Le tecnologie per il risparmio energetico e il loro ruolo nella vita moderna

Le tecnologie per il risparmio energetico e il loro ruolo nella vita moderna
Immagine: bioenergyconsult.com
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Per tecnologie di risparmio energetico si intendono vari processi produttivi e domestici volti a ridurre il consumo di materiali e risorse energetiche per unità di produzione o per unità di energia spesa – termica o elettrica.

In linea di principio, sono possibili due modi per risparmiare energia: spendere meno risorse energetiche non rinnovabili (gas, carbone, petrolio) o utilizzarle in modo più efficiente.

Consideriamo i settori di attività economica più ampi, dove l’introduzione di tecnologie di risparmio energetico è particolarmente importante. Si tratta dell’industria, dell’edilizia e delle famiglie.

Pratica di applicazione delle tecnologie di risparmio energetico nella produzione

Tradizionalmente, la metallurgia, l’industria chimica e l’ingegneria meccanica consumano la maggior parte delle risorse materiali ed energetiche. Il criterio per l’efficacia di qualsiasi processo tecnologico è il suo indicatore di efficienza.

Le principali perdite sono:

  1. Perdite per attrito che si verificano durante il funzionamento di qualsiasi sistema di conversione dell’energia meccanica.
  2. Perdite di calore, in cui le risorse in eccesso vengono spese per il riscaldamento improduttivo dell’ambiente.
  3. Perdite di potenza elettrica che accompagnano i processi di trasmissione di potenza significativa su lunghe distanze.
  4. Perdite magnetiche nei dispositivi progettati per trasformare un tipo di energia in un altro.
Energy saving technologies
Immagine: alliance-allice.com

Allo stesso tempo, all’aumentare della potenza di una singola unità, aumenta anche il livello delle sue perdite. Poiché le risorse energetiche tradizionali vengono spesso utilizzate per far funzionare le industrie metallurgiche, l’aumento del consumo energetico è spesso accompagnato da un deterioramento della situazione ambientale.

Per ridurre il consumo energetico specifico in metallurgia si utilizza:

  • Maggiore utilizzo di materie prime secondarie e scarti di produzione;
  • Ottimizzazione della gestione degli impianti metallurgici utilizzando la tecnologia informatica;
  • Dispositivi caratterizzati da una maggiore efficienza durante il loro funzionamento.

Tecnologie per il risparmio delle risorse vengono introdotte in modo simile nell’industria chimica. E nella lavorazione dei metalli vengono utilizzate prevalentemente tecnologie prive di rifiuti: ad esempio, i processi di deformazione plastica sono sempre più preferiti alla lavorazione meccanica (che produce una quantità significativa di trucioli) e allo stato freddo, quando la quantità di rifiuti è minima.

Superconduttori: nuovi materiali per un’energia efficiente
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Le tecnologie di risparmio energetico si stanno sviluppando in modo particolarmente intenso nelle industrie con produzione di massa. Un esempio è la produzione di automobili o di motori. Le moderne tecnologie di risparmio energetico accompagnano l’intera catena di nascita di un nuovo veicolo: dalla sua progettazione, durante lo sviluppo della quale vengono pienamente presi in considerazione i fattori di resistenza al movimento del veicolo, alle operazioni di assemblaggio eseguite con la massima produttività e qualità.

Quando si producono motori ad alta efficienza energetica, vengono presi in considerazione il carico del motore, il calore residuo minimo e i gas di scarico, la massima efficienza e, per i motori a combustione interna, anche la migliore composizione chimica del carburante.

Nuove tecnologie di risparmio energetico in edilizia

Quando si progettano e costruiscono edifici residenziali e pubblici, i costi delle perdite improduttive dovrebbero essere pienamente presi in considerazione.

Energy saving technologies
Immagine: aceee.org

Tra loro:

  • Perdite durante il riscaldamento dell’ambiente.
  • Perdita di calore attraverso il tetto degli edifici.
  • Processi di scambio termico debolmente controllati tra la superficie esterna dell’edificio e l’ambiente, soprattutto durante la stagione fredda.
  • Aria condizionata inefficace.

La tecnologia di costruzione a risparmio energetico più promettente in Russia è l’installazione di moduli di rivestimento a condensazione. Questi dispositivi forniscono un’efficienza di combustione più elevata, dall’89% al 97% e sono considerati il ​​metodo di riscaldamento e ventilazione più efficiente che utilizza il gas combustibile.

Le unità condensanti sono installate sui tetti, garantendo anche un’efficace ventilazione. Questi dispositivi contengono uno scambiatore di calore secondario. I gas di scarico che passano attraverso questo scambiatore di calore abbassano la loro temperatura fino al punto in cui il vapore acqueo condensa. Ciò consente ai dispositivi di recuperare il calore latente che altrimenti andrebbe perso nell’aria di scarico.

L’energia rinnovabile è un compromesso necessario tra uomo e natura
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Le moderne tecnologie di risparmio energetico hanno ricevuto il loro sviluppo coerente anche nella scelta delle apparecchiature di riscaldamento. Ad esempio, un sistema di riscaldamento a infrarossi che utilizza la tecnologia di risparmio energetico può ridurre il consumo energetico specifico del 70-75%, mentre i sistemi di automazione mantengono la migliore umidità relativa dell’aria nei locali. Finora, tali tecnologie di riscaldamento a risparmio energetico sono utilizzate principalmente negli edifici bassi.

La progettazione e l’installazione di sistemi di illuminazione per edifici, strade e altre strutture sono caratterizzate da un’implementazione su scala molto più ampia di tecnologie di risparmio energetico nelle costruzioni. Le lampade a LED hanno qui un chiaro vantaggio: hanno un flusso luminoso superiore dell’85% rispetto al valore fornito dalle lampade a incandescenza della stessa potenza. Nei prossimi anni si prevede che la densità di potenza dei LED raddoppierà, passando dagli attuali 125-135 lumen per watt a 230 lumen per watt.

Ancora più promettente dal punto di vista delle moderne tecnologie di risparmio energetico è l’uso dell’illuminazione a induzione. Rispetto alle lampade a incandescenza, le lampade a induzione sono circa quattro volte più efficienti e durano più di 40 volte di più.

Principali indirizzi e programmi di risparmio energetico nell’insediamento

Le risorse e le tecnologie di risparmio energetico sono particolarmente importanti per le case private, quando il risparmio sui costi dei materiali è garantito solo attraverso un loro uso razionale.

Energy saving technologies
Immagine: constellation.com

Le direzioni principali per l’introduzione di tecnologie di risparmio energetico per una casa privata sono:

  • Isolamento efficace delle pareti e utilizzo di materiali con maggiore capacità termica nella costruzione.
  • Ridurre i costi energetici durante l’installazione di sistemi di climatizzazione.
  • Utilizzo di pompe di calore per approvvigionamento idrico individuale con efficienza aumentata.
  • Utilizzare, ove possibile, centrali elettriche che utilizzino fonti energetiche rinnovabili: eolico, illuminazione solare, acqua geotermica, ecc.

Un esempio di uso razionale delle risorse e di tecnologie di risparmio energetico è il processo di raffreddamento del liquido di raffreddamento nei sistemi di condizionamento dell’aria. I refrigeratori moderni sono caratterizzati da un volume maggiore di condensatori ed evaporatori, mentre i compressori consentono di variare la velocità di guida e controllare la potenza dei condizionatori d’aria.

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Il ruolo dei processi di efficienza energetica e delle tecnologie di risparmio energetico negli impianti idraulici domestici è eccezionale. In particolare, i WC a doppio scarico e gli orinatoi a gravità senza acqua possono far risparmiare fino al 30% di acqua. È importante sottolineare che il meccanismo a doppio scarico fa parte della valvola di scarico e può essere facilmente installato sugli impianti idraulici esistenti.

Gli orinatoi senza acqua funzionano senza meccanismo di scarico. Invece di uno scarico tradizionale, viene utilizzata una cartuccia sostituibile che contiene un liquido unico che funge da sigillante. Il liquido sigillante agisce come una barriera ermetica, impedendo che gli odori interni vengano inumiditi. Rimane nella cartuccia, quindi l’orinatoio senz’acqua viene pulito circa 3-4 volte l’anno, garantendo un notevole risparmio energetico.

I piani per l’introduzione diffusa di tecnologie di risparmio energetico vengono elaborati tenendo conto della loro importanza. Pertanto, fino al 31% delle perdite di risorse materiali ed energetiche nei paesi sviluppati si verifica nell’industria, il 28% nella logistica, il 22% nel settore domestico e il 19% nell’edilizia.

Fatti interessanti sulle tecnologie di risparmio energetico

  • La Danimarca è al primo posto nel mondo in termini di livello di utilizzo di tecnologie di risparmio energetico pro capite. Pertanto, fino a un terzo di tutta l’elettricità del paese è generata da impianti eolici.
  • Il 35% di tutto il consumo energetico nell’industria globale è destinato alla metallurgia ferrosa e non ferrosa.
  • Oak Ridge e General Electric hanno creato un nuovo tipo di frigorifero domestico che utilizza speciali magneti per creare freddo. Un tale frigorifero utilizza l’effetto magnetocalorico, secondo il quale si ottiene una diminuzione o un aumento della temperatura del materiale modificando il campo magnetico. Il consumo energetico specifico è ridotto del 37-40%.