile directe de capital pot fi împărţite în alte două categorii. Prima categorie este constituită din costurile de capital aferente dezvoltării afacerii şi include investiţii în noi capacităţi de producţie sau în activităţi de cercetare-dezvoltare care preced lansarea unor noi produse. Rezultatele lor asigură fie acoperirea unei cereri sporite de produse existente pe o piaţă în extindere fie noi produse destinate pieţei existente sau unor noi pieţe. A doua categorie constă din costurile de capital aferente menţinerii situaţiei existente. Ele asigură producţia existentă pe seama capacităţilor existente şi desfacerea ei pe pieţele existente. Cheltuielile de menţinere se împart la rândul lor în cheltuieli obligatorii şi cheltuieli facultative. Cheltuielile obligatorii au scopul să asigure organizarea internă a activităţii, buna desfăşurare sau siguranţa acesteia şi să reducă impactul activităţii respective asupra mediului. Cheltuielile facultative au prioritate redusă şi impact minor asupra activităţii. O cercetare realizată în SUA şi Europa de Vest în anii 80 a arătat că măsurile de economisire a energiei erau incluse în această ultimă categorie de cheltuieli, având deci cea mai redusă prioritate. Cheltuielile curente de producţie sunt destinate asigurării resurselor materiale, financiare şi umane necesare bunei desfăşurări a activităţii curente, întreţinerii utilajelor şi echipamentelor de producţie, asigurării desfacerii produselor sau serviciilor, etc. Prin tradiţie, cheltuielile sau costurile de producţie sunt clasificate în fixe şi variabile. Costurile fixe sunt cele care nu depind de volumul activităţii desfăşurate (amortizări, reparaţii, dobânzi, chirie, cheltuieli administrative,

19

asigurări, etc). Costurile variabile sunt cele care depind în mod direct de mărimea şi structura producţiei (materii prime şi materiale, energie, întreţinere, ambalare, etc). Distincţia este importantă deoarece ea influenţează mărimea costului mediu realizat în cazul diverselor niveluri ale activităţii, limita profitului şi preţul minim de vânzare al produsului sau serviciului. Cheltuielile cu forţa de muncă (salariile) pot fi considerate ca parte a oricăreia dintre cele două categori de cheltuieli, în funcţie de politica organizaţiei, de practica curentă şi de legislaţia în vigoare. Condiţia echivalenţei variantelor analizate poate duce uneori la introducerea unei noi categorii de cheltuieli şi anume cheltuielile de echivalare. Acestea sunt de obicei cheltuielile aferente bunei desfăşurări a activităţii în investiţiile de echivalare. O analiză mai amănunţită arată că şi cheltuielile cu energia includ la rândul lor o componentă fixă şi una variabilă. Componenta fixă acoperă consumul de mers în gol al agregatelor, în timp ce componenta variabilă este proporţională cu producţia realizată. Această clasificare este importantă în cazul proiectelor având drept obiectiv economia de energie şi aplicate unui proces existent, deoarece în puţine cazuri sunt influenţate în aceeaşi proporţie ambele componente. Spre exemplu, îmbunătăţirea izolaţiei termice a unui cuptor influenţează în mai mare măsură componenta fixă a cheltuielilor cu energia. Recuperarea căldurii la acelaşi cuptor va influenţa în special componenta variabilă. În cazurile în care o măsură având drept scop economia de energie influenţează în mod diferit cele două componente ale cheltuielilor cu energia, este recomandabilă exprimarea economiilor realizate astfel încât aceasta să nu genereze confuzie. O evaluare corectă a costurilor de capital trebuie să includă toate cheltuielile făcute în vederea realizării obiectivului, inclusiv cele pentru studii, pentru cercetare-dezvoltare, pentru concepţie, pentru proiectare, pentru punere în funcţiune, etc. Nu trebuie neglijate nici costurile reziduale de capital (investiţiile reziduale), care apar la sfârşitul perioadei de activitate a obiectivului de investiţie şi sunt destinate demontării şi dezafectării obiectivului şi aducerii terenului pe care s-a desfăşurat activitatea la starea iniţială, în special sub aspectul calităţii mediului ambiant (sol, apă, aer). Valoarea remanentă şi valoarea reziduală a mijloacelor fixe care intră în componenţa obiectivului reprezintă la rândul lor elemente importante, în special atunci când durata scontată de activitate este mai mică decât durata de viaţă sau de serviciu a mijloacelor respective. Valoarea remanentă a unui mijloc productiv este valoarea sa la un moment dat, ulterior punerii în funcţiune a obiectivului de investiţie în care este integrat. Având deja o anumită perioadă de funcţionare, deci o anumită uzură fizică şi morală, valoarea mijlocului respectiv este mai mică decât valoarea sa iniţială. În cazul în care se intenţionează înlocuirea unui mijloc de producţie vechi cu unul nou şi performant şi vânzarea celui vechi pentru recuperarea unei părţi din capitalul investit iniţial, valoarea comercială a vechiului utilaj va fi dictată în ultimă instanţă de piaţă. Valoarea reziduală a unui mijloc productiv este valoarea sa remanentă la momentul încetării activităţii obiectivului de investiţii. Valoarea reziduală nu trebuie confundată cu investiţia reziduală. Un aspect esenţial este momentul în care se cheltuiesc sau se încasează sumele de bani. Conceptul actualizării valorii banilor este legat nemijlocit de esenţa capitalismului şi a economiei de piaţă. Eficienţa şi capacitatea de dezvoltare a capitalismului sunt legate de necesitatea ca orice sumă de bani disponibilă să fie valorificată în vederea creării de noi valori. În condiţiile capitalismului modern este de neconceput ca lichidităţile să fie ţinute în afara circuitului productiv sub forma unor acumulări primitive de capital, singura excepţie bine cunoscută fiind aşa-numiţii bani negrii, proveniţi din activităţi ilicite. Lichidităţile disponibile ca atare sunt investite de către posesorii lor fie direct, fie indirect, prin intermediul băncilor comerciale sau al fondurilor de investiţii. În ipoteza că investiţiile sunt profitabile, orice sumă de bani investită aduce un profit anual, cel puţin egal cu dobânda bancară. Pe cale de consecinţă, valoarea unei sume de bani investite creşte în timp. Economiile şi veniturile încasate mai devreme vor avea deci o valoare mai mare decât cele realizate sau încasate mai târziu. Cheltuielile de capital făcute mai devreme vor costa mai mult decât cele făcute mai târziu. Conceptului de actualizare a valorii banilor i se asociază un anumit moment în raport cu care

20

se actualizează o sumă de bani şi este esenţial într-o analiză economico-financiară care se întinde pe o durată mai mare de timp. Compararea unor sume de bani disponibile la momente diferite trebuie făcută atribuindu-se acestor sume valori mai mari sau mai mici decât cele reale, calculate în funcţie de momentul de referinţă (de actualizare) şi momentul în care ele apar în contabilitatea organizaţiei. Astfel, coeficientul de actualizare dintr-un an „n” ulterior anului „0” de referinţă este :

(2.1)

Valoarea reală în anul n, notată , devine în anul de referinţă 0 valoarea actualizată :

(2.2)

Ipoteza unei actualizări discrete, pe intervale de timp egale cu un an, corespunde situaţiei din practica contabilă curentă, în care bilanţurile financiare, care furnizează date pentru fluxurile de fonduri, se întocmesc anual. În calcule foarte precise, atunci când decalajele între unele fluxuri de fonduri sunt mai mici decât un an (începutul realizării unui proiect la jumătatea anului; intrarea în funcţiune de asemenea la jumătatea anului, etc), actualizările pot fi făcute folosind exponenţi fracţionari. Mărimea ratei de actualizare „a” este o valoare foarte importantă pentru efectuarea calculelor economice. Valoarea acestei rate de actualizare poate fi stabilită prin politica guvernamentală în cazul economiilor centralizate sau prin acţiunea pieţei de capital în cazul economiilor de piaţă. Chiar şi în cazul economiilor de piaţă, guvernul poate interveni stabilind rate de actualizare reduse pentru a încuraja investiţiile în domenii strategice sau pentru a creşte gradul de ocupare a forţei de muncă, aspecte dificil de exprimat direct în fluxurile de fonduri din calculele economice. În general, o întreprindere face apel la diferite surse de obţinere a capitalului pentru realizarea unui proiect de investiţie, la care pot contribui fonduri proprii, creşteri de capital prin emitere de acţiuni sau obligaţiuni şi credite. Pe baza ponderii fiecăruia dintre acestea poate fi calculat costul mediu al capitalului. Teoriile economice asociază capitalului, asimilat unei mărfi, costuri aferente procurării acestuia, diferenţiate după sursa de finanţare. Mărimea ratei de actualizare la nivel de intreprindere are la bază costul mediu cu care obţine această întreprindere capitalul necesar realizării proiectului de investiţie. Costul mediu al capitalului stă deci la baza stabilirii ratei de actualizare. În economiile în care mecanismele de piaţă funcţionează bine, nedistorsionat, dacă o anumită activitate prezintă un profit procentual ridicat, atrage oamenii de afaceri doritori să investească în domeniul respectiv, raportul cerere-ofertă fiind influenţat în sensul scăderii profitului procentual mediu. Piaţa joacă rolul de egalizare dinamică a profiturilor procentuale pe întreaga economie, fără însă ca să se atingă o egalizare perfectă în toate domeniile. Se pot distinge deci :- o rată de actualizare medie pe ansamblul economiei, stabilită pe baza unui cost mediu al capitalului, egal cu dobânda anuală procentuală la depunerile de capital oferită de băncile foarte sigure, cu un risc practic nul;- rate de actualizare pe întreprinderi sau domenii de activitate, determinate pe baza costului mediu al capitalului, calculat pentru condiţiile concrete ale întreprinderii. Rata de actualizare mai poate fi :- aparentă , folosită atunci când calculele se fac în monedă curentă afectată de inflaţie;- reală , folosită atunci când calculele se fac în monedă constantă. Între aceste două valori ale ratei de actualizare există relaţia :

(2.3)unde i este rata anuală a inflaţiei. Rata reală de actualizare poate fi scrisă la rândul ei :

(2.4)unde c este costul capitalului considerat; r este rata riscului în afacere; iar s este rata de siguranţă.

21

Rata riscului în afacere este o mărime care cuantifică factorii de risc, atât cei asociaţi stabilităţii economiei în ansamblu cât şi cei asociaţi unui domeniu particular de activitate. O regulă generală în acest domeniu stipulează că riscul acceptat este cu atât mai mic cu cât suma investită este mai mare. Rata specifică a riscului este :

(2.5)

unde este rata generală a riscului, iar diferenţa între rata de risc specifică domeniului şi cea generală. În mod curent . Rata de siguranţă se poate considera . În energetică, datorită duratelor de viaţă foarte mari ale proiectelor de investiţii, se lucrează cu rata de actualizare medie pe ansamblul economiei, la baza stabilirii ei stând rata dobânzii reale d la depunerile de capital la băncile foarte sigure, cu risc practic nul. Rata dobânzii reale la nivelul ţărilor dezvoltate economic este de ordinul . Pentru sectorul energetic . Este de remarcat faptul că rata reală de actualizare nu are de regulă o valoare constantă în timp, mărimea ei fiind influenţată de situaţia economică internă şi internaţională. De aceea, valoarea sa trebuie analizată periodic şi corectată. Calculele economice se fac pentru valori ale ratei reale de actualizare într-un domeniu posibil de variaţie, analizând sensibilitatea deciziei la variaţia ratei de actualizare în domeniul respectiv. Rata de actualizare este strict pozitivă în cazul valorilor tezaurizabile (bani). Literatura de specialitate indică şi rate de actualizare negative, întâlnite în economiile primitive unde moneda de schimb este netezaurizabilă (produsele agricole, vânat, etc). Momentul de referinţă în raport cu care se face actualizarea poate să fie în urma sau înaintea momentul în care suma apare în cash flow. Principalele formule de actualizare utilizate în aceste două cazuri sunt :

(2.6)

unde este valoarea actualizată (în anul de referinţă 0), este valoarea reală cu n ani înainte de

momentul de referinţă (notaţia T semnificând trecutul), iar este valoarea reală cu n ani după momentul de referinţă (notaţia V semnificând viitorul). Dacă n1, actualizarea pe întreaga perioadă cuprinsă între anul 0 şi anul n, care include deci mai mulţi ani, conduce la următoarele relaţii, obţinute ca serii continue şi constante de sume :

(2.7)

şi

(2.8)

Fondurile necesare unei investiţii pot proveni în principal din trei direcţii : - fondurile proprii ale organizaţiei; - credite obţinute de la bănci sau alte instituţii financiare; - emiterea de noi acţiuni ca urmare a majorării capitalului social al organizaţiei. Trebuie precizat faptul că mai există şi variantele investiţiilor în contrapartidă, prin concesiune sau prin leasing. În cazul fondurilor proprii, beneficiul trebuie să fie cel puţin egal cu cel realizat de investiţia existentă. În cazul creditului, beneficiul trebuie să fie cel puţin egal cu costul creditului (anuitatea plătită). În cazul emiterii de acţiuni, beneficiul trebuie să fie cel puţin egal cu cheltuielile ocazionate de emiterea şi vânzarea acţiunilor. Sursa fondurilor este determinată de natura, mărimea şi desfăşurarea în timp a proiectului respectiv, de conjunctura economică, de influenţa sistemului de impozitare, de alte cerinţe de finanţare ulterioare, de inflaţie, etc. Achiziţionarea unor echipamente în sistem de leasing poate constitui o soluţie avantajoasă şi pentru proiectele de investiţii având ca scop conservare a energiei.

22

Sistemul sau codul fiscal, care stabileşte în detaliu modul de impozitare şi de taxare a oricărei activităţi poate influenţa viabilitatea oricărui proiect de investiţii. Natura activităţii asociate proiectului de investiţii poate atrage atât o reducere cât şi o creştere a impozitelor şi taxelor în raport cu media. Obligaţiile (sarcinile) fiscale trebuie bine cunoscute şi fundamentate înaintea derulării propriu-zise a proiectului. Trebuie reţinut faptul că atât reducerea cât şi majorarea de impozit se vor simţi în contabilitatea obiectivului de investiţie începând din anul următor realizării acestuia. La prima vedere, inflaţia şi respectiv deflaţia constitue un factor semnificativ care influenţează orice proiect de investiţii. Considerarea inflaţiei sau deflaţiei în analiza economico-financiară implică însă o bună cunoaştere a evoluţiei viitoare a acestui indicator, care are un puternic caracter probabilistic. În lipsa unor informaţii sigure este preferabilă neglijarea sau escamotarea efectului inflaţiei prin exprimarea fluxurilor de lichidităţi (cash flow-ului) în monedă constantă sau cvaziconstantă. Metodele statistice şi analitice de evaluare a riscului şi a elementelor neprevăzute sunt cu atât mai precise cu cât durata studiului este mai mică. Durata perioadei de studiu se alege în funcţie de durata utilă de viaţă a mijloacelor fixe utilizate. Elementele principale ale oricărei analize economice sunt mărimea şi eşalonarea în timp a cheltuielilor de capital, a cheltuielilor prilejuite de desfăşurarea activităţii, a economiilor şi a veniturilor realizate. În final nu trebuie neglijate aspecte legate de perspectiva unor elemente poteţial generatoare de perturbaţii de natură financiară precum preţul materiilor prime, preţul purtătorilor de energie, costul forţei de muncă, rata inflaţiei, rata dobânzii, etc. Aceşti factori perturbatori nu se află sub controlul investitorului şi pot avea în orice economie o evoluţie surprinzătoare, greu predictibilă, în special pe termen lung.

2.3 Indicatori de performanţă economică şi financiară utilizaţi pentru evaluarea proiectelor de investiţie.

Investitorul trebuie să stabilească dacă un proiect de investiţii este rentabil şi dacă beneficiul acestuia este suficient de mare în raport cu alte soluţii de valorificare a capitalului. În plus, el trebuie să aleagă dintre variantele tehnice de realizare a proiectului de investiţii aceea variantă care are un efect economic maxim. Principalii indicatori de performanţă pentru evaluarea eficienţei economice a unei variante de realizare a unui proiect de investiţii sunt:

a. Indicatori având la bază valori actualizate :- venitul net actualizat;- termenul (durata) de recuperare în valori actualizate;- cheltuielile totale actualizate;- rata internă de rentabilitate;- rata internă de acumulare a capitalului.

b. Indicatori având la bază valori neactualizate (indicatori empirici) :- venitul net neactualizat;- termenul (durata) de recuperare în valori neactualizate;- randamentul contabil;

c. Indicatori având la bază analiza costurilor :- costuri medii şi costuri marginale;- costul de revenire economic.

2.3.1 Indicatori având la bază valori actualizate.

Pentru ca rezultatele analizei economice să fie corecte, iar concluziile obţinute în urma interpretării rezultatelor să fie pertinente, este necesară respectarea mai multor condiţii. În primul rând este obligatorie estimarea duratelor de realizare şi de exploatare a proiectului de investiţii. De asemenea, este absolut necesară estimarea costurilor de investiţii şi de exploatare pe toată durata de viaţă a echipamentelor.

23

Bunurile sau serviciile produse în timpul exploatării proiectului de investiţii trebuie să fie perfect cuantificabile atât în unităţi fizice cât şi în unităţi valorice, chiar şi atunci când acestea nu sunt destinate să constituie obiectul unei tranzacţii comerciale. Calculele se fac de regulă în monedă constantă. O consecinţă directă a acestei ipoteze o constituie faptul că nu mai este necesară estimarea inflaţiei şi nici a efectelor ei asupra elementelor de natură economică ce intervin în calcule (preţuri, costuri de investiţii, rate de actualizare, dobânzi etc). Acest lucru simplifică estenţial calculele. În cazul finanţării investiţiilor prin credite, la calculul anuităţilor, trebuie considerate dobânzile reale şi nu cele aparente (dobânda reală este cea obţinută în urma eliminării efectului inflaţiei). Valoarea ratei de actualizare este fie estimată pe baza literaturii de specialitate, fie impusă de politica organizaţiei analizate sau de normativele în vigoare. Valorile ratelor de actualizare depind esenţial de sursa de finanţare (fonduri proprii sau credite). În cazul general al finanţărilor din surse mixte valoarea ratei de actualizare este stabilită în funcţie de costul mediu al capitalului. Pentru simplificarea calculelor se lucrează cu o rată unică de actualizare. Această ipoteză este justificată prin faptul că, dacă investitorul dispune de capital propriu, el îl poate valorifica pe piaţa financiară sau îşi reduce proporţional creditul luat. Totul se petrece ca şi cum capitalul disponibil ar fi fost plasat pe piaţa de capital cu aceiaşi dobândă procentuală care stă la baza determinării ratei de actualizare. De regulă fiscalitatea nu este luată în consideraţie. Atunci când considerarea ei conduce la aspecte particulare, acest lucru trebuie specificat şi analizat pentru fiecare criteriu în parte. Sumele considerate în calcule sunt încasările şi plăţile reale, cheltuielile de investiţie fiind considerate în momentul în care au fost făcute în cazul utilizării fondurilor proprii sau prin intermediul anuităţilor în cazul recurgerii la credite, actualizate în momentul plăţii acestora. Amortismentele se includ în cheltuielile anuale numai în cazul calculelor costurile de producţie specifice. Momentului actualizării se poate alege arbitrar de către cel care efectuează analiza, cu condiţia ca acesta să fie acelaşi pentru toate variantele de realizare a proiectului considerate. Ca o consecinţă a cerinţelor anterioare, calculele efectuate sunt calcule deterministe. În cazul în care există îndoieli asupra valorilor unor mărimi ce intervin în calcule, se face o analiză de sensibilitate a indicatorului de eficienţă economică (criteriului economic) respectiv la variaţia mărimilor ale căror valori sunt incerte. a. Se numeşte venit net actualizat (VNA) suma algebrică a veniturilor nete anuale actualizate pe întreaga perioadă de activitate considerată. Forma analitică a criteriului depinde esenţial de momentul de referinţă considerat pentru actualizare. În cazul considerării drept moment de referinţă a momentului demarării proiectului de investiţii, venitul net actualizat se defineşte cu relaţia :

(2.9)

unde sunt încasările efetuate în anul „i”, sunt cheltuielile de operare din anul „i” exclusiv

amortismentele, sunt anuităţile plătite în anul „i” pentru returnarea creditelor luate, sunt investiţiile efectuate din fonduri proprii în anul „i”, a este rata de actualizare considerată iar n este durata de studiu. Durata de timp pentru care se calculează venitul net actualizat este ,

unde reprezintă durata de realizare a investiţiei, care se termină în momentul punerii în

funcţiune a obiectivului, iar este durata de activitate scontată (funcţionare) a obiectivului. Relaţia (2.10) este convenabilă pentru definirea mărimii VNA. În cazul considerării drept moment de referinţă a momentului începerii exploatării proiectului de investiţii, venitul net actualizat se determină cu relaţia :

(2.10)

în care s-au utilizat aceleaşi notaţii ca în relaţia (2.9). În relaţia (2.10), la calculul celei de a doua sume trebuie avut în vedere sensul axei timpului. Altfel spus, actualizare cheltuielilor de investiţii

24

se face în viitor, în timp ce actualizarea cheltuielilor de operare se face în trecut. Indiferent de momentul considerat pentru actualizare, o soluţie este economică dacă , iar în cazul comparării mai multor soluţii, soluţia optimă corespunde condiţiei . Pentru evitarea complicaţiilor datorate unor surse de finanţare multipe, pentru studiile de fezabilitate, investiţiile se pot considera acoperite numai din fonduri proprii. În acest fel, din relaţiile (2.9) şi (2.10) dispare termenul . Această ipoteză nu conduce la concluzii eronate deoarece:- de regulă, cota de investiţii realizată pe bază de credite este limitată;- dacă o soluţie este economică atunci când este realizată din fonduri proprii, ea va fi cu atât mai rentabilă când se realizează din credite deoarece, de regulă, costul capitalului propriu este mai mare decât costul creditelor;- ipoteza nu modifică relaţia de mărime între veniturile nete actualizate ale variantelor analizate. Aplicarea criteriului VNA necesită cunoaşterea graficului de realizare a investiţiilor atunci când acestea se realizează din fonduri proprii sau când se percepe dobândă şi pe perioada de graţie în cazul realizării lor prin credite. Influenţa graficului de realizare a investiţiei asupra venitului net actualizat porneşte de la faptul că o investiţie se realizează etapizat, de cele mai multe ori diferit de o repartiţie uniformă în timp. Dacă momentul actualizării investiţiilor este momentul punerii în funcţiune a obiectivului, valoarea actualizată a investiţiei este :

(2.11)

în care este valoarea investiţiei realizată în anul „i” iar este durata de realizare a investiţiei. Calculul investiţiei actualizate cu relaţia (2.12) este dificil deoarece, în faza de studii, este necunoscut modul de realizare în timp a investiţiei. De aceea, pentru simplificare, în calcule se consideră o repartiţie uniformă a investiţiei pe perioada de realizare a ei :

(2.12)

unde I este investiţia totală: .

Erorile introduse de ipoteza repartiţiei uniforme a investiţiilor pe perioada de realizare sunt cu mult sub cele admise în diversele etape ale analizei economice şi ipoteza acestei repartiţii poate fi acceptată. Influenţa capacităţii de producţie instalate apare numai în cazul în care criteriul VNA este folosit pentru compararea mai multor variante. În această situaţie, pentru ca variantele să poată fi comparabile, este necesar ca ele să fie identice (echivalente) din punct de vedere al efectelor. În caz contrar, concluziile obţinute pot fi false. De regulă, proiectele de investiţii pornesc de la ipoteza satisfacerii unor cereri impuse, ca urmare, în mod automat, variantele comparate sunt echivalente din punct de vedere al efectelor utile. În cazul în care variantele analizate nu sunt echivalente din punct de vedere al efectelor, în unele situaţii este necesară aducerea lor la echivalenţă. Necesitatea echivalării variantelor, precum şi metodologia efectivă de echivalare se stabileşte de la caz la caz, în funcţie de condiţiile concrete. Influenţa duratei de studiu decurge din condiţia ca variantele să fie comparate pentru aceiaşi perioadă de activitate (de studiu). În cazul analizei unor variante cu durate de viaţă diferite, problema se poate rezolva în două moduri :

- considerarea drept durată de studiu a celui mai mic multiplu comun a duratelor de viaţă a variantelor comparate, cu considerarea investiţiilor de înlocuire în anul expirării duratelor de viaţă respective;

- considerarea drept perioadă de strudiu a duratei de viaţă celei mai scurte şi considerarea unor investiţii reziduale în celelalte variante. În concluzie, criteriul venitului net actualizat :

25

- poate fi folosit pentru estimarea eficienţei economice a unui proiect de investiţii, constituind criteriul cel mai concludent;

- poate fi folosit pentru compararea mai multor variante de realizare a unui proiect de investiţie. Pentru ca compararea să fie concludentă, în anumite cazuri, este necesară echivalarea variantelor din punct de vedere al efectelor utile;

- necesită un volum relativ mare de calcule şi respectarea unor ipoteze prezentate anterior;- în unele cazuri particulare se pot utiliza forme simplificate ale criteriului care să reducă

considerabil volumul de calcule. Forma cea mai des utilizată este:

(2.13)

unde şi sunt coeficienţii de actualizare a investiţiilor, respectiv a cheltuielilor; I sunt

investiţiile, IN sunt încasările anuale, C sunt cheltuielile anuale de exploatare iar este investiiţia remanentă sau cheltuielile reziduale. Coeficienţii şi se determină cu relaţiile:

(2.14)

(2.15)

în care este durata de realizare a investiţiei, iar durata de studiu, egală cu durata de viată.

Relaţia este aplicabilă în cazul unor producţii constante an de an pe toată durata de studiu. poate fi atât pozitivă, când reprezintă o investiţie remanentă, cât şi negativă când reprezintă un cost rezidual. b. Cheltuielile totale actualizate (CTA) este un indicator rezultat prin simplificarea venitului net actualizat, cu condiţia ca toate variantele analizate fie sunt echivalente din punct de vedere al efectelor. În caz că ele nu sunt echivalente iniţial, ele sunt aduse la echivalenţă ulterior prin calculele de echivalare. Astfel:

=MIN (2.16)

în care CT sunt cheltuielile totale în anul „i” aferente realizării unui proiect de investiiţii, sunt

cheltuielile de exploatare (exclusiv amortizările); anuităţile plătite pentru returnarea creditelor şi Ii sunt investiţiile realizate din fonduri proprii, toate corespunzătoare anului „i”. În condiţiile în care variantele de realizare ale proiectului de investiţie au aceleaşi efecte utile, condiţia VNA = MAX este identică cu condiţia CTA = MIN şi criteriul CTA conduce la aceiaşi ierarhizare a variantelor. Faţă de criteriul VNA, criteriul CTA prezintă următoarele aspecte caracteristice:

- este mai simplu, întrucât nu necesită determinarea încasărilor anuale, respectiv nu necesită estimarea preţurilor de valorificare a efectelor utile;

- poate fi aplicat în analiza unor variante de realizare a unor proiecte de investiţii pentru care ar fi dificilă definirea unor încasări (de exemplu: variante de dimensionare hidraulică a unor conducte, variante de dimensionare a unor izolaţii termice etc);

- permite doar analiza comparativă a eficienţei unor varinate, fără ca să dea informaţii despre eficienţa economică efectivă a variantelor. De aceea, după o triere a variantelor, cu criteriul CTA, varianta sau variantele reţinute sunt analizate din punctul de vedere al eficienţie economice efective printr-un alt criteriu (VNA, RIR, termen de recuperare etc);

- pentru ca să conducă la aceleaşi rezultate (la aceiaşi ierarhizare a variantelor) cu criteriul VNA este necesară echivalarea variantelor din punct de vedere al efectelor utile. Observaţie : Dacă în cazul criteriului VNA echivalarea variantelor era opţională, în funcţie de situaţia concretă, în cazul criteriului CTA echivalarea este obligatorie indiferent de cazul studiat.

26

Modul de efectuare al echivalării variantelor depinde esenţia de situaţia concretă a proiectelor de investiţii. Pot apare două situaţii diferite, şi anume:

a. obiectivul proiectului de investiţii este componentă a unui sistem existent. În această, situaţie, echivalarea se face la nivelul sistemului, trebuind să fie indeplinite două condiţii:

- capacităţile de producţie nominale la nivelul sistemului trebuie să fie aceleaşi în toate variantele de realizare a proiectului. Echivalarea se face faţă de varianta cu capacitate nominală der producţie maximă, şi constă în adăugarea la cheltuielile totale ale celorlalte variante a unor investiţii de echivalare:

(2.17)

unde este capacitatea nominală de producţie în varianta cu capacitate maximă, este

capacitatea de producţie în varianta considerată; iar este investiţia specifică de echivalare. Se

poate considera că diferenţa de capacitate nominală se instalează fie în unităţi

etalon, caracterizate prin normative, fie în condiţiile medii din sistemul considerat, stabilindu-se astfel valoarea . În cazul unor sisteme cu capacităţi nominale de producţie excedentare faţă de cerere (cazul actual al SEN din România) nu este necesară echivalarea variantelor din punctul de vedere al capacităţilor de producţie, şi . În mod convenţional, investiţiile de echivalare se consideră o singură dată, şi apar în anul anterior punerii în funcţiune a variantei respective;

- efectele utile anuale trebuie să fie aceleaşi în toate variantele de realizare a proiectului. Echivalarea se face faţă de varianta cu efectul anual maxim şi constă la adăugarea în celelalte variante a unor cheltuieli de echivalare:

(2.18)

în care şi sunt efectele anuale în varianta cu efecte anuale maxime, respectiv în

varianta considerată, iar cheltuielile specifice pentru producerea diferenţei de efecte anuale fie în nişte unităţ etalon cu caracteristici date de normative, fie în condiţiile medii din sistemul considerat. Cheltuielile de echivalare apar în fiecare an pe întreaga durată de studiu a proiectului de investiţii. În cazul analizei proiectelor de investiţii pentru obiective având mai multe tipuri de efecte utile este necesară echivalarea variantelor pe fiecare tip de efect util, cheltuielile totale de echivalare vor fi o sumă de cheltuieli de echivalare. În cazul particular al energiei electrice, cheltuielile de echivalare se determină cu relaţia:

(2.19)

unde este diferenţa de producţie anuală de energie electrică în varianta cu producţie

maximă şi varianta considerată, fiind consumul specific de combustibil de echivalare (fie în

unităţi etalon, fie în condiţiile medii din sistem), iar este preţul combustibilului. Relaţia (2.19) a fost scrisă în ipoteza că în cheltuielile specifice de producţie a energieie electrice se consideră doar componenta combustibil.

b. obiectivul proiectului de investiţii este independent (nu face parte dintr-un sistem). În această situaţie se face o echivalare a variiantelor numai după efectele utile anuale. Aceasta se face prin considerarea unor cheltuieli de echivalare (care apr în fiecare an, pe întreaga perioadă de studiu) calculate cu relaţia:

(2.20)

în care au fost definite anterior, iar reprezintă preţul de cumpărare pe piaţă al

efectului util respectiv (energie electrică, căldură, produs fizic ect.). În cazul particular al energiei electrice, cumpărarea acesteia la un tarif binom (taxă de putere şi taxă de energie consumată) face în mod indirect şi o echivalare din punct de vedere al capacităţilor nominale de producţie.

27

Aplicarea criteriului CTA necestiă respectarea tuturor ipotezelor generale şi a celor particulare definite în cazul VNA, în special cea referitoare la perioada de studiu, care trebuie să fie aceeaşi în toate variantele. În cazul unor valori pozitive ale investiţiilor reziduale (valorificare a echipamentelor dezafectate), acestea se scad din cheltuielile ultimului an, ele reprezentând de fapt un venit. c. Rata internă de rentabilite a unei investiţii (RIR) reprezintă acea rată de actualizare pentru care venitul net actualizat se anulează, respectiv:

(2.21)

unde . Soluţia ecuaţiei (2.21) rezultă prin încercări dintr-un calcul iterativ, utilizând fie tabelele de actualizare, fie un program specializat de calculator, ecuaţia neputând fi rezolvată analitic. RIR poate fi interpretată ca fiind dobânda procentuală care poate fi acceptată atât pentru investiţii cât şi pentru fondul de rulment, astfel ca proiectul de investiţii propus să nu producă pierderi. Notând cu fluxul de capital în anul „i”:

realaţia (4.17) devine :

(2.22)

sau, notând cu , rezultă :

(2.23)

Determinarea ratei interne de rentabilitate RIR se reduce la determinarea rădăcinilor ecuaţiei 2.23. Fiind un polinom de gradul „n”, ecuaţia are rădăcini reale şi imaginare. Numărul de soluţii reale depinde de semnele fluxurilor de capital astfel :

- dacă fluxul şi restul fluxurilor , proiectul de investiţii este caracterizat de o singură rată internă de rentabilitate;

- dacă fluxurile şi sunt negative, restul fluxurilor fiind pozitive, rata internă de rentabilitate poate avea două valori distincte. Este cazul caracteristic al unor proiecte de investiţii cu valori importante şi negative ale investiţiilor reziduale;

- dacă pe parcursul timpului apar mai multe fluxuri de capital negative (cazul unor investiţii de înlocuire), rata internă de rentabilitate poate avea valori multiple (mai multe de două). În general, situaţia este foarte rar întâlnită. Rentabilitatea unui proiect se estimează în raport cu valoarea RIR astfel:

- dacă RIR are o valoare unică, proiectul este rentabil dacă ;- dacă RIR are două valori, proiectul este rentabil dacă  ;- dacă RIR are valori multiple (mai mult de două valori), domeniile de rentabilitate se

stabilesc de la caz la caz. Rata internă de rentabilitate se utilizează pentru estimarea eficienţie economice a unei investiţii. Ea nu poate fi utilizată pentru compararea mai multor variante întrucât poate conduce la concluzii false. Determinarea ratei interne de rentabilitate nu necesită cunoaşterea ratei de actualizare, însă, aprecierea economicităţii unei investiţii face apel la aceasta, deoarece ea trebuie comparată cu rata internă de rentabilitate. d. Rata internă de acumulare a capitalului (RIA) este definită de relaţia :

(2.24)

unde VBA reprezintă venitul brut actualizat (încasări totale actualizate minus cheltuieli totale de exploatare - fără amortizări - actualizate), iar IA investiţia actualizată.

28

Dacă soluţia este eficientă economic, iar dacă , ea este ineficientă economic. Criteriul ratei interne de acumulare este echivalent criteriului VNA deoarece:

(2.25)

corespunde(2.26)

Acest criteriu elimină efectul de scară şi poate fi utilizat în compararea unor variante care nu sunt echivalente din punct de vedere al efectelor utile. Dă practic aceleaşi informaţii ca şi criteriul venitului net actualizat relativ vna (randamentul contabil) :

(2.27)

în care notaţiile au fost definite anterior. Fie valoarea venitului net actualizat, dat de relaţia:

(2.28)

unde INi sunt încasările din anul „i”; Ci - cheltuielile de exploatare din anul „i” (exclusiv amortizările); iar Ii investiţiile din anul „i”. e. Durată de recuperare a capitalului , se defineşte ca fiind numărul de ani pentru care se îndeplineşte relaţia:

(2.29)

Definirea duratei de recuperare a capitalului necesită stabilirea unei origini a timpului. De regulă, convenţia acceptată este de a calcula această durată începând cu momentul punerii în funcţiune a obiectivului respectiv. Durata de recuperare a capitalului (în valori actualizate) este durata de exploatare a obiectivului, la sfârşitul căreia se poate acoperi investiţia iniţială şi realiza un venit suplimentar corespunzător ratei de actualizare considerate. Teoretic, decizia de acceptare sau de eliminare a unui proiect de investiţii ar trebui luată prin compararea duratei de recuperare a capitalului cu

durata de viaţă a obiectivului . Dacă , proiectul de investiţii poate fi acceptat, el aducând

venituri actualizate nete,ar dacă , proiectul trebuie respins, el neaducând venituri nete pe perioada de viaţă a echipamentului. În practică, ţinând cont că se lucrează cu un viitor incert, pragul de timp care conduce la respingerea unui proiect de investiţii se alege empiric, fiind mult mai redus decât durata de viaţă a obiectivului. Durata de recuperare a capitalului în valori actualizate este un criteriu des folosit deoarece:

- este un criteriu simplu de aplicat;- da informaţii având semnificaţie fizică, uşor de înţeles;- permite atât stabilirea economicităţii unei soluţii cât şi alegerea soluţiei optime dintr-un

şir de soluţii posibile (cu respectarea aceloraşi condiţii de actualizare);- permite compararea unor soluţii care nu trebuie să fie în mod obligatoriu echivalente din

punct de vedere al efectelor.

2.3.2 Indicatori de performanţă având la bază valori neactualizate.

Criteriile empirice de analiză economică nu fac apel la actualizare şi permit o estimare grosieră dar rapidă a interesului economic pentru un proiect de investiţii. a. Venitul net neactualizat (VNN) este o mărime care rezultă din relaţia de definiţie a VNA pentru a = 0. El are o semnificaţie similară cu VNA, cu diferenţa că valoarea sa reprezintă profitul efectiv (neactualizat) însumat pe durata de activitate scontată. Atunci când VNN = 0, proiectul de investiţie astfel caracterizat nu este profitabil dar nici nu produce pierderi. Dacă VNN < 0, atunci

29

sigur proiectul produce pierderi. În cazul VNN > 0, proiectul produce un profit, a cărui valoare absolută neactualizată este chiar VNN. Pentru exprimarea ei procentuală se poate recurge la calculul RIR. b. Termenul de recuperare a investiţiilor unui proiect este egal cu durata de exploatare a acestuia care permite ca veniturile realizate să recupereze investiţia iniţială, adică:

(2.30)

Definiţia termenului de recuperare este asemănătoare definiţiei duratei de recuperare a capitalului, singura diferenţă constând în faptul că diversele sume nu mai sunt actualizate. De multe ori, pentru evitatea confuziilor, durata de recuperare a capitalului este numită termen de recuperare în valori actualizate. Dacă producţiile anuale pot fi considerate constante (sau puţin variabile) în timp, termenul de recuperare este:

(2.31)

Termenul de recuperare necesită definirea unei origini a timpului, similar cazului duratei de recuperare a capitalului. De regulă, se consideră drept origine a timpului momentul punerii în funcţiune a obiectivului respectiv. Pentru utilizarea termenului de recuperare ca un criteriu pentru admiterea sau eliminarea unei soluţii necesită stabilirea unui valori de referinţă ( ), numită de unii autori termen normat de recuperare a investiţiei. Pentru ca acest criteriu să ofere informaţii coerente, cel puţin într-o primă aproximaţie, cu criteriul duratei de recuperare a capitalului, timpul de referinţă trebuie să îndeplinească condiţia

în care nv este durata de viaţă a proiectului de investiţii. Calculele din literatura de specialitate arată că pentru o concordanţă cât mai exactă a acestui criteriu cu criteriul duratei de recuperare a capitalului (termenul de recuperare în valori actualizate) este necesar ca:

(2.32)

Astfel, pentru rate de actualizare ridicate şi pentru proiecte de investiţii cu durate de viaţă ridicate, criteriul termenului de recuperare este coerent cu criteriul duratei de recuperare a capitalului. De exemplu, un termen normat de recuperare de 4 ani corespunde unei rate de actualizare a de 0,25 şi unei durate de viaţă de minim 12 ani; iar un termen normat de recuperare de 6 ani, corespunde unei rate de actualizare de 0,15 şi unei durate de viaţă de minim 18 ani, etc. Este un criteriu simplu, iar dacă se respectă condiţiile prezentate anterior conduce la concluzii coerente cu criteriile bazate pe actualizare. Utilizarea lui este recomandată pentru o primă triere a unor variante de realizare a unui proiect de investiţii şi pentru uşurarea deciziei în cazul proiectelor de investiţii cu costuri de investiţie relativ reduse. c. Rata randamentului contabil este raportul dintre venitul anual mediu şi valoarea investiţiei corespunzătoare:

(2.33)

Se observă că acest criteriu este similar ratei interne de acumulare a capitalului, cu diferenţa că nu ia în consideraţie actualizarea, respectiv nu ţine cont de momentele de timp diferite la care apar diversele elemente ale fluxului de capital (investiţii, măsurări, cheltuieli). Din acest motiv criteriul nu poate constitui un criteriu de acceptare sau de eliminare a unui proiect de investiţii şi nici de comparare a variantelor. Se foloseşte în cazuri particulare: proiecte de investiţii cu o rată a randamentului contabil într-un domeniu foarte larg eliminându-se soluţiile cu valorile foarte reduse ale ratei randamentului contabil. Rata randamentului contabil şi rata internă de rentabilitate sunt egale în cazul proiectelor de investiţii cu producţii constante pe o durată de viaţă infinită:

30

2.3.3 Elemente legate de creditare Valoarea creditului reprezintă suma totală de bani împrumutată. Data creditului este data la care se eliberează împrumutul. Acesta poate fi ridicat odată sau, în cazul cel mai des întâlnit, în mai multe tranşe eşalonate în funcţie de modul de realizare a proiectului de investiţii. Perioada de graţie reprezintă un interval de timp în care creditul este scutit de plata de rate pentru acoperirea creditului şi a dobânzilor aferente. Durata perioadei de graţie este de regulă perioada de realizare a proiectului de investiţii (conform principiului - nu încasări, nu plăţi) şi este stabilită prin condiţiile contractuale. Este posibil ca pe durata perioadei de graţie dobânda procentuală (rata dobânzii) percepută de bancă să fie mai mică decât cea pentru întregul credit sau chiar nulă. În cazul unei dobânzi procentuale nenule pe perioada de graţie, debitorul va fi obligat să plătească o sumă suplimentară faţă de credit şi egală cu:

(2.34)

unde este dobânda totală datorată pe perioada de graţie, este valoarea creditului ridicat în

anul „i”, este dobânda procentuală pe perioada de graţie iar este numărul de ani ai perioadei de graţie. Între dobânda procentuală pe perioada de graţie şi cea percepută pentru întregul credit

există o relaţie de tipul . În cazul în care creditorul nu acordă o perioadă de graţie sau durata acordată acesteia este mai mică decât durata de realizare a prioectului de investiţii, este probabil ca investitorul să recurgă la credite secundare, de scurtă durată, pentru acoperirea ratelor şi dobânzilor aferente creditului principal. Dobânda procentuală nominală (rata nominală a dobânzii) reprezintă o valoare procentuală din suma creditată, plătită anual deţinătorului de capital pentru folosirea temporară (un an) a creditului. Această dobândă procentuală include rata profitului mediu pe economie, rata de profit a creditorului şi rata riscului (care ţine cont şi de rata inflaţiei). Atunci când rata inflaţiei nu poate fi apreciată în momentul contractării creditului, dobânda procentuală poate fi dată în procente din valoarea creditului exprimată în monedă constantă sau variabilă în timp în funcţie de rata dobânzii interbancare (LIBOR) sau de rata dobânzii percepute de banca naţională a ţării respective. De exemplu în România, băncile comerciale au o dobândă procentuală mai mare cu 5 - 10 procente decât dobânda procentală percepută de Banca Naţională a României, asigurându-se astfel împotriva riscului modificării necontrolate a inflaţiei. Între valoarea dobânzii procentuale exprimate în monedă constantă şi cea exprimată în monedă curentă există relaţia:

(2.35)în care i este rata anuală a inflaţiei. Dobînzile se scad de regulă din veniturile impozabile, ca urmare valoarea reală a unei dobânzi procentuale exprimate în monedă constantă după plata taxelor fiscale este:

(2.36)

unde t reprezintă impozitul procentual anual exprimat în monedă constantă, restul mărimilor fiind definite anterior. Perioada de rambursare a creditului reprezintă perioada de timp cuprinsă între prima şi ultima rată de rambursare a creditului. Mărimea şi eşalonarea în timp a ratelor depinde de condiţiile contractuale. De regulă, creditele se returnează prin plata unor tranşe fixe pe întreaga peroadă de rambursare, numite anuităţi:

(2.37)

în care este valoarea totală a creditului; d - dobânda procentuală anuală cu care a fost acordat creditul; iar n - durata de rambursare a acestuia.

31

Valoarea totală a creditului este:(2.38)

unde C este valoarea efectivă a creditului; iar dobânda totală percepută pe perioada de graţie. Anuităţile pot fi exprimate în monedă curentă, caz în care dobânzile procentuale sunt cele reale, care ţin cont de inflaţie, sau în monedă constantă, caz în care şi dobânda procentuală se exprimă în monedă constantă. Între anuitatea plătită în anul „x” în monedă constantă şi cea în monedă curentă A există relaţia

(2.39)

unde A este anuitatea în preţuri constante; anuitatea în monedă constantă; i - rata anuală a inflaţiei; iar n - numărul de ani dintre momentul de referinţă şi momentul de plată a anuităţii. Valoarea creditului rambursat până la o anumită dată „n” se determină cu relaţia:

(2.40)

iar valoarea ce mai rămâne de rambursat este:(2.41)

Mărimile şi pot fi exprimate în monedă curentă sau în monedă constantă. Uneori, contractele de credit prevăd indexarea creditelor nerambursabile exprimate în monedă curentă cu inflaţia, caz în care relaţia de calcul atât a anuităţilor cât şi a creditelor rambursate şi nerambursate se complică. Pentru a evita aceste complicaţii, de regulă, în cazul unor economii afectate de o inflaţie cu evoluţie necontrolată, se lucrează în monedă constantă. Proiectele de investiţii pot face fie apel la credite internaţionale, la importuri de echipamente şi materii prime, fie rezultatele producţiei pot fi exportate. Toate aceste situaţii impun folosirea ratei de schimb valutar. Când aceste aspecte sunt cotate în diverse valute ele trebuie convertite în aceiaşi valută pentru a face posibilă compararea efectelor. Pentru compararea economică a variantelor este necesară conversia tuturor monedelor în care se exprimă diversele cheltuieli şi venituri într-o valută de referinţă, ceea ce implică:

- alegerea valutei de referinţă;- stabilirea ratelor de schimb;- stabilirea metodei de conversie.

Rata oficială de schimb a unei ţări este rata la care Banca Naţională a ţării respective realizează în mod curent tranzacţiile valutare ale monedei locale, tranzacţii care pot fi influenţate de politica valutară şi de credite a Băncii Naţionale respective. Pentru a elimina efectul politicii valutare şi de credite a Băncii Naţionale, în cazul unor perioade de investiţii cu o perioadă lungă de execuţie, de reambursare a creditelor externe şi de exploatare se recomandă utilizarea ratei umbră de schimb valutar, care cu o precizie suficientă poate fi considerată cea de pe piaţa mondială de valută. Este posibil ca variaţia în timp a ratelor de schimb valutar să aibă efecte considerabile asupra proiectului de investiţii, putând schimba esenţial clasificarea variantelor de execuţie a proiectului respectiv.

2.3.4. Calculele de eficienţă economică şi fiscalitatea

Realizarea unui proiect de investiţii antrenează beneficii şi investitorul va plăti impozite fiscului. Ca urmare, în cadrul analizelor economice, la stabilirea fluxurilor de capital trebuie ţinut seama şi de plăţile corespunzătoare impozitelor. Determinarea valorii impozitelor plătite fiscului se face pornind de la valoarea beneficiului impozabil, calculat pe baza convenţiilor contabile stabilite prin legile financiare valabile în ţara respectivă. Impozitele plătite de către un investitor sunt de natură foarte variată: taxa pe valoarea adăugată (TVA), impozite locale, impozite plătite fiscului, taxa pe cifra de afaceri etc. În literatura de specialitate se face observaţia că taxa pe valoarea adăugată TVA este, în general, un impozit neutru faţă de problemele de investiţii, calculele de rentabilitate putând fi făcute fără

32

considerarea TVA. Într-adevăr, întreprinderea decât colectează TVA-ul suplimentar care, de fapt, este plătit de către clienţii care cumpără bunurile şi serviciile produse de întreprindere. Impozitul total plătit de către o întreprindere este de regulă o fracţiune din beneficiul impozabil (fracţiunea plătită este stabilită prin lege). De regulă beneficiul impozabil într-un an „i” se determină cu relaţia:

(2.42)

unde sunt încasările corespunzătoare producţiei din anul „i”, sunt cheltuielile de exploatare

din anul „i” iar sunt amortismentele plătite în anul „i” determinate în conformitate cu legislaţia financiară în vigoare. Încasările şi cheltuielile de exploatare se consideră convenţional în anul în care se realizează efectiv producţia, respectiv în care se fac consumurile de exploatare (inclusiv întreţinerile şi reparaţiile) chiar dacă încasările şi plăţile se fac în alţi ani. Spre exemplu, lucrările de întreţinere realizate în anul 1996, dar plătite în anul 1997, sunt considerate la calculul beneficiului impozabil pe anul 1996. În anii în care apar vânzări de active sau valori reziduale negative, această formulă se corectează prin adăugarea unor valori, respectiv prin scăderea unor valori. În cazul unui proiect economic justificat global, în anumiţi ani pot apare pierderi contabile (beneficiul impozabil negativ). În această situaţie impozitele plătite sunt nule, iar pierderile contabile se scad din beneficiile impozabile ale anilor următori. Venitul brut anual realizat după impozitare într-un an “i” este :

(2.43)

unde sunt încasările anuale, sunt cheltuielile anuale de exploatare (exvlusiv amortizările) iar

este impozitul plătit anual. Impozitul plătit anual se determină cu relaţia :

(2.44)

în care este impozitul procentual plătit, iar beneficiul impozabil realizat în anul respectiv. În anii în care beneficiul impozabil este negativ sau nul (apar pierderi contabile), impozitul plătit se consideră „0”. În anii următori anilor cu pierderi contabile, beneficiile impozabile se reduc cu pierderile contabile din anii anteriori. Venitul net actualizat după impozitiare :

(2.45)

unde notaţiile utilizate au fost definite anterior. Se observă, că pentru aceleaşi condiţii de actualizare (moment de referinţă, rată de actualizare şi durată de studiu) există relaţia :

(2.46)în care VNA este venitul net actualizat în lipsa impozitului. Similar, se poate scrie relaţia de calcul pentru determinarea ratei interne de rentabilitate stabilindu-se că

(2.47) În concluzie pentru o rată de actualizare dată, considerarea impozitelor poate conduce la eliminarea unor proiecte de investiţii al căror venit net atualizat ar fi fost pozitiv fără considerarea fiscalităţii; respectiv la reţinerea unor soluţii cu investiţii relativ reduse. Pentru simplificarea calculelor se pune problema dacă nu este suficientă modificarea valorii ratei de actualizare în vederea utilizării relaţiilor de calcul fără considerarea impozitelor. În literatura de specialitate se indică relaţia :

(2.48)

unde a este rata de actualizare în condiţiile considerării impozitelor; rata de actualizare în condiţiile în care nu se consideră impozitele; iar impozitul procentual plătit fiscului.

Rata internă de rentabilitate după impozit va fi:

33

(2.49) În situaţia unor proiecte la care investiţiile se realizează în totalitate la începutul perioadei de exploatare, se ajunge practic la aceleaşi rezultate indiferent dacă se efectuează un calcul corect, cu considerarea impozitării, sau un calcul simplificat, utilizând rata de actualizare corectată. În cazul analizei unor variante cu investiţii distribuite diferit în timp, concluziile obţinute prin calculul simplificat (fără impozit) pentru rata de actualizare pot fi altele decât obţinute în cazul calcului complet (cu impozite) dar pentru rata de actualizare a. La aceleaşi concluzii se ajunge şi în cazul unor investiţii care apar în diversele variante practic în acelaşi timp, dar au legi de amortizare diferite.

34

3. CONSUMURI FINALE DE ENERGIE TERMICĂ

3.1 Clasificări

Pentru clasificarea consumurilor de energie termică pot fi avute în vedere mai multe aspecte cum ar fi : destinaţia consumului; natura şi parametrii purtătorului de energie; modul propriu de variaţie a cererii de energie (zilnică, saptămânală, sezonieră şi anuală)..

În funcţie de destinaţie se disting următoarele categorii de consumuri de energie termică :a) consumuri pentru realizarea şi menţinerea unor anumite condiţii de muncă şi de viaţă (unui anumit nivel de confort), cum ar fi cele destinate încălzirii, ventilării, climatizării, preparării apei calde de consum;b) consumuri cu caracter tehnologic, aferente activităţilor cu caracter direct productiv, proceselor tehnologice, etc.

În funcţie de natura purtătorului de energie, consumurile de energie termică (căldură) se pot clasifica în două mari categorii : consumuri de căldură sub formă de abur; consumuri de căldură sub formă de apă fierbinte sau apă caldă. Definirea cererii de energie a unui mare consumator sau a unui grup de consumatori mai mici la un moment dat constă în precizarea următoarelor aspecte :- valorile limită ale cererii momentane (maximă, minimă);- consumurile lunare, sezoniere şi anuale de energie realizate sau preliminate; - durata anuală a alimentării cu energie, în cazul existenţei mai multor perioade caracteristice, durata fiecăreia dintre acestea;- modul de variaţie specific a cererii de energie pentru un interval cu durata unei zile, a unei săptămâni, a unui sezon şi/sau a unui an. Cererea totală de energie la nivelul unui contur dat rezultă prin însumarea cererilor diferitelor categorii şi/sau grupări de consumatori. În cazul unor consumuri simultane de energie electrică şi căldură cu potenţial termic mediu sau coborât, consumatorii sunt caracterizaţi printr-un indice de structură a consumului, definit prin raportul între cererile maxime, medii sau momentane de energie electrică şi respectiv de căldură. Această mărime influenţează şi în anumite situaţii chiar determină natura şi caracteristicile soluţiei de alimentare cu energie sau modalitatea de tarifare convenabilă consumatorului. Consumul de căldură cu nivel termic coborât sau cel mult mediu are la rândul său mai multe destinaţii :- încălzire, ventilare, climatizare;- prepararea apei calde menajere/sanitare;- tehnologică (alimentarea cu căldură a unei activităţi productive desfăşurate într-o întreprindere industrială sau a unei utilităţi publice). Căldura este transportată de la sursă la consumatorul final prin intermediul unui agent termic, ale cărui natură şi parametri sunt în general adaptate destinaţiei consumului. Şi în acest caz diferitele categorii de consum prezintă caracteristici diferite. Trebuie precizat faptul că, datorită limitărilor de natură tehnică, cererea de căldură cu potenţial termic ridicat este asigurată numai prin arderea directă a combustibilului în perimetrul instalaţiei consumatoare.

Însumarea consumurilor pentru stabilirea valorii maxime a cererii totale aferente diferitelor categorii sau grupuri de consumatori alimentaţi de către aceeaşi sursă se face ţinând seama de gradul de simultaneitate al cererilor respective. De asemenea, simultaneitatea consumurilor de

35

energie electrică şi termică (diurnă, săptămânală, sezonieră, anuală) ale aceluiaşi consumator constituie un aspect important în definirea cererii respective de energie, care poate avea consecinţe importante asupra eficacităţii soluţiilor de alimentare cu energie prin cogenerare. Consumatorii de căldură pentru încălzirea, ventilarea şi condiţionarea spaţiilor, fie ca aceştia sunt casnici, publici sau industriali, prezintă o serie de caracteristici comune legate de tipul de climă şi condiţiile meteorologice din zona de amplasament : durata de alimentare; alura curbei de variaţie a temperaturii exterioare şi valorile limită ale acesteia.

Consumatorii de energie de tip industrial prezintă la rândul lor o mare diversitate sub aspectul scării de putere, al indicelui de structură a consumului de energie, al duratei alimentării cu energie şi al modului specific de variaţie a cererii. Între caracteristicile cererii de energie, modul de variaţie în timp prezintă cele mai multe particularităţi, deoarece el constituie rezultatul suprapunerii efectelor unor factori bine determinaţi şi a unor factori aleatori specifici activităţii respective. Reducerea consumurilor de energie şi respectiv creşterea eficienţei energetice a unei întreprinderi industriale, indiferent de natura şi caracteristicile consumurilor inventariate în interiorul perimetrului ocupat, presupune în general recurgerea la două categorii de măsuri având ca scop : reprogramarea funcţionării şi reabilitarea instalaţiilor şi echipamentelor existente fără

modificări esenţiale; identificarea şi implementarea unor soluţii tehnice noi de instalaţii, echipamente şi tehnologii

cu performanţe tehnice, energetice şi economice superioare.

3.2. Consumuri pentru asigurarea condiţiilor de muncă şi de viaţă

Având în vedere destinaţia, consumurile de căldură pentru încălzire, ventilare, climatizare şi prepararea apei calde, se pot încadra în categoria consumuri energetice aferente clădirilor. Eforturile de reducere ale oricărui tip de consum de energie trebuie să se bazeze pe cunoaşterea factorilor săi de influenţă. Obiectivele acţiunilor de ameliorare a eficienţei energetice a clădirilor sunt, în ordine : realizarea şi menţinerea condiţiilor de confort; eliminarea pierderilor energetice; asigurarea monitorizării corespunzătoare a consumurilor energetice. Măsurile adoptate sunt în general orientate în următoarele direcţii principale: instalarea unor sisteme pentru măsurarea şi controlul (reglajul) consumurilor energetice; intervenţii în structura clădirilor, pentru reducerea pierderilor de energie termică a acestora; îmbunătăţirea caracteristicilor tehnico-funcţionale ale instalaţiilor şi echipamentelor

consumatoare; adoptarea unor soluţii de recuperare avansată a resurselor energetice secundare.

3.2.1 Consumul de căldură pentru încălzirea spaţiilor

Principalele elemente de care depinde mărimea consumului de căldură pentru încălzire se pot grupa în următoarele categorii:a) natura şi destinaţia incintei încălzite precum şi specificul activităţii desfăşurate în interiorul acesteia: locuinţe, instituţii publice şi administrative, instituţii culturale, şcoli, cămine de copii, spitale, hale industriale, etc; degajări de căldură;b) elemente geografice şi climaterice: zona geografică în care este amplasată incinta (clădirea), temperatura exterioară de calcul, viteza de calcul a vântului, orientarea geografică, gradul de expunere la vânt, temperatura de calcul a solului, adâncimea pânzei de apă freatică;c) elemente constructive şi caracteristici termofizice ( densitate, căldură specifică, conductivitate termică, coeficienţi de transfer de căldură, permeabilitate termică, inerţia termică) ale elementelor de construcţie ale incintei: tip materiale de construcţii (cărămidă, panouri beton), tip pereţi

36

(interior, exterior), grosime perete, tip planşee, tip pardoseală, tip izolaţie, uşi şi ferestre (interioare, exterioare, simple, duble, materiale), rosturi; coeficienţi de tarnsmitere a căldurii;d) caracteristicile tehnico-constructive ale aparatelor de schimb de căldură, modul de exploatare şi întreţinere; e) regimul de alimentare cu căldură, modul de reglare a căldurii livrate, durata de alimentare cu căldură, întreruperi acceptate în alimentarea cu căldură, etc.

a. Mărimea şi variaţia consumului de căldură pentru încălzire

Indiferent de natura incintei, mărimea consumului de căldură rezultată din bilanţul termic al acesteia, care ia în consideraţie toate pierderile şi aporturile de căldură:

(3.1)Deci, rezultă consumul de căldură pentru încălzire:

(3.2) în care: qpt sunt pierderile de căldură prin suprafeţele care mărginesc incinta; qpv – pierderile de căldură prin infiltrarea aerului rece din exterior, datorită neetanşeităţilor uşilor şi ferestrelor exterioare, qpvr, şi prin ventilare naturală, qpvn; qtr – căldura necesară a fi introdusă în incintă, în perioadele tranzitorii de la începutul încălzirii, pentru ridicarea temperaturilor pereţilor, obiectelor şi aerului din incintă până la valorile corespunzătoare regimului staţionar; qi – căldura introdusă de instalaţia statică de încălzire; qd – căldura degajată în urma activităţilor care au loc în incintă; qr – căldura primită din exterior prin radiaţie solară. Determinarea consumului de căldură pentru încălzirea incintelor se poate face printr-un calcul exact - conform normativelor standardizate sau printr-un calcul aproximativ. În cele ce urmează se vor prezenta relaţiile de calcul aproximativ. Pentru calcule aproximative, care urmăresc stabilirea într-o primă fază a capacităţii de transport a unei reţele termice sau a sursei de alimentare cu căldură, se pot folosi următoarele relaţii simplificate:

[kW] (3.3)

[kW] (3.4)unde: xi este caracteristica termică de încălzire a clădirii, în kW/(m2grad); Ve – volumul exterior al clădirii, în m3; a – coeficient care ţine seama de valoarea de calcul a temperaturii exterioare ; fv

– factor dependent de valoarea temperaturii exterioare. Ponderea diverselor pierderi care intervin în relaţia (5.3.) depinde de destinaţia incintei, de suprafaţa totală de schimb de căldură a acesteia cu exteriorul şi de raportul de vitrare rv (raportul între suprafaţa acoperită cu sticlă şi suprafaţa totală înconjurătoare a incintei încălzite. Stabilirea valorii de calcul a consumului de căldură se face pentru valorile de calcul ale:

temperaturii interioare , temperaturii exterioare şi vitezei vântului vc . Odată cunoscută

valoarea de calcul , conform metodologiei de mai sus, pentru calculul celorlalte valori

caracteristice ale consumului de căldură se vor utiliza următoarele relaţii: Consumul minim de căldură, , corespunde temperaturii exterioare ,ca valoare medie

zilnică pentru trei zile consecutive, la care începe, respectiv se termină perioada de încălzire (conform standardului în vigoare, ). Ţinând seama de relaţiile de calcul prezentate mai

sus, rezultă că pentru o anumită viteză a vântului v şi o anumită incintă, necesarul de căldură pentru încălzire are forma generală:

qi = a + b (ti – te) [kW] (3.5)în care a şi b sunt constante dimensionale pentru incinta dată, dependente de caracteristicile termice şi constructive ale acesteia (cunoscute de la calculul lui ).

Scriind relaţia (3.5) pentru condiţiile de calcul şi cele corespunzătoare valorii minime, rezultă:

37

[kW] (3.6)

Consumul mediu anual de căldură, , se poate calcula cu relaţia:

[kW] (3.7)

în care: fv este coeficientul de corecţie care ţine seama că viteza reală a vântului v este mult diferită de valoarea de calcul vc luată în considerare la determinarea (în funcţie de zona eoliană, fv =

0,705....0,877 pentru vc = 10....4 m/s); fc – coeficientul de corecţie care ţine seama că necesarul real de căldură este mai mic decât cel teoretic, în stabilirea acestuia neţinându-se seama de aporturile de căldură de la oameni, iluminat, procese tehnologice etc. (pentru ateliere cu procese tehnologice fără degajări de căldură fc = 0,70, iar la cele cu degajări de căldură fc = 0,65); ft – coeficientul de corecţie datorat oscilaţiilor admise ale temperaturii aerului interior, care apar datorită regimului de livrare a căldurii şi a regimului nestaţionar de transfer de căldură (pentru majoritatea construcţiilor ft = 0,95; fi – coeficientul de corecţie care ţine seama că la calculul valorii medii nu s-a luat în

considerare adaosul de întrerupere a funcţionării instalaţiei (pentru regimul de funcţionare: cu întreruperi de 14 h/zi, fi = 0,91; cu întreruperi de 10 h/zi, fi = 0,94, iar la funcţionare continuă, fi = 1,00 . Consumul anual de căldură pentru încălzire, Qi, este dat de:

(3.8)

sau, folosind numărul de grade zile ale perioadei de încălzire,

[grade zile/an] (3.9)

relaţia (3.8) devine:

[kWh/an] (3.10)

în care: zi este durata zilnică de funcţionare a instalaţiei de încălzire, în h/zi; z – durata perioadei de încălzire, în zile; - temperatura exterioară medie pe perioada de încălzire, în °C.Valorile lui

N şi sunt specificate în STAS.

b. Variaţia consumului de căldură pentru încălzire depinde, în primul rând, de temperatura exterioară şi de caracteristicile termofizice ale elementelor de construcţie care delimitează incinta, după cum s-a arătat în relaţia (3.10). Ca urmare, pentru o incintă dată, qi variază invers proporţional faţă de temperatura exterioară te. Variaţia zilnică a lui qi este funcţie de variaţia corespunzătoare a lui te care, după analizele statistice, are o alură aproximativ sinusoidală decalată faţă de origine (v.fig.3.9.). Ţinând seama de relaţia (3.5), variaţia lui qi ar fi dată de curba 2 din figura 3.9. Aceasta corespunde unor incinte fără inerţie termică, de exemplu, 100% vitrate. În realitate, elementele de construcţie introduc o întârziere (defazaj) a variaţiei lui qi faţă de aceea a lui te. Acest defazaj (în ore) depinde de natura şi grosimea elementelor de construcţie, putând ajunge la valori de ordinul orelor pentru incintele cu grade mici de vitrare. Curba clasată anuală consumului de căldură pentru încălzire are alura din figura 3.10. Aceasta se caracterizează printr-un grad de neuniformitate ridicat ( i 1,8...2,1) pentru durate ale perioadei de încălzire corespunzătoare condiţiilor ţării noastre de: i 3000...5400 h/an.

Cantitatea anuală de căldură pentru încălzire este:

[kJ/an] (3.11)

iar duratele anuale de utilizare ale valorii de calcul sunt:

38

h/an (3.12)

Fig. 3.10. Curba clasată anuală a necesarului de căldură pentru încălzire

Metodele de reducere a consumului de căldură pentru încălzire se aplică în două etape : în faza de concepţie şi proiectare a ansamblului clădirii; în cursul existenţei acestora. Asupra unora dintre elementele care influenţează mărimea consumului de căldură pentru încălzire nu se poate interveni : a) natura şi destinaţia incintei încălzite,

Fig. 3.9. Variaţia zilnică a temperaturii exterioare (curba 1) şi a necesarului de căldură pentru încălzire qi (curba 2 - variaţia fără defazaj; cuba 3 – variaţia cu defazaj), - defazaj în timp.

39

qi [%]

0

80

60

40

20

4 8 12 16 20 24

4 8 12 16 20 24– 4

+ 4

+ 8

0

te [°C]

[h/zi]

1

3

2

i

qi [kW]

[h/an]

ciq

b) poziţia geografică şi condiţiile climaterice. De aceea, principalele metode de reducere a consumului de căldură, vor fi orientate către aspecte accesibile : caracteristicile constructive, fizice şi termice ale incintei alimentate cu căldură; caracteristicile tehnico-constructive ale aparatelor de schimb de căldură pentru încălzire; regimul de alimentare şi modul de reglare a căldurii livrate. O primă categorie de metode vizează tipul constructiv al aparatelor consumatoare, precum şi sistemele de măsură, reglare şi control amplasate la nivelul acestora. În general aceste măsuri sunt avute în vedere în faza de concepţie şi proiectare, orientarea actuală fiind către echipamente performante, bazate pe tehnologii de ultimă oră în domeniul respectiv. Controlul sistemelor de încălzire conduce la economii importante de energie pentru toate tipurile de clădiri. Utilizarea contoarelor de energie termică care înregistrează cantitatea de agent termic şi temperaturile pe tur şi retur permite calcularea automată a energiei termice consumate în perioada de încălzire. O importanţă deosebită o are dimensionarea, întreţinerea şi exploatarea corectă a sistemelor de distribuţtie a căldurii de la sursă la aparatele consumatoare (diametre optime de conducte şi grosimi ale izolaţiei, grad de etanşeitate, regim piezometric, etc).

Recuperarea resurselor energetice secundare şi utilizarea resurselor regenerabile, în special a energiei solare, sunt măsuri care conduc la economii semnificative la factura energetică. O serie de metode de reducere a consumului de căldură pentru încălzire vizează incinta, respectiv clădirea încălzită : îmbunătăţirea constructivă a incintelor printr-o compartimentare corespunzătoare, ceea ce

conduce la diminuarea pierderilor de căldură prin infiltraţii şi ventilare naturală; reducerea suprafeţelor vitrate, avându-se în vedere reducerea iluminatului natural şi creşterea

consumului de energie electrică pentru iluminatul artificial; îmbunătăţirea caracteristicilor fizice şi termice ale materialelor de construcţie utilizate pentru

realizarea incintei; intervenţii în anvelopa clădirii care cuprinde acoperişul, zidurile, podeaua, uşile şi ferestrele

clădirii. Pierderile de energie în clădiri prin elementele de construcţie sunt semnificative. Actualele metode de reducere a pierderilor presupun izolarea şi etanşarea anvelopei, dublarea geamurilor, etc. Materialele izolante utilizate au ca principală caracteristică capacitatea de a menţine aer, deoarece aerul este un izolant natural foarte bun. Alte caracteristici deosebit de importante ale materialelor izolante sunt flexibilitate la temperatura de lucru, antiinflamabilitate, rezistenţa la apă şi vaporii de apă, rezistenţa chimică, uşurinţa în depozitare şi manevrare, etc. Dintre materialele izolante cele mai utilizate sunt vata minerală, fibra de sticlă, spuma poliuretanică şi polistirenul expandat. Conductibibilitatea lor termică este cuprinsă între 0.03-0.05 W/mK. Izolarea acoperişului este cea mai eficientă măsură din punct de vedere al economiei de energie, având în vedere ponderea mare a pierderilor de căldură prin acoperiş. Izolarea acoperişului se poate face în mod normal (inserarea unui strat izolant între plafon şi hidroizolaţia acoperitoare) sau invers (peste hidroizolaţie se depune stratul termoizolant). Acest ultim procedeu compensează deficienţele izolaţiei normale. Izolarea zidurilor conduce la creşterea confortului termic şi diminuarea considerabilă a pierderilor energetice. Izolaţia externă are avantajul că nu perturbă funcţionarea clădirii şi are ca efect păstrarea întregii structuri calde şi uscate. Ea realizează cu ajutorul materialelor izolante fixate mecanic sau cu adezivi şi consolidate cu plasă sau printr-o combinaţie de izolaţie şi tencuială de ciment. Izolarea aplicată pe partea interioară a pereţilor prezintă avantajul că nu necesită modificarea faţadei clădirii, se poate aplica numai pe anumite porţiuni ale clădirilor şi este mai uşor de aplicat. Metoda prezintă şi dezanvantaje, deoarece conduce la întreruperea activităţii interioare în timpul lucrărilor şi creează dificultăţi în amplasarea sistemelor de conducte, în alimentarea cu energie

40

electrică şi în amplasarea instalaţiilor consumatoare. Izolarea interioară reduce spaţiul util al incintelor şi nu poate evita apariţia punţilor termice. Izolarea rosturilor se face cu o spumă pe bază de vată minerală şi polistiren expandat care se introduce între zidul interior şi cel exterior. Acest tip de izolaţie are un cost relativ scăzut şi durata de recuperarea mică. Izolarea fundaţiei şi izolarea pardoselii evită şi ea apariţia punţilor termice. Defectele de structură ale clădirii şi deschiderea necontrolată a uşilor şi ferestrelor conduc la pierderi importante de căldură. Pentru etanşeizarea elementelor mobile (uşi, ferestre) se utilizează materiale tip spumă şi materiale textile. De asemenea se urmăreşte reducerea pe cât posibil a numărului de deschideri a uşilor şi ferestrelor. Ferestrele constituie zone cu pierderi importante de căldură în cadrul clădirilor. De asemenea, apar frecvent punţi termice între ramă şi perete. Dublarea geamurilor poate reduce pierderile cu mai mult de 50%. În concluzie, intervenţia în anvelopa clădirii se face pa baza calculelor tehnico economice, punându-se în balanţă investiţiile necesare şi beneficiile obţinute sub toate aspectele.

3.2.2 Consumul de căldură pentru ventilare Consumul de căldură pentru ventilare asigură încălzirea aerului proaspăt introdus într-o incintă, în vederea înlocuirii unei cote echivalente de aer viciat evacuat în exterior.

În funcţie de cantitatea de noxe prezentă în incintă, regimurile posibile de funcţionare a instalaţiilor de ventilare sunt: în circuit deschis (fară recircularea aerului din interior); în circuit mixt (cu recirculare parţială a aerului din interior); în circuit închis (cu recircularea aerului din interiorul incintei). Principalele elemente de care depinde mărimea consumului de căldură pentru ventilare sunt: elemente geografice şi climaterice : zona geografică în care este amplasată incinta (clădirea),

temperatura exterioară de calcul, direcţia, frecvenţa şi viteza medie a vântului; elemente dependente de natura activităţii, destinaţia incintei şi cantitatea şi gradul de nocivitate

al noxelor emise. Acestea influenţează numărul de schimburi de aer cu exteriorul (frecvenţa), regimurile de funcţionare ale instalaţiei de ventilare şi anume durata zilnică de funcţionare respectiv întreruperile în funcţionare în cursul unei zile precum şi săptămânale (weekend, sărbători legale).

caracteristicile constructive ale incintei: volumul interior, temperatura şi căldura specifică a aerului din interiorul incintei;

caracteristicile tehnico-constructive ale aparatelor de ventilare şi modul de exploatare, gradul de întreţinere şi sistemele de reglare utilizate;

a. Mărimea şi variaţia consumului de căldură pentru ventilare Se calculează cu relaţia:

[kW] (3.13)în care: ns este numărul (frecvenţa) de schimburi, caracteristic destinaţiei încăperii, în schimburi/s; Vi – volumul interior al încăperii ventilate, în m ; ca – căldura specifică a aerului, în kJ/m K; ti,

te – temperatura interioară şi exterioară a aerului, în °C. Valoarea de calcul a consumului de căldură, , se determină pe baza valorilor de calcul ale

lui ns, ti şi te în funcţie de natura activităţilor din incintă. Valorile lui sunt aceleaşi cu cele

aferente încălzirii. Valoarea de calcul se stabileşte în funcţie de mărimea degajărilor nocive

(noxele) din incinta ventilată. pentru incintele cu degajări nocive, procesul de ventilare are un caracter continuu, numărul de schimburi de aer rămânând constant la valoarea de calcul . În

41

acest caz, valoarea de calcul a lui te este aceea considerată ca şi la încălzire . La incintele fără

degajări nocive, unde în cursul zilei procesul de ventilare are un caracter intermitent, temperatura exterioară de calcul pentru ventilare are valori mai ridicate decât .

Deci:- la incintele cu degajări nocive:

(3.14)

- la incintele fără degajări nocive:

[kW] (3.15)

În perioadele scurte de timp în care temperatura exterioară are valori cuprinse între şi

pentru a menţine constantă temperatura se reduce frecvenţa schimbătoarelor de aer . Valoarea

minimă a acestei frecvenţe apare la temperatura exterioară de calcul , fiind dată de:

[schimburi/s] (3.16)

Consumul mediu de căldură pentru ventilare, , se poate calcula cu relaţia:

[kW]

(3.17)în care f1 este un coeficient de corecţie care ţine seama de faptul că temperatura exterioară medie

pe perioada de funcţionare a instalaţiei de ventilare poate fi diferită de valoarea medie

definită prin . Valorile sale depind de şi numărul de schimburi de lucru

ale întreprinderii (pentru °C şi pentru lucrul în 3 schimburi f1 = 0,975...0,625, iar

pentru lucru într-un schimb f1 = 0,950...0,550). Consumul anual de căldură pentru ventilare, Qv este dat de:

[kWh/an] (3.18)

unde: v,zi este durata zilnică de funcţionare a instalaţiei de ventilare, în h/zi; zv – durata anuală a perioadei de ventilare, în zile/an; f2 – coeficient care ţine seama că, în general, instalaţia de ventilare nu funcţionează în zilele de sărbătoare (curent se poate considera f2 = 0,85). Variaţia consumului de căldură pentru ventilare - este determinată de variaţia temperaturii exterioare te, variind liniar cu aceasta. În cazul incintelor fără degajări nocive, la valori te mai coborâte decât , consumul de căldură rămâne constant la valoarea de calcul prin reducerea

numărului de schimburi de aer ns. Valorile zilnice ale consumului de căldură pentru ventilare urmăresc strict variaţiile temperaturii exterioare, cu excepţia perioadelor de întrerupere a ventilării şi a perioadelor în care temperatura exterioară momentană are valori mai mici decât - pentru incintele cu degajări

nocive, sau mai mici decât - pentru cele fără degajări nocive. Aceste variaţii simultane se

explică prin lipsa inerţiei termice a aerului încălzit. Curba clasată anuală a consumului de căldură pentru ventilare are alura asemănătoare celei pentru încălzire în cazul incintelor cu degajări nocive, unde procesul de ventilare este continuu şi dependent numai de temperatura exterioară. Pentru incintele fără degajări nocive, curba clasată anuală a lui qv nu depinde numai de temperatura exterioară, ci şi de regimul intermitent de alimentare cu căldură impus de consumatorii respectivi. Pentru aceste cazuri, curba clasată anuală se stabileşte având la bază, fie valorile efective înregistrate ale lui qv (trasarea curbei clasate prin postcalcul), fie pe baza unei curbe clasate cunoscută pentru consumatori similari. Metodele de reducere a consumului de căldură pentru ventilare, ca şi în cazul consumului de căldură pentru încălzire, se analizează în două situaţii :

42

în faza de concepţie şi proiectare a instalaţiilor consumatoare; în cursul exploatării instalaţiilor deja existente. În ambele ipoteze metodele sunt orientate către anumite categorii de elemente, menţionate anterior. Reducerea consumului de căldură pentru ventilare se poate realiza în principiu prin aceleaşi metode ca şi în cazul încălzirii, la care se adaugă măsuri specifice cum sunt: utilizarea pe cât este posibil a ventilării în circuit închis (şi/sau mixt), în limitele admise de

noxele degajate în interior, reducând astfel consumul de energie electrică aferent; reducerea numărului de schimburi de aer cu exeriorul (în cazul ventilării în circuit deschis), în

concordanţă cu necesităţile locale ale incintei; scurtarea intervalelor de ventilaţie (în cazul în care nu se dispune de sisteme de automatizare,

care să permită pornirea şi oprirea automată, la atingerea anumitor parametri limită); oprirea instalaţiilor de ventilare pe timpul pauzelor, zilelor de weekend şi a sărbătorilor; dotarea instalaţiilor cu sisteme de automatizare; dotarea cu sisteme de reglare automată a temperaturii şi umidităţii aerului; îmbunătăţirea performanţelor tehnice ale aparatelor şi instalaţiilor utilizate; îmbunătăţirea performanţelor în funcţionarea (schimbului de căldură) a bateriilor de încălzire a

aerului, utilizate în centralele de ventilare (ventilare centralizată), precum şi a aerotermelor, în cazul ventilării locale a incintelor (ventilare descentralizată);

recuperarea aerului evacuat din incinta ventilată pentru reducerea cotei de consum de căldură necesar încălzirii aerului proaspăt introdus în bateriile de încălzire;

întreţinerea şi exploatarea corectă a instalaţiilor.

3.2.3. Climatizarea clădirilor (incintelor).

Climatizarea sau condiţionarea clădirilor urmăreşte menţinerea calităţii aerului (temperatură, umiditate, conţinut de praf, substanţe chimice, mirosuri etc.) în anumite limite bine determinate, indiferent de variaţia factorilor meteorologici şi a degajărilor interioare de căldură, umiditate, substanţe chimice etc. O instalaţie de climatizare permite tratarea aerului din clădire prin supunerea la procese multiple, nu neapărat simultane, de încălzire, răcire, umidificare, uscare, filtrare şi înlocuire parţială sau totală a acestuia. În funcţionarea unei astfel de instalaţii apar două regimuri caracteristice. Astfel, la funcţionarea în regim de iarnă, instalaţia de condiţionare asigură încălzirea, umidificarea sau uscarea (după caz), filtrarea şi/sau înlocuirea parţială sau totală a aerului din incintele climatizate. Modul de dimensionare şi de funcţionare al instalaţiilor de climatizare în acest regim este identic cu al instalaţiilor de ventilare, acestea constituind de fapt un caz particular al instalatiilor de climatizare. La funcţionarea în regim de vară, instalaţia de condiţionare asigură răcirea, umidificarea sau uscarea (după caz), filtrarea şi/sau înlocuirea parţială sau totală a aerului din incintele climatizate. O instalaţie care permite tratarea parţială a aerului poartă numele de instalaţie de climatizare parţială a aerului. De exemplu, instalaţiile de ventilare sunt instalaţii de climatizare parţială. Nespecialiştii numesc instalaţia de climatizare parţială care asigură răcirea aerului pe timpul verii (eventual completată cu o umidificare sau o uscare a acestuia) tot instalaţie de climatizare. Bilanţul termic al unei incinte climatizate pe perioada verii permite stabilirea cantităţii de căldură care trebuie extrasă în vederea menţinerii temperaturii interioare la o valoare mai redusă decât cea exterioară :

(3.18)unde qPE, qFE sunt fluxurile termice pătrunse în încăpere prin elementele de construcţie exterioare cu inerţie termică (opace), respective fără inerţie termică (de regulă transparente), q int este fluxul termic pătruns în incintă prin elementelede de construcţie interioare (încăperile învecinate neclimatizate), iar qd este fluxul termic datorat degajărilor interioare de căldură. Fluxurile termice pătrunse în încăpere prin elementele de construcţie exterioare, indiferent dacă sunt sau nu opace, se

43

datorează atât unei temperaturi exterioare mai ridicate decât cea din interiorul incintei, cât şi radiaţiei solare.

Fig.5.1. Fluxurile termice la suprafaţa exterioară a unui elemente de construcţie opac (a), respectiv transparent (b) : qR – radiaţia solară incidentă; qRrfl – radiaţia solară reflectată; qRrfr – radiaţia solară refractată (transmisă prin transparenţă în incintă); qcv – flux termic schimbat de element prin convecţie cu aerul exterior; qPE , qFEc – flux termic transmis prin conducţie prin elementul de construcţie.

Datorită absorbţiei radiaţiei solare, temperatura elementelor de construcţie la suprafaţa exterioară va fi mai ridicată decât temperatura aerului exterior şi, ca urmare, elementul de construcţie va schimba căldură prin convecţie cu aerul exterior. În cazul elementului de construcţie opac, bilanţul termic în regim staţionar la suprafaţa exterioară a acestuia va fi :

(3.19)în care notaţiile folosite sunt cele definite prin fig. 5.2. Fluxul termic datorat radiaţiei solare absorbite de suprafaţa exterioară a elementului de construcţie se poate exprima prin relaţia:

(3.20)unde A este coeficientul de absorbţie a radiaţiei solare de către suprafaţa exterioară a elementului de construcţie, care depinde de natura şi de calitatea materialului din care este realizată suprafaţa, I este intensitatea totală a radiaţiei solare, care include radiaţia directă şi radiaţia difuză, iar S este suprafaţa exterioară a elementului de construcţie. Fluxul termic transmis prin convecţie de suprafaţa exterioară a elementului de construcţie aerului exterior este :

(3.21)în care e este coeficientul de transfer de căldură prin convecţie de la suprafaţa exterioară a elementului de construcţie la aerul exterior, S este suprafaţa exterioară a elementului de construcţie, iar tpe şi te sunt temperatura elementului de construcţie la suprafaţa exterioară şi respectiv temperatura aerului exterior. Transferul global de căldură prin elementul de construcţie respectiv (convecţie exterioară, conducţie şi convecţie interioeră), poate fi exprimat prin intermediul relaţiei :

(3.22)

unde R este rezistenţa termică totală la transferul de căldură prin elementul de construcţie opac considerat, iar ti este temperatura aerului din interiorul incintei. Fluxul termic printr-un element de construcţie opac supus radiaţiei solare este acelaşi cu fluxul termic prin elementul de construcţie respectiv în absenţa radiaţiei solare dacă temperatuta aerului exterior ar avea valoarea :

44

qPE

qR

qcv

qRrfl

qFEc

qR

qcv

qRrfl qRrfr

a. b.

te

tpetpe

te ti ti

(3.23)

Temperatura ts definită prin relaţia anterioară poartă numele de temperatură exterioară

echivalentă sau temperatură a aerului însorit. Termenul tE = reprezintă creşterea valorii

temperaturii exterioare care echivalează efectul radiaţiei solare asupra elementului de construcţie. În cazul elementului de construcţie transparent, bilanţul termic în regim staţionar la suprafaţa exterioară a acestuia este dat de relaţia :

(3.24)în care notaţiile folosite sunt cele definite prin fig. 5.2. Fluxul termic datorat radiaţiei solare absorbite de suprafaţa exterioară a elementului de construcţie se poate exprima prin relaţia:

(3.25)unde notaţiile folosite sunt cele definite în fig. 5.2. Procedând similar ca în cazul elementelor de construcţie opace, se ajunge la relaţia :

(3.26)

cu observaţia că valorile mărimilor R, A şi e care intervin au valori diferite de cele ale elementului de construcţie opac. Fluxul termic transmis printr-un element de construcţie transparent sub forma radiaţiei solare refractate poate fi scris sub forma :

(3.27)în care c este un coeficient subunitar care exprimă gradul de reţinere a radiaţiei solare în incintă, care depinde de tipul elementului de construcţie transparent, de calitatea materialului din care este realizat, de existenţa unor dispozitive de ecranare etc, ID este intensitatea radiaţiei solare directe, Id este intensitatea radiaţiei solare difuze, S este suprafaţa totală a elementului de construcţie transparent, iar Si este suprafaţa elementului de construcţie transparent supusă radiaţiei solare directe, care reprezintă o parte din suprafaţa totală Si S. Fluxul termic total printr-un element de construcţie transparent este :

(3.28)

Pentru elementele de construcţie transparente se poate defini o temperatură exterioară echivalentă printr-o relaţie similară celei definite pentru elementele opace. Valoarea acestei temperaturi exterioare echivalente va fi mai redusă decât cea corespunzătoare elementelor de construcţie opace pentru aceleaşi condiţii de climă (aceeaşi temperatură exterioară şi aceeaşi intensitate a radiaţiei solare totale), lucru explicat prin valori ale coeficientului de absorbţie A mult mai mici în cazul elementelor de construcţie transparente decât în cazul celor opace. În cursul unei zile, atât temperatura exterioară te, cât şi intensitatea radiaţiei solare directe, difuze şi totale sunt variabile. Ca urmare, schimbul de căldură de la exteriorul către interiorul incintelor are loc numai în regim nestaţionar. Astfel, temperatura exterioară te oscilează în cursul

zilei în jurul unei valori medii cu o amplitudine  :

(3.29)

în care s-a notat cu valoarea maximă în cursul zilei a temperaturii exterioare. Intensitatea

radiaţiei solare variază la rândul ei în cursul zilei între valoarea 0 şi o valoare maximă Imax în jurul unei valori medii Imd. Considerând variaţiile zilnice ale temperaturii exterioare şi ale radiaţiei solare perfect simultane în timp şi având în vedere relaţia de definiţie a temperaturii exterioare echivalente ts (temperaturii aerului însorit), se poate determina amplitudinea variaţiei zilnice a acesteia :

45

(3.30)

Dacă se ia în considerare faptul că maximul temperaturii exterioare reale nu este simultan cu

maximul intensităţii radiaţiei solare totale, amplitudinea reală a temperaturii exterioare

echivalente va avea valori mai mici decât cele determinate cu relaţia 5.14. De nesimultaneitatea valorilor maxime ale temperaturii exterioare te şi intensităţii I a radiaţiei solare totale se poate ţine seama folosind relaţia 5.14. corectată cu un coeficient de nesimultaneitate ( 1) :

(3.31)

în care este valoarea maximă a radiaţiei solare totale, independentă de orientarea elementului

de construcţie. Valoarea coeficientului de corecţie este dată de literatura de specialitate şi este funcţie de orientarea elementului de construcţie faţă de punctele cardinale. Nesimultaneitatea mai poate fi considerată pe baza cunoaşterii variaţiei zilnice a temperaturii exterioare te şi a radiaţiei solare totale I. Pentru fiecare oră „i” din zi, cunoscând valorile momentane te,i şi Ii, se determină valoarea temperaturii exterioare echivalente respective :

(3.32)

din şirul valorilor (i=1…24), se determină valoarea maximă :

, i=1…24 (3.33)

Pentru valorile şi Imd (valori date de asemenea de standarde), se determină valoarea

temperaturii exterioare echivalente medii zilnice .

Amplitudinea variaţiei temperaturii exterioare echivalente va fi :

(3.34)

Standardele indică valori ale radiaţiei solare diferenţiate după orientarea elementului de construcţie faţă de punctele cardinale, ca urmare şi amplitudinile temperaturii exterioare echivalente calculate cu relaţia 5.18. vor ţine seama de orientarea elementului de construcţie. În regimul nestaţionar, datorat modificării temperaturii exterioare echivalente, fluxul termic maxim prin elementele de construcţie opace, cu masivitate termică, va fi :

(3.35)

unde, în afara notaţiilor definite anterior, s-a mai notat cu coeficientul de amortizare a fluxului termic pătruns în incintă ( ) iar cu i coeficientul de transfer de căldură prin convecţie la interiorul elementelor de construcţie. În cazul elementelor de construcţie transparente, fără inerţie termică, în regim nestaţionar, fluxul termic maxim se determină prin relaţia :

(3.36)

în care, în afara notaţiilor definite anterior, m reprezintă coeficientul de acumulare a fluxului termic radiant în elementele de delimitare interioară a incintei. Conform celor prezentate în paragraful anterior, indiferent de tipul elementului de construcţie (opac sau transparent) folosit la realizarea unei incinte, aporturile de căldură din exterior către aceasta depind de temperatura interioară tI şi de parametrii climatici exteriori (temperatura exterioară momentană te, temperatura exterioară medie zilnică , amplitudinea oscilaţiei zilnice a

temperaturii exterioare şi intensitatea radiaţiei solare directe ID şi difuze Id.

46

Spre deosebire de cazul încălzirii incintelor, unde pentru temperatura interioară ti există SR 1907/2, în cazul climatizării nu există o normă specifică sau un standard care să recomande o anumită valoare. Literatura de specialitate recomandă pentru temperatura interioară de dimensionare a instalaţiilor de climatizare o valoare cu circa zece grade mai mare decât temperatura maximă zilnică a aerului exterior în luna considerată caracteristică pentru dimensionarea instalaţiei de climatizare. Conform SR 6648/2, în marea majoritate a cazurilor, aceasta este luna iulie. În cazul particular al unor incinte industriale, temepratura interioară se alege pe considerente tehnologice impuse de desfăşurarea procesului de producţie. Conform standardului românesc SR 6648/2, parametrii climatici exteriori pentru care se dimensionează instalaţiile de climatizere sunt cei corespunzători lunii iulie. În cazul particular al climatizării unor incinte în care în luna iulie nu au loc activităţi (şcoli, universităţi, teatre etc.), se pot adopta ca valori de dimensionare valorile parametrilor climatici ai lunii iunie, sau după caz ai altei luni, cu condiţia ca valoarea aporturilor de căldură în incintă să fie cea mai mare. Temperatura exterioară medie zilnică este dată de standardul respectiv în funcţie de localitatea în care este amplasată incinta climatizată şi de gradul de asigurare dorit. Prin grad de asigurare se înţelege perioada de timp, exprimată în procente, în care temperatura exterioară nu depăşeşte valoarea indicată. Practic, gradul de asigurare indică perioada de timp, exprimată în procente, în care instalaţia de climatizare poate asigura menţinerea temperaturii interioare considerate la dimensionare. Gradul de asigurare dorit se alege în funcţie de importanţa (tipul) incintei climatizate. Conform SR 6648/1, în România, incintele climatizate se pot încadra în patru categorii, şi anume:- categoria I cu gradul de asigurare 98 %, cuprinzând clădiri în care se produc sau se ansamblează piese sau aparate de foarte mare precizie, cu toleranţe foarte mici, executate în cadrul unor procese tehnologice care nu pot fi întrerupte şi care pot începe în orice moment al anului;- categoria II cu gradul de asigurare 95 %, cuprinzând clădiri în care se produc sau se ansamblează piese sau aparate de foarte mare precizie, cu toleranţe foarte mici, executate în cadrul unor procese tehnologice care pot fi întrerupte, clădiri social – culturale de importanţă naţională, clădiri în care desfaşurarea proceselor tehnologice impune condiţii stricte de temperatură şi umiditate;- categoria III cu grad de asigurare 90 %, cuprinzând clădiri social – culturale de importanţă judeţeană sau municipală (săli de operaţie, de concert, de teatru, hoteluri de lux), laboratoare şi clădiri în care desfaşurarea proceselor tehnologice nu este influenţată de diferenţe de temperatură de cca. 1…3 grd..;- categoria IV cu gradul de asigurare 80 %, cuprinzând clădiri social – culturale de mică importanţă (hoteluri obişnuite, săli de cinematograf, săli de curs), clădiri cu durată mică de folosire în lunile iulie şi august, laboratoare şi clădiri în care desfaşurarea proceselor tehnologice nu este influenţată de diferenţe de temperatură de cca. 4…5 grd.. Amplitudinea oscilaţiei zilnice a temperaturii exterioare reale este dată de standardul SR 6648/2 în funcţie numai de localitatea în care este amplasată incinta climatizată. Temperatura exterioară momentană folosită la determinarea amplitudinii de variaţie a temperaturii exterioare echivalente se calculeazăcu relaţia :

(3.37)

în care c este un coeficient care ţine cont de abaterea temperaturii exterioare momentane faţă de valoarea medie zilnică (-1 c 1). Valoarea acestui coeficient este dată de SR 6648/2 în funcţie numai de ora din zi. Intensitatea momentană a radiaţiei solare directe ID folosită la determinarea amplitudinii temperaturii echivalente se detrmină cu relaţia :

(3.38)unde ID0 este intensitatea momentană a radiaţiei solare directe indicată de standardul 6648/2 în funcţie de orientarea suprafeţei elementului de construcţie şi de ora din zi; a1 este un coeficient de corecţie subunitar, în funcţie de starea atmosferei în locul de amplasare a incintei climatizate), a2 este un coeficient de corecţie supraunitar, în funcţie de altitudinea de amplasare a incintei

47

climatizate iar este unghiul de incidenţă a radiaţiei solare cu normala pe elementul de construcţie. Intensitatea momentană a radiaţiei solare difuze Id folosită la determinarea amplitudinii temperaturii echivalente este dată de standardul SR 6648/2 în funcţie de ora din zi şi indiferent de orientarea suprafeţei elementului de construcţie. Intensităţile medii ale radiaţiei solare directe şi difuze sunt valori determinate prin

măsurători multianuale de către INMH pentru un anumit amplasament. Intensitatea medie a radiaţiei solare totale se determină cu relaţia :

(3.39)

unde a1, a2 şi au semnificaţiile definite anterior. Modul concret de dimensionare al instalaţiilor de climatizare este prezentat în standardul SR 6648/1. Relaţiile de calcul au la bază metodologia de principiu pentru un singur element de construcţie şi sunt obţinute prin însumarea efectelor tuturor elementelor de construcţie care mărginesc incinta climatizată. Datorită necesităţii luării în consideraţie a regimurilor nestaţionare şi a influenţei radiaţiei solare, calculele sunt cu mult mai laborioase decât cele necesare stabilirii necesarului de căldură pentru încălzirea aceleiaşi incinte, intervenind mult mai mulţi factori care terbuie calculaţi. Din acest motiv, metodologia standardizată de determinare a aporturilor de cădură într-o incinta climatizată se aplică în practică doar la dimensionarea instalaţiilor de climatizare încadrate în categoriile I şi II. Dimensionarea instalaţiilor de climatizare încadrate în categoriile III şi IV se face pe baza indicilor specifici:

(3.40)

în care este aportul specific de căldură din exterior rezultat din exploatare unor instalaţii de climatizare similare, iar Vi este volumul interior al incintei climatizate. Măsurile de reducere a aporturilor de căldură prin elementele de construcţie opace (cu inerţie termică) constau în :- creşterea rezistenţei termice a elementelor de construcţie, măsura identică cu cea aplicată pentru reducerea necesarului de căldură pentru încălzire;- realizarea unor suprafeţe exterioare ale elementelor de construcţie opace cu valori reduse ale coeficientului de absorbţie, având ca efect reducerea radiaţiei solare refractate, efect care se poate obţine fie prin placarea corespunzătoare a elementelor de construcţie, fie prin vopsirea lor la exterior în culori metalice sau deschise. Măsurile de reducere a aporturilor de căldură prin elementele de construcţie transparente (fără inerţie termică) constau în :- creşterea rezistenţei termice „R” a elementelor de construcţie transparente ;- folosirea unor ferestre având valori reduse ale coeficientului de reţinere a radiaţiei solare (folosirea de ferestre duble, cu geamuri groase sau din sticlă absorbantă sau reflectantă, folosirea dispozitivelor de ecranare amplasate pe cât posibil la exterior sau între geamuri);- o concepţie arhitectonică care să conducă la valori reduse ale suprafeţelor elementelor de construcţie transparente supuse radiaţiei solare directe;- reducerea pe cât posibil a suprafeţei totale a elementelor de construcţie transparente. Această ultimă măsură este în contradicţie cu folosirea iluminării naturale cât mai mult posibil, motiv pentru care marimea suprafeţei se stabileşte în urma unui compromis dintre realizarea unei iluminări naturale corespunzătoare şi reducerea aporturilor, respectiv a pierderior de căldură din/în exteriorul clădirii.

3.2.4 Consumul de căldură pentru prepararea apei calde

Mărimea acestui tip de consum de căldură depinde în primul rând de natura consumatorului, de gradul de dotare cu instalaţii sanitare şi de tipul acestora. Tipul consumului impune durata zilnică

48

de alimentare cu apă caldă precum şi modul de variaţie a cererii în cursul unei zile şi în cursul săptămânii. Temperatura apei reci din reţeaua de apă potabilă, utilizată pentru prepararea apei calde de consum, precum şi temperatura apei calde preparate, influenţează în mod direct mărimea consumului şi modul de variaţie al acestuia. Caracteristicile tehnico-constructive ale instalaţiilor utilizate pentru prepararea apei calde (concepţia punctului termic), modul de exploatare, întreţinere şi reglare pot influenţa la rândul lor mărimea şi modul de variaţie al consumului.

a. Mărimea şi variaţia consumului de căldură pentru prepararea apei calde

Mărimea consumului de căldură pentru alimentarea cu apă caldă, se determină pe baza consumului de apă caldă Ga şi a diferenţei între temperatura apei calde furnizată consumatorului tac

şi aceea a apei reci tar care urmează a fi încălzită: [kW] (3.41)

pentru: Ga, în kg/s; ca – căldura specifică a apei, în kJ/(kg°C); tac şi tar, în °C. Valoarea de calcul a debitului de căldură necesar alimentării cu apă caldă se determină cu relaţia:

[kW] (3.42)

Debitul de calcul se stabileşte în funcţie de natura consumatorului, gradul de dotare cu

instalaţii sanitare şi tipul acestora, conform normelor standardizate. În cazul întreprinderilor industriale, stabilirea valorii de calcul a consumului de apă caldă pentru nevoile menajere şi industriale necesită întocmirea cronogramei de consum. Aceasta cuprinde desfăşurarea în timp a consumurilor de apă caldă, pe baza ei stabilindu-se consumul maxim şi durata sa. La întreprinderile cu un singur schimb, consumul de apă caldă pentru duşuri nu se suprapune peste cel pentru procesele tehnologice, apărând după terminarea lucrului. Pentru întreprinderile cu două sau trei schimburi, la care nu există pauze între schimburi, consumul maxim de apă caldă va rezulta din însumarea consumului pentru nevoile tehnologice şi al celui pentru duşuri. În vederea reducerii acestei valori trebuie făcută o decalare între cele două consumuri de apă caldă. Temperatura de calcul a apei calde este = 50°C şi nu trebuie să depăşească 60-65°C pentru

a nu se produce pericolul de opărire, pentru reducerea depunerilor de piatră şi pentru a nu se accentua fenomenele de coroziune a instalaţiilor. Pentru apa rece, în mod convenţional, se poate lua = 10°C.

b. Variaţia consumului de căldură pentru prepararea apei calde - prezintă o mare diversitate de forme. Deoarece alura sa influenţează dimensionarea instalaţiei de preparare a apei calde, se alege o variaţie convenţională, considerată pentru ziua cu cel mai mare consum. Curba clasată anuală a consumului de căldură pentru prepararea apei calde se stabileşte pe baza debitelor de căldură medii zilnice. Alura sa este mult mai aplatisată decât în cazul încălzirii sau ventilării (fig.3.11.), având valori a 1,3...1,5.

49

0 [h/an]

4000

8000

100

[%]mdaq

Durata anuală a necesarului de căldură, sub formă de apă caldă, depinde de natura consumului şi durata sa zilnică, fiind dată de:

[h/an] (3.21)unde: rev este durata perioadei de revizie şi reparaţii a instalaţiilor (20-30 zile/an), în h/an; înt – durata perioadelor de întrerupere zilnică a alimentării.

c. Metodele de reducere a consumului de căldură pentru prepararea apei calde vizează principalele elemente menţionate anterior: optimizarea programului (orarului) de funcţionare a instalaţiilor de apă caldă; utilizarea de aparate economice (ex. dispersoare de duş); contorizarea consumului de apă caldă la consumatori; utilizarea acumulatoarelor de căldură; reducerea temperaturii de stocare a apei la 50oC; întreţinerea şi exploatarea corectă a instalaţiilor de preparare a apei calde; curăţarea periodică a suprafeţelor de schimb de căldură, pentru menţinerea în timp a

performanţelor; limitarea temperaturii de calcul a apei calde la 50oC, pentru reducerea depunerilor în instalaţii

şi pentru a nu accentua fenomenele de coroziune a instalaţiilor; sisteme de recirculare a apei calde; izolarea optimă a conductelor de distribuţie şi a rezervoarelor de stocare, precum şi întreţinerea

în timp a acesteia; utilizarea sistemelor de măsurare şi reglare automată. În cazul întreprinderilor industriale, apar caracteristici suplimentare ale consumului de căldură pentru prepararea apei calde, care impun măsuri suplimentare pentru reducerea acestuia: decalarea în timp a consumului de apă caldă sanitară faţă de consumul tehnologic de apă caldă

sau fierbinte, aspect care trebuie să fie avut în vedere la dimensionarea optimă a instalaţiilor de producere, transport şi dstribuţie a apei calde;

desfăşurarea în timp a consumurilor în cursul zilei de lucru, pe baza acesteia obţinându-se reducerea valorii maxime şi a duratei consumului.

recuperarea resurselor energetice secundare şi utilizarea resurselor regenerabile (energie solară, biomasă).

3.3 Consumul de căldură tehnologic

Are drept scop asigurarea desfăşurării proceselor tehnologice care pot fi- procese de acţionare a maşinilor unelte (ciocane, prese, forje, turbopompe, compresoare, suflante etc.) unde este necesar un potenţial termic mediu al procesului între 200-300°C, asigurat, de regulă, sub formă de abur saturat la presiunea de 8-10 bar sau supraîncălzit de la 250°C până la 350°C;- procese de încălzire sau răcire a diferitelor substanţe: distilare, uscare, vaporizare, fierbere etc. În cadrul acestor procese au loc variaţii ale temperaturii agentului termic, iar uneori şi a stării de agregare. Acestea necesită căldură cu potenţial termic mediu între 120-160°C, pentru care se poate utiliza aburul, apa sau aerul fierbinte;

Fig.3.11. Cura clasată a debitelor de căldură medii zilnice pentru alimentarea cu apă caldă

50

- procesele de înaltă temperatură care se desfăşoară între 500-1200°C, necesitând, în general, căldura dezvoltată prin arderea combustibililor sau obţinută prin utilizarea energiei electrice (procesele electrotermice). Excluzând procesele de înaltă temperatură, necesarul de căldură tehnologic al tuturor celorlalte categorii de procese se caracterizează prin :- o mare diversitate a nivelelor termice pentru desfăşurarea proceselor, ceea ce conduce la o mare diversitate a agenţilor termici utilizaţi (abur, apă fierbinte sau căldură, aer cald, agenţi de răcire etc.) şi parametrii ai acestora – cea mai mare parte a consumului fiind sub formă de abur şi apă caldă;- mărimea necesarului de căldură nu depinde de condiţiile climaterice exterioare, ci numai de natura şi modul de desfăşurare în timp a procesului tehnologic. Durata de utilizare a cererii maxime este în general mare şi depinde de caracteristicile ramurii industriale căreia îi aparţine procesul tehnologic, precum şi de numărul de schimburi şi modul de organizare a activităţii în cadrul întreprinderii industriale. De asemenea, agregatele industriale consumatoare de căldură sunt foarte diferite, în funcţie de construcţia, destinaţia tehnologică şi regimurile de utilizare. În funcţie de considerentele amintite, clasificarea aparatelor industriale consumatoare de căldură se poate face : în funcţie de natura procesului tehnologic la care participă: aparate în care are loc variaţia

regimului termic şi aparate în care are loc modificarea stării de agregare; în funcţie de modul în care are loc transmisia căldurii: aparate consumatoare în care transmisia

căldurii se face prin suprafeţe de schimb de căldură şi cu amestec; în funcţie de regimul de funcţionare: aparate cu acţiune continuă şi aparate cu acţiune

intermitentă.

a. Mărimea şi variaţia consumului de căldură tehnologic

Se stabileşte pentru fiecare proces (aparat consumator) în funcţie de regimul caracteristic de consum. Consumul maxim de căldură corespunde, în general, puterii nominale a aparatului

consumator . Pentru un grup de consumatori cu regimuri diferite consumul maxim însumat

este:

[kW] (3.43),

unde: i şi reprezintă coeficienţii de simultaneitate ai consumurilor maxime pentru cei (i=1,...,n)

consumatori, respectiv coeficientul global de simultaneitate.

Valorile lui i reprezintă raportul între mărimea participaţiei fiecărui consumator la valoarea

maximă totală şi valoarea maximă a fiecărui consumator în parte :

(3.44)

Pentru un grup de consumatori relaţia (3.43) devine:

[kW] (3.45),

în care reprezintă valorile consumurilor componente care însumate, la momentul

respectiv, dau valoarea totală maximă. În cazul a n consumatori identici şi simultani, = const. şi

i = 1, rezultă:

[kW] (3.46)

51

Consumul mediu de căldură, , al unui grup de consumatori este egal cu suma

valorilor medii ale consumurilor de căldură pentru aceşti consumatori:

[kW] (3.47),

cu condiţia ca aceste valori medii să fie calculate avându-se în vedere aceeaşi perioadă de timp. Consumul anual de căldură, , pentru un consumator se poate determina prin postcalcul

sau antecalcul. Prin postcalcul, reprezintă suma valorilor momentane qt ale consumului de

căldură respectiv:

[kJ/an] (3.48)

unde t este durata anuală a consumului, în s/an. Determinarea prin antecalcul a lui se poate face cu relaţia:

[kJ/an] (3.49)

în care: t este durata anuală reală de funcţionare a consumatorului, în s/an; - durata anuală de

utilizare a necesarului maxim de căldură, în s/an. Valorile t şi se aleg pe baze statistice pentru

consumatori asemănători ca tip şi regimuri de funcţionare.

b. Variaţia consumului de căldură tehnologic - este caracteristică fiecărui proces de consum, în funcţie de natura şi desfăşurarea în timp a sa. De aceea, curbele de variaţie sunt foarte diferite. Alura acestora este caracterizată de gradul de neuniformitate t sau aplatisare t, calculate pentru perioada de timp de referinţă (orară, zilnică, lunară, schimb, şarje etc.):

şi (3.50)

unde se referă la aceeaşi perioadă de timp pentru care se calculează t sau t.

Pentru marea majoritate a consumatorilor tehnologici cu consumuri continue, valorile zilnice =1,11...1,25. În cazul consumurilor cu procese ciclice de consum sau cu funcţionarea

într-un schimb, 1,3...1,6.

c. Metodele de reducere a consumului de căldură tehnologic vizează două direcţii principale: utilizarea finală a căldurii la consumatori; celelalte componente ale sistemului energetic industrial, inclusiv interconexiunile dintre ele. În cele ce urmează vor fi abordate metodele aferente primei categorii. În funcţie de problemele pe care le vizează, metodele de reducere a consumlui de căldură industrial, pot fi grupate în pachete de măsuri. Principalele aspecte abordabile cu efecte importante la nivelul optimizării consumurilor industriale sunt: adoptarea unor tehnologii performante în realizarea aparatelor consumatoare de căldură, dimensionarea tehnico-economică a acestora, în corelaţie cu ansamblul sistemului industrial, conduce la economii energetice importante. Efectele sunt considerabile, dacă încă din faza de proiectare se alege corect tipul de agent termic şi parametrii acestuia. Aceste elemente au o importanţă deosebită la reducerea pierderilor de căldură în cadrul verigii de utilizare finală a energiei. Alegerea corectă (pe baza unui calcul tehnico-economic) a naturii şi parametrilor optimi ai agentului termic la consumator, se face în corelaţie cu natura şi parametrii agentului termic de transport. Creşterea randamentelor de utilizare a energiei în cadrul agregatelor consumatoare precum şi modul de încărcare a acestora se face în concordanţă cu tehnologiile adoptate.

52

Între măsurile care vizează mărimea componentelor consumului tehnologic de căldură este şi stabilirea valorilor reale ale cererii nete de energie utilă ale proceselor tehnologice. O importanţă deosebită în reducerea consumului de căldură tehnologic a unei întreprinderi industriale o are decalarea valorilor maxime ale consumurilor componente. Aceasta depinde de natura şi modul de desfăşuarre a proceselor tehnologice consumatoare de căldură, precum şi de posibilităţile tehnice de decalare în cursul zilei ale vârfurilor respective de consum. Alte metode de optimizare a consumului de căldură tehnologic, deşi nu vizează în mod direct instalaţiile tehnologice consumatoare, au o importanţă deosebită în reducerea consumului. Ele constau în alegerea formei optime de energie, în îmbunătăţirea randamentelor de conversie şi de transport în subsistemele anterioare consumului, în creşterea randamentelor de producere, în diminuarea pierderilor datorate necorelării regimurilor de livrare cu cele ale cererii de căldură. Adoptarea unor soluţii judicioase de recuperare a resurselor energetice secundare în interiorul conturului de bilanţ conduce la reducerea consumului de resurse primare. În concluzie, se poate afirma că reducerea consumului de căldură tehnologic presupune adoptarea unor tehnologii performante atât din punct de vedere tehnologic şi energetic, dar şi din punct de vedere al efectului asupra mediului. Reducerea consumului industrial de energie, în special a celui sub formă de căldură, influenţează în mod direct şi indirect mediul ambiant: în mod direct prin emisiile de căldură şi poluanţi în aer, apă şi sol, ca rezultat al desfăşurării

proceselor industriale; în mod indirect prin contribuţia la epuizarea unor resurse naturale energetice practic

neregenerabile.

3.4 Consumul total de căldură al SEI

Pe ansamblul SEI consumul total de căldură reprezintă suma consumurilor de căldură de orice fel ale acestuia. Mărimea consumurilor de căldură al SEI se stabileşte ţinându-se seama de simultaneitatea consumurilor, de căldură componente atât din punct de vedere sezonier, cât şi al momentului considerat. Cunoaşterea cât mai exactă a valorilor reale ale consumului total de căldură la nivelul SEI, în diversele regimuri caracteristice de consum, are o importanţă deosebită: supraevaluarea sau subevaluarea acestor valori poate conduce la supradimensionarea sau subdimensionarea instalaţiilor de producere a căldurii şi a reţelelor care asigură transportul agenţilor termici respectivi. În cazul supradimensionării trebuie avut în vedere că aceasta implică investiţii suplimentare inutile, dar şi regimuri neeconomice de funcţionare a instalaţiilor respective (funcţionează în regim de durată la sarcini parţiale reduse). De asemenea, valorile caracteristice ale consumului de căldură pe ansamblul SEI trebuie stabilite pe tipuri de agenţi termici şi parametrii ai acestora. Aceasta va influenţa capacitatea sursei de căldură pe tipuri de instalaţii şi modul de realizare şi dimensionare a reţelei termice de transport şi distribuţie.Determinarea sarcinii termice industriale totale se face utilizând relaţiile: valoarea de calcul:

qindc = qi

c + qvc + qa

mdc + Si qt,ic + qrt

c; (3.51) valoarea anuală a consumului;

Qinda = Qi

a + Qva + Qa

a + S Qt,ia + Qrt

a; (3.52)unde : qi

c , Qia sunt valorile de calcul, respectiv anuale ale necesarului de căldură pentru încălzire;

qvc , Qv

a - valorile de calcul, respectiv anuale ale necesarului de căldură pentru ventilare; qac , Qa

a - valorile de calcul, respectiv anuale ale necesarului de apă caldă; qt,i

c , Qt, ia - valorile de calcul,

respectiv anuale ale necesarului tehnologic de căldură de tip “i” ; i – coeficientul de simultaneitate a consumului tehnologic de căldură de tip “i”; qrt

c, Qrta – pierderile de căldură

momentane de calcul, respectiv anuale, la transportul căldurii.

53

Măsurile de reducere a consumului de căldură al SEI vizează principalele componente ale acestuia şi au fost trecute în revistă când s-au detaliat consumurile de căldură componente.

54

4. ALEGEREA FORMEI DE ENERGIE, A NATURII ŞI A PARAMETRILOR AGENTULUI TERMIC ÎN PROCESELE DE CONSUM FINAL.

4.1 Alegerea formei de energie

În perimetrul unui consumator final complex, aşa cum este SEI, se întâlnesc consumuri finale de energie sub formă de :- energie electrică;- energie mecanică;- căldură;- frig;- aer comprimat;- combustibil. Problema alegerii formei de energie pentru procesele de consum apare numai în anumite situaţii, atunci când natura procesului de consum final permite mai multe alternative. Ea apare în general în fazele de concepţie şi de proiectare, dar mai poate fi întâlnită şi atunci când o instalaţie existentă, având caracteristicile unui consumator complex, trebuie să se modifice, să se modernizeze sau să se reabiliteze. Practica arată că problema alegerii formei de energie apare în trei cazuri :- maşini rotative şi maşini unelte care necesită antrenare;- procese şi instalaţii diverse care necesită încălzire;- procese şi instalaţii diverse care necesită răcire sau refrigerare. Alegerea uneia dintre alternativele posibile din punct de vedere tehnic trebuie să ia în consideraţie mai multe aspecte. În primul rând este considerată natura procesului de consum final şi modul de desfăşurare a activităţii respective (continuu, discontinuu, ciclic, etc). Viteza şi amplitudinea variaţiei cererii de energie care decurg din natura şi modul de desfăşurare a procesului pot să excludă din start anumite soluţii sau variante de alimentare cu energie. În al doilea rând, forma de energie considerată convenabilă de către proiectant trebuie să fie şi accesibilă. Aceasta presupune ca în interiorul sau în apropierea amplasamentului consumatorului final să existe fie o sursă de energie, fie o reţea de distribuţie a acesteia. Natura şi potenţialul eventualelor resurse energetice secundare disponibile în interiorul sau în apropierea amplasamentului pot influenţa de asemenea alegerea formei de energie consumate. În al treilea rând trebuie considerate restricţiile legate de mediul înconjurător din zona amplasamentului consumatorului final sub aspectul integrării consumatorului final respectiv în ansamblul din care face parte, sub aspectul cerinţelor privind compoziţia şi calitatea atmosferei, sub aspectul siguranţei personalului de exploatare şi întreţinere, etc. În al patrulea dar cu siguranţă nu în ultimul rând trebuie avute în vedere costurile de orice fel asociate unei anumite soluţii de alimentare cu energie (costuri de investiţii, costuri de exploatare, chirii, etc), care de cele mai multe ori au importanţa cea mai mare. Pentru procesele consumatoare de lucru mecanic, cunoscute şi sub denumirea de procese de forţă, se utilizează aburul, aerul comprimat sau alte gaze sub presiune. În aceste cazuri, natura şi parametrii agentului purtător care transportă energia potenţială de la locul de producere la locul de consum final sunt impuse atât de proces cât şi de tipul aparatului sau agregatului consumator, corelate şi cu mărimea lucrului mecanic sau puterii necesare. În cazul maşinilor rotative (pompe, compresoare, ventilatoare) şi al maşinilor unelte, care în principiu pot fi antrenate fie cu motoare electrice fie cu motoare termice (turbine cu abur, turbine cu gaze, motoare cu ardere internă). Comparaţia între soluţiile tehnic posibile se face cu ajutorul unui indicator de performanţă economică convenabil.

55

Considerând că cererea de energie a consumatorului final este definită cu ajutorul a două mărimi, puterea maximă Pmax şi durata de utilizare a acesteia u şi că fiecare dintre cele două soluţii de antrenare este definită de câte un randament global, e şi respectiv t, şi de câte o investiţie specifică totală, ie şi respectiv it, comparaţia economică între cele două variante se poate face pe baza cheltuielilor totale actualizate. Conform celor arătate în capitolul 2, CTA = Ia + Ctdaa. Ia reprezintă investiţia totală actualizată, Ct reprezintă cheltuielile totale anuale, aceleaşi în fiecare an din perioada de activitate a consumatorului final, iar daa reprezintă durata de activitate actualizată a motorului de antrenare. Considerând că Ct = Cv + Cf şi că în categoria cheltuielilor variabile Cv intră numai cheltuielile cu energia consumată de motor, restul cheltuielilor anuale convenţional fixe (Cf) va putea fi exprimat ca o cotă x din investiţia totală. În acest fel, fiecare dintre soluţii va fi caracterizată printr-o valoare a acestei cote, xe şi respectiv xt. Diferenţa între cheltuielile totale actualizate pentru fiecare dintre cele două soluţii poate fi exprimată în valoare absolută sau în valoare relativă, raportată la puterea maximă cerută de consumator : CTA = CTAt - CTAe = Pmax(it - ie + daa(xtit - xeie) + daau(pb/t - pe/e) = Pmax Pentru aplicaţia numerică se vor considera următoarele valori : it = 1000 USD/MW, ie = 300 USD/MW, t = 0,25, e = 0,8, pb = 12 USD/MWh, pe = 40 USD/MWh, xt = 0,04, xe = 0,02, u = 1500 ore/an, daa = 5 ani. Rezultă = -14120 USD/MW, ceea ce semnifică faptul că, în cazul aplicaţiei numerice, varianta cu motor termic este mai eficientă având cheltuielile totale actualizate mai mici.

4.2 Alegerea naturii şi parametrilor agenţilor termici purtători

Alimentarea cu energie termică a unui consumator final presupune întotdeauna asigurarea unui anumit debit de căldură la un anumit nivel termic, ambele mărimi fiind impuse de natura şi modul de desfăşurare a procesului, precum şi de caracteristicile aparatului consumator. Debitul de căldură respectiv poate fi generat prin intermediul energiei electrice direct la locul de consum sau poate fi generat prin arderea unui combustibil. La rândul lui, combustibilul poate fi ars direct la locul de consum final sau într-o centrală termică, de unde este transportat până la consumatorul final prin intermediul unui agent termic purtător. Recurgerea la energie electrică pentru alimentarea cu căldură este o soluţie justificată în special în cazurile în care aceasta este generată în CHE sau CNE, în ultimă instanţă mărimea facturii energetice fiind determinantă pentru alegerea unei astfel de soluţii. Varianta alimentării cu căldura rezultată prin arderea unui combustibil fosil este cea mai des întâlnită în practică. Arderea combustibilului direct la locul de consum final este o soluţie mai puţin utilizată, astfel încât de cele mai multe ori consumatorul este alimentat cu căldura prin intermediul unui agent termic purtător (vector caloric). Pentru procesele de încălzire sau răcire natura şi parametrii agenţilor termici de transport depind în primul rând de regimul termic impus la aparatul consumator, regim exprimat prin intermediul temperaturii maxime t1. Din acest punct de vedere, procesele de consum se pot împărţi în mod convenţional în următoarele categorii:- de joasă temperatură, cu t1 < 100°C;- de medie temperatură, cu 100 < t1 200°C;- de înaltă temperatură, cu t1 > 200°C. În primul rând agentul termic trebuie să fie un fluid (lichid sau gaz), care să poată circula prin conducte sau canale. În majoritatea proceselor de încălzire, agenţii termici utilizaţi sunt apa, aburul, gazele de ardere şi aerul. În situaţii mai deosebite se poate recurge la fluide organice. Alegerea naturii şi parametrilor unui agent termic are la bază calcule tehnico-economice comparative, care să ţină seama de ansamblul sistemului de alimentare cu căldură. Rezultatul acestor calcule este influenţat de caracteristicile constructive şi de funcţionare ale aparatelor consumatoare, precum şi de aspectele de natură energetică ale sistemului de alimentare cu căldură.

56

Compara'ia economică porneşte de la următoarele aspecte. Debitul de căldură sau puterea termică transportată de un agent termic poate fi exprimată cu ajutorul relaţiei :

Q = C1d2wh (4.1) În relaţia de mai sus C1 este o constantă, d este diametrul conductei prin care circulă agentul termic, w este viteza acestuia, este densitatea sa iar h este diferenţa de entalpie specifică. Puterea consumată pentru circularea (pomparea, ventilarea, etc) agentului termic prin sistemul de conducte (exceptând deci pierderile de sarcină la sursă şi în aparatul consumator) poate fi exprimată cu ajutorul relaţiei :

P = C2dlw3 (4.2) În această relaţie l reprezintă lungimea traseului conductelor, iar C2 este o constantă. Investiţia în sistemul care asigură alimentarea cu căldură al consumatorului final este estimată printr-o relaţie de forma :

I = C3pd2l + C4 (4.3) În această relaţie p este presiunea interioară iar C3 şi C4 două constante. Aburul cedează la consumator căldura sa latentă şi condensează. Celelalte fluide susceptibile să fie utilizate ca agenţi termici cedează numai o parte din căldura lor sensibilă, proporţională cu căldura specifică volumică şi cu diferenţa de temperatură. În afara capacităţii specifice de transport, în alegerea substanţei cu rol de acumulator de căldură trebuie luate în considerare şi proprietăţi ca densitatea, conductivitatea termică, vâscozitatea, presiunea de vapori, coeficientul de dilatare, agresivitatea chimică, stabilitatea termică, toxicitatea, inflamabilitatea, explozivitatea şi nu în ultimul rând costul acelei substanţe. Aceşti factori determină intensitatea transferului de căldură, energia consumată pentru pompare, durata de viată şi în final costurile de investiţie, de operare şi de întreţinere. O comparaţie între utilizarea aburului şi a apei fierbinţi are în vedere atât aspectele tehnice cât şi pe cele economice. Printre aspectele tehnice, comparaţia ia în considerare efectul returnării sau nereturnării agentului termic la sursa de căldură (CT, CET, etc). Nereturnarea parţială sau integrală necesită complectarea la sursa de căldură cu un debit egal de apă de adaos, fapt care presupune disponibilitatea unei capacităţi corespunzătoare de tratare chimică a agentului termic de adaus până la nivelul impus de calitatea apei de alimentare a cazanelor. Ca urmare, utilizarea ca agent termic a aburului, care se impurifică mai uşor decât apa fierbinte, conduce la un consum suplimentar de apă de adaos şi mărirea corespunzătoare a capacităţii instalaţiilor de tratare chimică a acesteia. Complexitatea problemelor de exploatare ale sistemelor de alimentare centralizată cu căldură constitue un alt aspect al comparaţiei. În cazul utilizării aburului ca agent termic, sistemele sunt mai complicate şi necesită un personal de exploatare şi de întreţinere cu pregătire superioară. Reglarea cantităţii de căldură livrată consumatorilor este mai uşor de realizat în mod centralizat în cazul aburului. Transportul şi distribuţia la distanţă a apei fierbinţi se face cu ajutorul pompelor de circulaţie, care permit atingerea unor distanţe de ordinul zecilor de kilometri. În cazul aburului, distanţele de transport sunt limitate la ordinul kilometrilor, datorită presiunii iniţiale mari pe care trebuie să o aibă la sursă şi a posibilităţii condensării lui pe traseu până la consumator. Având în vedere toate aceste aspecte tehnice, rezultă că alegerea între apă fierbinte şi abur trebuie să ţină seama de condiţiile concrete impuse de consumatori şi de cele determinate de eficienţa energetică de ansamblu a sistemului de alimentare cu căldură. Analiza economică comparativă urmăreşte să pună în evidenţă cantitatea de căldură şi de energie electrică (în cazul CET) livrată de sursa de căldură în funcţie de natura agentului termic (abur sau apă fierbinte). În ambele variante comparate efectele utile sunt aceleaşi. În general, concluzia comparaţiei energetice este aceea că apa fierbinte conduce la o putere electrică produsă în regim de cogenerare şi livrată în reţeaua publică mai mare decât în cazul aburului. Diferenţa creşte odată cu distanţa de transport a căldurii.

4.3 Aerul comprimat

Aerul comprimat este un agent purtător de energie potenţială (de presiune) utilizat în întreprinderile industriale, în special pentru mecanizarea şi automatizarea proceselor de producţie.

57

El nu este un agent termic. Obţinerea lui presupune un consum de energie mecanică şi nu unul de energie termică. Utilizarea aerului comprimat în proceselee tehnologice se justifică prin aceea că aerul nu este explozibil, nu arde, nu condensează, nu este toxic sau poluant şi este disponibil în cantităţi nelimitate. În general, investiţiile aferente instalaţiilor pneumatice sunt mai mici decât cele aferente instalaţiilor electrice. Mecanismele pneumatice permit funcţionarea în condiţiile unui mediu umed, exploziv şi la temperaturi înalte. Aparatele şi dispozitivele acţionate pneumatic au la rândul lor o serie de avantaje : construcţie simplă consum redus de materiale prezintă posibilitatea standardizării elementelor componente siguranţă în exploatare. Producerea, distribuţia şi consumul aerului comprimat sunt afectate de pierderi calitative şi cantitative. Eficienţa energetică a producerii aerului comprimat, denumită şi “eficienţă pneumatică”, se exprimă prin raportul între lucrul mecanic util efectuat de unitatea de aer comprimat în aparatul consumator şi lucrul mecanic consumat de compresorul de aer. Pierderile în sistemul de producere apar în motorul de antrenare al compresorului şi în compresorul propriu-zis. Ponderea cea mai mare o au pierderile în compresor, a căror reducere se poate obţine prin fracţionarea comprimării în mai multe trepte, fiecare dintre ele urmată de o răcire intermediară. Pierderile compresorului mai depind de gradul mediu de încărcare, de soluţia de antrenare şi de metoda de reglare a debitului. Pierderile prin scăpări sunt determinate de neetanşeităţile traseului aerului de la sursă la consumator (jocuri la cilindri, sertare, supape şi robinete). Pierderile prin scăpări apar în cazul mecanismelor pneumatice atât la mersul în sarcină cât şi la mersul în gol. De multe ori, pierderile de aer comprimat prin scăpări depăşesc ca valoare consumul util. De aceea, se recomandă determinarea periodică a scăpărilor, atât în timpul exploatării cât şi după reparaţii. Scăpările se pot determina cu ajutorul contoarelor, iar în cazul lipsei acestora sau a unei precizii insuficiente, ele se pot determina prin măsurarea căderii de presiune a aerului în conducta principală, cu consumatorii deconectaţi. Experienţa practică a dovedit faptul că, în cazul instalaţiilor uzate, valoarea pierderilor prin scăpări poate ajunge la 30 - 40% din volumul total de aer vehiculat. Pentru diminuarea pierderilor prin scăpări, un rol important îl are starea tehnică şi modul de exploatare a dispozitivelor de închidere şi reglare. Creşterea gradului de automatizare conduce la eliminarea pierderilor prin scăpări din timpul opririlor. Nerespectarea normelor de dimensionare şi construcţie a consumatorilor pneumatici şi a sistemelor de distribuţie a aerului comprimat conduce la scăderea presiunii aerului de alimentare şi implicit la funcţionarea nesatisfăcătoare a acestora. Pierderile sub formă de căldură apar în cazurile în care, pentru economisirea aerului comprimat, se recurge la creşterea temperaturii acestuia. Pentru diminuarea pierderilor de căldură în mediul ambiant, direct proporţionale cu temperatura aerului, este necesară izolarea termică corespunzătoare a conductelor de aer comprimat. Pierderile prin frecare sunt determinate de rezistenţele întâmpinate la curgerea aerului de la sursa de producere până la cei mai îndepărtaţi consumatori. Pentru reducerea acestor tipuri de pierderi este necesară reducerea vitezei aerului comprimat la cca 12 – 15 m/s, iar în cazul conductelor foarte lungi chiar până la 10 m/s. Aerul poate conţine o anumită cantitate de umiditate care poate condensa în conductele de distribuţie, conducând la depuneri importante pe traseu precum şi la coroziunea reţelelor de aer comprimat şi a instalaţiilor consumatoare. De aceea, este necesară uscarea corespunzătoare a aerului, ceea ce implică echiparea cu rezervoare de separare a condensatului precum şi cu filtre speciale amplasate înaintea instalaţiilor consumatoare de aer comprimat. Pierderile la evacuare apar la ieşirea aerului comprimat din reţelele de distribuţie şi intrarea în aparatele consumatoare, în special datorită reglării incorecte a organelor de admisie a aerului comprimat.

58

5. RESURSE ENERGETICE SECUNDARE

5.1 Aspecte generale privind res.

Activităţile umane sunt caracterizate în marea lor majoritate printr-un consum de materii prime (materiale) şi unul de energie (sub diverse forme). Rezultatul principal al oricărei activităţi este un produs sau un serviciu. În timpul activităţii (procesului), pot rezulta unul sau chiar mai multe produse secundare (deşeuri), care depind de modul de lucru (tehnologie), de tipul resurselor consumate (materiale, energie) şi de modul de organizare a lucrului (management). Produsele secundare, dintre care unele pot fi dorite (acceptate) iar altele nedorite, sunt deseori purtători de energie sub diverse forme :

căldura sensibilă sau latentă; suprapresiune; putere calorifică.

Aceste produse secundare pot fi aruncate sau pot fi recuperate, reciclate şi refolosite în cadrul aceluiaşi proces sau într-un altul. Conceptul RRR (recuperare, reciclare, refolosire) a apărut în momentul în care omenirea a devenit conştientă de caracterul limitat al resurselor materiale şi energetice, moment care a determinat şi o creştere semnificativă a preţurilor acestor resurse. Recuperarea a devenit din acel moment o necesitate economico-financiară pentru orice activitate umană ale cărei produse intrau pe piaţa mondială. La acest nivel, preţul recuperării s-a dovedit a fi mai mic decât preţul nerecuperării (costurile de producţie fiind mai mici în cazul recuperării decât în cazul nerecuperării). Astfel, dacă unul singur dintre producători adoptă un procedeu care implică recuperarea de orice fel, preţul produsului său scade şi îi obligă şi pe ceilalţi producători de pe aceeaşi piaţă să adopte un procedeu asemănător. În momentul de faţă, gestionarea eficientă a energiei în cadrul unei organizaţii (companie, întreprindere, trust, etc) constituie obiectul de activitate al unui colectiv sau măcar al unui responsabil cu utilizarea energiei (“energy manager”), care răspunde în faţa conducerii superioare a organizaţiei. Odată cu creşterea preţului energiei şi alinierea lui la preţul mondial, aplicarea recuperării energiei sub toate formele devine şi pentru România o prioritate. Din punct de vedere tehnic, recuperarea energiei este legată de un contur de bilanţ dat (agregat, secţie, clădire, întreprindere, platformă industrială, oraş, etc). În raport cu acest contur de bilanţ energetic dat, recuperarea poate fi :

interioară; exterioară.

Fiecare dintre cele două direcţii prezintă avantaje şi dezavantaje. Atunci când se pune problema recuperării unui flux de energie deşeu (resursa energetică secundară) eliminat dintr-un contur, primul aspect al analizei constă în inventarierea consumatorilor potenţiali pentru fluxul de energie respectiv. Consumatorii potenţiali sunt căutaţi atât în interiorul conturului cât şi în exteriorul său. De cele mai multe ori există mai multe variante posibile, care sunt comparate şi din care se alege în final soluţia cea mai convenabilă. Această alegere trebuie făcută numai pe criterii economice, după ce toate avantajele şi dezavantajele au fost exprimate sub formă bănească.

5.2 Definiţii, tipuri, caracteristici.

În cadrul proceselor tehnologice industriale se utilizează forme de energie de provenienţă diferită. Astfel, energia poate avea o sursă exterioară procesului (arderea combustibililor), o sursă

59

interioară (efect electrotermic) sau poate rezulta şi din însăşi desfăşurarea procesului respectiv (căldură degajată din reacţiile chimice exoterme). Procesele tehnologice disponibilizează adesea mari cantităţi de energie, sub diferite forme, rezultate ca produse secundare. Atunci când sunt caracterizate de un potenţial energetic utilizabil, aceste fluxuri de energie, având de cele mai multe ori ca suport fluxuri de masă, reprezintă resurse energetice secundare (r.e.s.). Având în vedere modul de definire a lor, r.e.s. pot fi încadrate în categoria pierderilor energetice ale procesului din care au rezultat. Analiza recuperării resurselor energetice secundare rezultate în cadrul unui proces tehnologic industrial se face la un moment de timp caracterizat de anumite condiţii tehnice şi economice. În funcţie de aceste condiţii, numai o cotă parte din conţinutul energetic al r.e.s. poate fi refolosită eficient tehnico-economic, această cotă constituind resursele energetice refolosibile (r.e.r.).Astfel, valoarea r.e.r. fiind dependentă de stadiul dezvoltării tehnologiilor de recuperare şi de nivelul de referinţă al costurilor energiilor şi materialelor utilizate, are un caracter dinamic. Definirea resurselor energetice secundare şi calculul eficienţei recuperării lor se face stabilind în prealabil un contur de referinţă, care poate fi un proces, un agregat, un subansamblu tehnologic, o linie tehnologică, o întreprindere sau o zonă (platformă) industrială. Diversitatea mare de procese industriale conduce la apariţia unor categorii diferite de r.e.s., cu caracteristici diferite în funcţie de forma de energie utilizabilă şi natura agentului energetic. În funcţie de caracteristicile fizico-chimice pe care le prezintă, r.es.-urile rezultate din diferite procese tehnologice, pot aparţine uneia sau simultan mai multor categorii de resurse energetice secundare (r.e.s.). În tabelul 5.1 sunt prezentate principalele categorii de r.e.s., forma de energie utilizabilă şi exemple.

Tabelul 5.1 Tipuri de r.e.s.

Categoria resurselor energetice secundare

Forma de energie utilizabilă

Exemple de r.e.s.

R.e.s. termice Căldură sensibilă şi / sau latentă

Gaze de ardere rezultate din procese pirotehnologice din industria metalurgică, industria chimică, industria materialelor de construcţie,incinerarea deşeurilor industriale şi urbane; Deşeuri tehnologice fierbinţi (zgură, cocs); abur uzat; aer umed evacuat din hale industriale şi instalaţii de uscare

R.e.s. combustibile Energie chimică Gaze de ardere rezultate din procese chimice, furnale, cocserii, convertizoare, rafinării, înnobilarea cărbunelui; leşii din industria celulozei si hârtiei; deşeuri lemnoase; deşeuri agricole.

R.e.s. de suprapresiune Energie potenţială (suprapresiune)

gaze de furnal; gaze rezultate din instalaţii de ardere sub presiune; soluţii sau fluide cu suprapresiune din agregate tehnologice ca abur, aer comprimat

60

În categoria resurselor energetice secundare ponderea cea mai importantă o reprezintă gazele de ardere. În cazul principalelor procese tehnologice din industrie (metalurgie, construcţii de maşini, materiale de construcţii, chimie), temperaturile necesare desfăşurării lor variază în limite largi. Ca urmare gazele de ardere rezultate din aceste procese au în mod curent temperaturi cuprinse între 300 - 2800 oC, impunându-se ca importante resurse energetice secundare de natură termică. Procesele pirotehnologice reprezintă procesele tehnologice care presupun arderea combustibilului sau prelucrarea termică a acestuia. Ele au o pondere mare în cadrul unor ramuri industriale ca:

- industria metalurgică;- industria constructoare de maşini;- industria chimică;- industria petrochimică;- industria materialelor de construcţie.

Randamentele termice ale acestor procese au valori minime, deci ele prezintă pierderi de căldură mari, constituind o rezervă considerabilă de resurse energetice secundare, în special sub forma gazelor de ardere.Făcând abstracţie de procesele electro-termice şi de cele chimice bazate pe reacţii puternic exoterme, gazele de ardere cu un conţinut ridicat de căldură sensibilă, sunt furnizate în general de procesele pirotehnologice, rezultând prin arderea combustibilului. Datorită temperaturii ridicate impuse de desfăşurarea acestor procese, căldura evacuată cu gazele de ardere poate avea o pondere de 35 - 60% din cantitatea de energie consumată. O categorie aparte de gaze de ardere, din punct de vedere calitativ, o reprezintă cele rezultate din incinerarea deşeurilor industriale şi menajere. Problematica recuperării acestei categorii de gaze de ardere se analizează corelat cu structura procedeelor de incinerare a deşeurilor. Deşi scopul acestor procedee este eliminarea deşeurilor şi nu recuperarea lor, caracteristicile termice ale gazelor de ardere rezultate impun atât deşeurile urbane cât şi pe cele industriale ca surse importante de energie, mai ales pentru aglomerările urbane. Unităţile de incinerare a deşeurilor menajere cu recuperare de energie sunt specifice marilor aglomerări urbane. Datorită puterii calorifice scăzute (apropiată de aceea a cărbunilor inferiori ca turba şi lignitul) utilizarea deşeurile menajere ca resurse energetice combustibile nu prezintă o eficienţă energetică ridicată. Însă recuperarea căldurii sensibile a gazelor de ardere rezultate la arderea acestora în uzinele de incinerare este eficientă din punct de vedere tehnico-economic şi contribuie la diminuarea costului global al acestui tip de tratament termic. Limitele domeniului de temperaturi ale gazelor de ardere evacuate în cadrul procedeului de incinerare a deşeurilor menajere sunt determinate de caracteristicile constructive şi funcţionale ale cuptoarelor de incinerare şi ale instalaţiilor anexe. Astfel, pentru ca arderea să se desfăşoare în condiţii bune, este necesară o temperatură de minimum 750 oC iar pentru a evita ancrasarea cuptorului, acestea nu trebuie să depăşească 950 oC . De asemenea, recuperarea gazelor de ardere evacuate din cuptoarele de incinerare a deşeurilor menajere prezintă anumite particularităţi faţă de cele evacuate din instalaţiile pirotehnologice care funcţionează cu combustibili clasici. Aceste particularităţi sunt determinate de conţinutul ridicat în poluanţi gazoşi şi solizi. Conţinutul de energie al r.e.s se determină având în vedere forma de energie şi agentul purtător. Astfel, având în vedere principalele categorii de r.e.s. (termice, combustibile, suprapresiune), în cele ce urmează se exemplifică pentru cazul gazelor de ardere modul de determinare al energiei conţinute. Căldura sensibilă conţinută de un debit de gaze (r.e.s. termice) care poate fi preluată prin răcirea acestora în instalaţia recuperatoare este:

Q = W (t1 - t2) (5.1)unde W este capacitatea calorică a debitului de gaze (produsul între debit şi căldura specifică medie) iar t1 este temperatura cu care sunt disponibile gazele ieşite din incinta de lucru. Valoarea minimă a temperaturii t2 cu care gazele de ardere ies din instalaţia recuperatoare este limitată de temperatura punctului de rouă acidă tr. Astfel, pentru combustibilii care conţin :

- mai puţin de 1% sulf t2min = tr + 30 grd (5.2)

61

- mai mult de 1% sulf t2min = tr + 40 grd (5.3) Debitul total de gaze de ardere se calculează în funcţie de sarcina tehnologică, de consumul specific de combustibil, de cantitatea de gaze de ardere rezultate prin arderea unităţii de masă sau de volum de combustubil şi de coeficientul de evacuare a gazelor de ardere din camera de lucru a agregatului tehnologic. La calculul debitului specific de gaze se ţine seama şi de pătrunderile de aer fals pe traseul gazelor de ardere, de la ieşirea din camera de lucru a agregatului tehnologic până la intrarea în instalaţia recuperatoare, prin coeficientul de exces de aer. Atât masa deşeurilor care sunt supuse tratamentului de incinerare cât şi puterea calorifică inferioară acestora variază în limite foarte largi. Astfel uzinele de incinerare pot avea capacităţi cuprinse între 10000 şi 700000 t/an iar puterea calorifică inferioară poate varia practic între 5000 şi 8500 kJ/kg, pentru deşeuri menajere şi 12500 - 33400 kJ/kg, pentru deşeuri industriale. Mărimea cantităţii de deşeuri incinerate şi puterea calorifică inferioară a acestora determină cantitatea de căldură posibil a fi recuperată. În cazul arderii deşeurilor cu puteri calorifice scăzute (sub 5000 kJ/kg), conţinutul ridicat de umiditate al acestora determină o funcţionare instabilă a sistemului cuptor - cazan recuperator. În acest caz, condiţiile de funcţionare pot fi îmbunătăţite prin aplicarea preîncălzirii aerului de ardere pâna la circa 300 oC, prin recuperarea căldurii gazelor de ardere evacuate. Pe măsură ce puterea calorifică inferioară a deşeurilor creşte, funcţionarea sistemului cuptor - cazan este mai stabilă iar calitatea aburului produs permite o utilizare eficientă pentru alimentarea cu căldură şi/sau energie electrică. Pentru puteri calorifice inferioare medii ale deşeurilor menajere tratate termic, randamentul ansamblului cuptor - cazan recuperator variază între 50 şi 80% în funcţie de tipul arzătorului, caracteristicile arderii şi modul de dimensionare al suprafeţei de schimb de căldură a cazanului recuperator. Suprapresiunea cu care gazele (r.e.s. de suprapresiune) sunt evacuate din incinta de lucru poate fi de ordinul mbar sau de ordinul sutelor de bar. Energia potenţială conţinută de gaze poate fi valorificată prin destindere într-o turbină de detentă, care poate antrena un generator electric sau un consumator de lucru mecanic din interiorul conturului de bilanţ considerat. Lucrul mecanic generat prin destinderea în turbină este:

lT = R TIN (1 - ) IT / (5.4)unde R = 8,315 kJ/kmolK este constanta universală a gazelor, = 0,2 - 0,29 este o mărime care depinde de valoarea exponentului adiabatic, IT = 0,78 - 0,88 este randamentul intern al turbinei de detentă iar este raportul presiunilor de ieşire şi de intrare în turbină ( < 1). Se poate constata că lucrul mecanic de destindere depinde de temperatura absolută de intrare în turbina TIN şi de raportul de destindere . Puterea calorifică a r.e.s. combustibile se datorează componentelor combustibile care pot fi întâlnite în amestecul de gaze de proces, de sinteză sau de purjă (H2, CO, CH4). Valorile puterilor calorifice inferioare, pentru câteva astfel de componente, sunt prezentate în tabelul 5.2. Tabelul 5.2 Valorile câtorva componente combustibile ale unor amestecuri de gaze.

Component al unui amestec de gaze

Putere calorifică inferioară (MJ/kmol)

H2 242CO 286CH4 803

În cazul în care acelaşi debit de gaze are suprapresiune şi conţine şi elemente combustibile, recuperarea se poate face etapizat, mai întâi prin destindere şi apoi prin ardere.

62

5.3 Direcţii de recuperare.

Recuperarea resurselor energetice secundare poate fi, interioară sau exterioară, în raport cu conturul de bilanţ energetic stabilit pentru analiză. Recuperarea interioară are loc atunci când energia conţinută de către r.e.s-urile rezultate dintr-un proces tehnologic este recuperată în cadrul aceluiaşi proces. Soluţiile de recuperare interioară sunt caracterizate de următoarele aspecte :-utilizarea energiei recuperate se face direct în cadrul agregatului sau liniei tehnologice în care s-a produs r.e.s.;- prin aplicarea unei soluţii de recuperare de acest tip se economiseşte combustibil tehnologic (superior), efectul constând în reducerea directă a facturii energetice asociate agregatului sau procesului care a generat resursele energetice secundare;- sub aspect economic, prin încadrarea instalaţiilor recuperatoare în fluxul tehnologic, aceste soluţii de recuperare nu necesită cheltuieli suplimentare de exploatare;- aplicarea soluţiilor de recuperare interioară pot conduce la creşterea productivităţii agregatului tehnologic.

Tabelul 5.3 Soluţii de recuperare interioară a căldurii gazelor.

Soluţia de recuperare Elemente caracteristice ale soluţiei de recuperarePreîncălzirea aerului de ardere (PA)

presupune utilizarea căldurii fizice a gazelor rezultate din camera de lucru a unui agregat tehnologic, pentru preîncălzirea aerului de ardere necesar aceluiaşi agregat;

Preîncălzirea autonomă a aerului de ardere (PAA)

presupune existenţa unui focar separat de camera de lucru a agregatului tehnologic principal, în care sunt produse gazele de ardere utilizate pentru preîncălzirea aerului;

se aplică în cazul în care gazele din agregatul principal au un conţinut bogat în elemente combustibile, iar recuperarea lor este mai eficientă ca resurse energetice secundare de natură combustibilă;

Preîncălzirea combustibilului (PC)

se aplică în general în cazul utilizării în agregatul principal a unui combustibil gazos ( sau lichid ) cu putere calorifică scăzută ;

preîncălzirea combustibilului este limitată de atingerea temperaturii de autoaprindere ( dependentă de natura sa) ;

Preîncălzirea materialelor tehnologice (PMT)

se poate realiza atât direct prin străbaterea în contracurent fluxul gazelor de ardere cât şi în cadrul unui preîncălzitor separat, implementat în fluxul acestora;

Regenerarea chimică a căldurii gazelor de ardere (RC)

presupune utilizarea căldurii fizice a gazelor pentru tratarea preliminară endotermă a combustibilului tehnologic, având ca efecte atât ridicarea conţinutului de căldură legată chimic cât şi preîncălzirea sa;

soluţia este aplicată în cazul proceselor pirotehnologice în care gazele de ardere rezultate nu conţin antrenări de particule, ceea ce ar îngreuna atât transportul gazelor de ardere la distanţă cât şi utilizarea schimbătoarelor de căldură de suprafaţă ;

Recircularea gazelor de ardere (RG)

constă în preluarea gazelor din zona finală a agregatului tehnologic şi introducerea lor direct în camera de lucru, sau în zona imediat următoare acesteia pentru reducerea temperaturii mediului gazos de aici;

se aplică în cazul proceselor pirotehnologice ce impun un regim termic moderat.

63

Datorită limitărilor ce intervin în cazul aplicării independente a diferitelor soluţii de recuperare interioară, în anumite situaţii se justifică tehnico-economic aplicarea combinată a acestora. În tabelul 5.3 sunt exemplificate pentru cazul particular al gazelor de ardere caracterizate de nivel termic ridicat (resurse energetice secundare de natură termică), principalele soluţii de recuperare interioară. Recuperarea exterioară are loc atunci când energia conţinută de către r.e.s este utilizată în afara procesului tehnologic din care a rezultat, în cadrul întreprinderii sau platformei industriale, pentru acoperirea necesarului de energie termică şi electrică (mecanică). Aceste soluţii de recuperare se pot aplica fie ca soluţii independente, fie pentru creşterea gradului total de recuperare realizat în cadrul conturului de bilanţ dat. Analizând recuperarea interioară comparativ cu recuperarea exterioară, aceasta din urmă prezintă următoarele aspecte caracteristice:

- utilizarea energiei recuperate din r.e.s. în afara limitelor procesului industrial din care au rezultat, conduce la limitări de regim în recuperare datorate nesimultaneităţii producerii cu consumul fie sub aspect cantitativ (în cazul utilizării energiei recuperate în direcţie termică), fie sub aspect calitativ (in cazul utilizării energiei recuperate în direcţie electrică sau mecanică);

- efectele energetice obţinute prin economisirea combustibilului se reflectă la nivelul utilizatorului energiei recuperate, de regulă combustibilul economisit fiind combustibil energetic

- efectele economice determinate atât de economia de cheltuieli cu combustibilul cât şi de investiţiile şi cheltuielile aferente instalaţiei recuperatoare influenţează balanţa economică a utilizatorului energiei recuperate. În tabelul 5.4 sunt precizate principalele aspecte carecteristice ale soluţiilor de recuperare exterioară, exemplificate pentru cazul gazelor de ardere.De multe ori, în special în cazul gazelor de ardere evacuate din procesele pirotehnologice având un conţinut de căldură sensibilă mare, se impune aplicarea recuperării în mai multe trepte (în cascadă), combinând soluţiile de recuperare internă cu cele externe. Astfel se obţine un grad total de recuperare mai mare decât prin aplicarea independentă a fiecărei soluţii de recuperare prezentate anterior. În aceste condiţii, analiza eficienţei recuperării se aplică ansamblului schemei de recuperare, scopul fiind determinarea variantei optime de schemă complexă de recuperare. Problemele care se pun în cazul schemelor complexe de recuperare sunt : repartiţia cantităţii totale de căldură între diferitele direcţii (soluţii) de recuperare; optimizarea schemei complexe de recuperare; analiza tehnico-economică a ansamblului schemei de recuperare complexă. Tabelul 5.4 Elemente caracteristice ale soluţiilor de recuperare exterioară.

Direcţia de recuperare

Scopul recuperării Elemente caracteristice ale soluţiilor de recuperare

Termică -alimentarea cu căldură a proceselor tehnologice;-încălzirea, ventilarea, condiţionarea incintelor cu caracter tehnologic, administrativ sau urban;-prepararea apei calde în scopuri menajere şi sanitare;

prezintă un grad anual de recuperare înalt, datorită caracterului permanent la acestor consumuri;

caracterul sezonier al acestor consumuri, face ca utilizarea căldurii în această direcţie să aibă o durată anuală de cel mult 2500 - 3000 ore/an, mult mai mică faţă de duratele anuale de disponibilitate ale gazelor de ardere ( 5000 – 6000 ore/an, funcţie de procesul tehnologic din care provin ), ceea ce determină un grad anual de recuperare redus;

limitările de regim care apar sunt de natură cantitativă, necesarul de căldură pentru prepararea apei calde fiind mult mai mic decât căldura conţinută de gaze, diferenţa neputând fi recuperată ;

64

Electrică( Mecanică)

-producerea energiei electrice;- producerea lucrului mecanic.

recuperarea căldurii gazelor cu nivel termic ridicat se face în cazane recuperatoare producătoare de abur, utilizat în turbine cu abur cu condensaţie pentru producerea energiei electrice;

în funcţie de calitatea gazelor, acestea se pot folosi şi direct în turbine de detentă cu gaze, pentru producerea lucrului mecanic

gradul anual de recuperare este afectat de către limitările de regim, numai în măsura în care apar restricţii în necesarul electroenergetic ce trebuie asigurat;

Cogenerare sau trigenerare

- producere simultană de căldură şi energie electrică sau căldură, energie electrică şi frig.

aburul produs în cazanele recuperatoare poate fi utilizat şi într-un ciclu combinat de cogenerare sau trigenerare;

în cazul turbinelor de detentă recuperatoare, gazele eşapate din turbine se pot folosi şi pentru alimentarea cu căldură şi/sau frig.

5.4 Efectele reperării res.

Printre cele mai eficiente metode de creştere a gradului de utilizare a energiei consumate în procesele industriale poate fi amintită valorificarea resurselor energetice secundare rezultate, în speţă a gazelor de ardere. Efectele recuperării r.e.s. sunt de natură tehnică, economică şi ecologică.

a. Efecte de natură tehnică. Conceperea şi încadrarea unor instalaţii recuperatoare direct în fluxul tehnologic contribuie la modernizarea schemelor generale ale proceselor tehnologice. Astfel amplasarea de recuperatoare (pentru preîncălzirea aerului, a combustibilului, a materielelor tehnologice) în cadrul proceselor pirotehnologice din industria metalurgică, a materialelor de construcţii, chimică, permit trecerea la tehnologii noi, performante, cu un înalt grad de recuperare, cu productivităţi ridicate de obţinere a produsului finit. Prin procedeele de recuperare, ca recircularea gazelor de ardere se măreşte durata de viaţă a agregatelor tehnologice, diminuându-se solicitările termice la care sunt supuse părţile componente . Efectele de natură tehnică sunt corelate şi se regăsesc în cele de natură economică.

b. Efecte de natură economică. Sub aspect economic, efectele imediate sunt determinate în primul rând de economia de energie realizată, în funcţie de direcţia în care s-a făcut recuperarea, fie la nivelul producătorului energiei recuperată, fie la nivelul beneficiarului acestuia. Astfel se reduc consumurile energetice la nivelul conturului analizat (indiferent care este acesta), reducându-se implicit şi aportul de combustibil clasic. Reflectarea economică a reducerii consumurilor energetice, la nivelul întreprinderilor sau a platformelor industriale, are loc prin reducerea cheltuielilor de producţie aferente acestora, ceea ce în final determină reducerea preţului de cost al produselor tehnologice. Efectul indirect, menţionat anterior, respectiv reducerea apelului la energia primară, se reflectă prin reducerea pierderilor energetice şi a consumurilor efective de energie din etapa extracţiei şi a transportului combustibilului.

c. Efecte ecologice. O importanţă deosebită a recuperării resurselor energetice secundare, o reprezintă efectele reflectate asupra mediului ambiant. Din diferite procese industriale, rezultă gaze de ardere, care datorită cantităţii şi calităţii lor nu pot fi evacuate ca atare în mediul ambiant. Cea mai mare parte a acestora, datorită particularităţilor pe care le prezintă : temperatură, compoziţie, presiune, pot constitui resurse energetice secundare termice, combustibile sau de suprapresiune, ele fiind utilizate ca atare şi în acelaşi timp neutralizate sub aspectul nocivităţii asupra mediului ambiant.

65

Recuperarea gazelor de ardere rezultate din procesele industriale, ca r.e.s. de natură termică determină reducerea sensibilă a emisiei de căldură în mediul ambiant, deci reducerea efectului de seră, care constituie în condiţiile puternicei industrializări cu care se confruntă planeta, un pericol iminent de distrugere a echilibrului ecologic . Există o categorie de resurse energetice secundare sub formă de gaze de ardere, a căror recuperare este susţinută în primul rând de considerentele ecologice şi apoi de cele energetice şi economice. Din această categorie fac parte şi gazele de ardere rezultate din procesele industriei chimice, metalurgice, materialelor de construcţii, care datorită substanţelor toxice conţinute, prin interacţiune chimică cu aerul dar mai ales cu apa, pot conduce la formarea unor substanţe toxice sau cu caracter coroziv asupra însăşi a agregatelor tehnologice şi a tot ceea ce există pe o rază apreciabilă. Prin normativele emise, legislaţia internaţională prevede principalele categorii de poluanţi atmosferici, ai apei şi solului, efectele lor nocive asupra mediului ambiant, conţinuturile limită admise, precum şi taxele percepute în cazul depăşirii lor . Valorificarea energetică , în limitele eficienţei tehnico-economice a gazelor care rezultă din procesele industriale, poate constitui o metodă de conservare a mediului ambiant. Extracţia combustibililor clasici, în special a celor solizi cu exploatări la suprafaţă prin decopertarea staraturilor de pământ de deasupra, are efecte negative asupra echilibrului ecologic. Din această cauză orice economie de combustibil (inclusiv cel nuclear), realizată prin recuperare reprezintă o reducere substanţială a apelului la resursele de energie primară, reducându-se astfel efectele nocive asupra mediului ambiant.

6. BIBLIOGRAFIE

[1] Athanasovici V., Dumitrescu I. S., Muşatescu V. Termoenergetică industrială şi termoficare. EDP Bucureşti 1981

[2] Athanasovici, V., Utilizarea căldurii în industrie, vol. 1, Ed. Tehnică, Bucureşti 1995[3] Pătraşcu, R., Răducanu C., Ciucaşu C. Tehnologii complexe de recuperare a căldurii în

industrie, Editura PRINTECH, Bucureşti 1998[4] Răducanu C., Pătraşcu R., Gaba A., ş.a. , Auditul energetic, Ed. Agir, Bucureşti 2000

66