Цена или энергозатраты? Выбор оборудования на конкурсах должен осуществляться по совокупной стоимости пользования

С. Е.Березин, MBA executive, Генеральный директор ЗАО «Водоснабжение и водоотведение» («ВИВ»)

Потенциал энергосбережения и повышения энергетической эффективности отрасли водоснабжения и водоотведения России огромен и значительно выше, чем в передовых странах. На производство 1 м3 воды тратится от 0,45 в Санкт – Петербурге до 2,68 кВт·ч в Приморском крае. Для сравнения: в НьюЙорке – 0,15; в Берлине – 0,27; в Шанхае – 0,28 кВт·ч, что в 4–6 раз меньше, чем в среднем по РФ. Капиталовложения в расчете на 1 м3 воды2 составляют: в Берлине – 0,66 долларов США, в Лондоне – 0,63, в Москве – 0,25, Санкт-Петербурге – 0,21.

В концепции федеральной целевой программы «Чистая вода» указано, что для достижения уровня развитых стран нужно 15 лет инвестировать в сооружения и сети около 15 трлн рублей. Очевидно, таких денег в стране нет. Как следует из правила Парето, 80 % вложений дадут лишь 20 % эффекта. Задача в том, чтобы определить те объекты и технику, обновление которых принесет 80 % общей выгоды при инвестировании всего 20 % требуемой суммы.

Анализ распределения энергии в водоканалах десятка городов России с населением 0,4–0,5 млн жителей (рис. 1) показывает, что в основном энергия потребляется на подачу подкачку воды – 37 %, на перекачку стоков – 23 % и на очистку стоков – 22 %. При этом удельно наиболее энергоемким оборудованием являются воздуходувки канализационных очистных сооружений. Соответственно, воздуходувки обладают и наибольшим потенциалом энергосбережения в ВКХ.

Значительные изменения объемов и количеств загрязнений сточных вод, поступающих на очистку в течение суток и посезонно, предопределяют целесообразность регулирования подачи воздуха по текущей потребности в кислороде, идущем на окисление загрязнений.

Энергосбережение, достигаемое за счет управления воздуходувками, экономически оправдано. Это мало кто оспаривает, но когда задаешь специалистам водоканалов, проектантам вопросы: 1) «Как Вы выбираете оборудование, по цене или по энергозатратам?», – все отвечают: «По цене». 2) «А как выбирают оборудование в Германии?» – следует ответ: «По энергозатратам»

Действительно, в Германии на 390 очистных сооружениях3 в 145 городах применяется более дорогой, но самый энергосберегающий тип управляемых воздуходувок. Почему?

Дело не только и не столько в том, что энергия на Западе дорога: 1 кВт·ч обходится водоканалам Германии в 0,2 евро. Выбор оборудования на Западе осуществляют по меньшей совокупной стоимости пользования за весь жизненный цикл (LCC).

Диаграмма (рис. 2) показывает, что даже при российском тарифе 2,4 рубля за 1 кВт·ч, доля энергозатрат в LCC составляет 92 %, а капитальная стоимость управляемой воздуходувки – всего 6–7 %, в зависимости от выбранного типа. И вот эти 6–7 % (цена агрегата), а не 92 % влияют, главным образом, на выбор конкурсных комиссий в РФ. В Германии – наоборот.

Иногда говорят, что для энергосбережения достаточно заменить аэраторы на новые, а эрлифты на насосы, без модернизации воздуходувок. Несомненно, эффект от замены аэраторов и эрлифтов велик. Но без замены воздуходувок на регулируемые 30–40 % потенциал энергосбережения, связанный с суточными колебаниями притока и с сезонными температур, останется не задействованным, хоть с новыми, хоть с засоренными аэраторами.

Большая часть энергопотребления в ВКХ приходится на насосное оборудование. При сравнении насосов обычно учитываются факторы цены, энергетической эффективности (к.п.д.), стоимости и оперативности оказания сервисных услуг. Для водяных насосов этого достаточно. Для канализационных (рис. 3) затраты, связанные со снижением к.п.д (17 %) по причине износа и засоров и с простоями на прочистку и ремонт, достигают 36 %4, но учитываются редко

Специалисты ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» совместно с учеными Санкт-Петербургского архитектурноcтроительного университета и Военным инженерно-техническим университетом опубликовали5 результаты измерений по множеству канализационных насосных станций (КНС) города на Неве. Согласно табл. 1, перерасход энергопотребления КНС составляет от 31 до 200 %. Как отмечают авторы указанной публикации, в целом, обследование показало, что основными причинами роста затрат на эксплуатацию КНС; является рост в 2 раза внеплановых затрат на техническое обслуживание и ремонт; увеличение энергопотребления изза физического износа и изменения режима поступления сточных вод. По указанным причинам, например, при гидравлической потребности районных КНС в электроэнергии 2 млн кВт·ч/год, фактическая потребность составляет до 6 кВт·ч/год. Диаграмма (рис. 4) показывает, как со временем снижается к.п.д. и подача и, соответственно, растут продолжительность работы и энергопотребление насоса.

Эксплуатировать КНС с насосами, «переедающими» от 30 % энергии нецелесообразно. Очевидно, для энергосбережения КНС можно сделать следующее: 1) заменить насосы; 2) заменить в насосах рабочие колеса на те, которые соответствуют гидравлике системы; 3) предотвратить попадание в насосы засоряющих веществ применением решеток-дробилок.

Второй и третий способы представляются более рациональными и взаимодополняющими. Действительно, пропускная способность, к.п.д. и износостойкость сохраняются дольше у тех насосов, которые качают стоки с предварительно измельченными отходами. Применение дробилок также способствует снижению на КНС запаха и численности персонала

Рассмотрим пример выбора измельчителя. Хорошо известный «Монстр» (рис. 5), по сравнению с аналогами, отличается большими материалоемкостью, массой, запасом мощности и твердостью фрез – более 60 HRС. Агрегат импортный и недешевый, но, увеличивая капитальную стоимость КНС, такие измельчители способствуют снижению эксплуатационной и совокупной стоимостей насосов и станции.

Насосы российского производства нередко критикуют за устаревший конструктив, низкое качество, за чрезмерное «пожирание» килоВатт. Заметным сдвигом в пользу энергосбережения является выпуск ОАО «Группа ГМС» насосов марки DeLium. Дизайн насосов DeLium (D) разрабатывался Technology Industrium – авторитетным среди европейских насосных компаний конструкторским бюро. Изготавливаются агрегаты D в городах Ливны и Сумы из отечественных компонентов в цехах, оснащенных современными станками из Германии, Японии, Великобритании, Южной Кореи (рис. 6). С сентября 2014 г. в Ливнах действует (рис. 6 б) немецкая линия литья FAT.

Подача насосов D – до 10 000 м3/ч, напоры – до 200 м. Каждый агрегат испытывается (рис. 6 г) на гидравлическом стенде. В 90 % случаев насосы D на 5–7 % энергетически экономичнее своих российских аналогов типа «Д», выпуск которых намечено планомерно снижать.

Однако крупные машины D дороже, чем «Д», на 15–30 %. Отсюда искушение – предпочесть менее дорогие насосы «Д», чему способствует то, что в России оборудование на конкурсах принято оценивать по количеству баллов, в зависимости от весомости критериев, вес же критерия цены обычно составляет 30–50 %.

В развитых странах оборудование давно оценивают по совокупной стоимости пользования за весь срок его службы (LCC – Life Cycle Cost). Не в баллах, а в деньгах:

LCC = Cic + Ce + Cm + Cin + Co +Cenv+Cd, 

где:

Cic – начальная или капитальная стоимость, включая: цену закупаемого оборудования; разработку конструкторской, технологической документации и коммерческого предложения; испытания и инспекторский надзор; обучение обслуживающего персонала; вспомогательное оборудование для охлаждения, гидравлического уплотнения и т.д.;

Ce – затраты на электроэнергию. Количество потребляемой энергии следует рассчитывать по рабочим точкам агрегата в координатах времени. Суммарные затраты получаются путем перемножения рассчитанного энергопотребления, в кВт·ч, на соответствующий времени местный тариф на электроэнергию;

Cm – затраты на ремонт и техобслуживание. Зависят от их частоты, объема, стоимости запасных частей и расходных материалов. Капитальный ремонт и полное сервисное обслуживание отличается возможностью/невозможностью проведения регламентных работ непосредственно на месте установки оборудования. Для достоверности лучше получить Cm у продавца с условием, что он будет осуществлять: обслуживание, ремонт и поставку запчастей в течение срока службы, за плату в пределах заявленной им на конкурсе суммы;

Cin – стоимость монтажа и пусконаладки;

Co – заработная плата обслуживающего персонала;

Сenv – затраты на защиту окружающей среды;

Cd – затраты на утилизацию

Совокупная стоимость пользования является универсальным и проверенным методом сравнения любой техники.

Этот метод следует узаконить и в России. Пока же настоятельно рекомендуем вносить в конкурсную документацию на энергосервис, на поставку, «под ключ» и т.п. пункт о необходимости предоставления расчета величины совокупной стоимости владения по приведенной формуле.

Оборудование, закладываемое в проекты сегодня, начнет эксплуатироваться в 2016–2017 гг. Необходимо учитывать стоимость 1 кВт·ч в 2017 г. Вероятность того, что она существенно вырастет, весьма велика.

Вывод. Энергоемкость на производство 1 м3 воды в России в разы выше, чем в передовых странах. Большая часть энергопотребления в водоканалах приходится на насосное и воздуходувное оборудование. В структуре затрат за полный (жизненный) срок службы насосов и воздуходувок электроэнергия составляет 53–92 %, тогда как капзатраты всего 3–9 %. В России при выборе оборудования фактор цены обычно весомее энергозатрат. В развитых странах – наоборот. В России оборудование на конкурсах принято оценивать по количеству баллов. В передовых странах – в деньгах: по совокупной стоимости пользования за весь срок службы оборудования. Совокупная стоимость пользования является универсальным и проверенным методом сравнения любой техники. Этот метод следует узаконить и в России.