Przez technologie energooszczędne rozumie się różnorodne procesy produkcyjne i domowe, mające na celu zmniejszenie zużycia materiałów i zasobów energii na jednostkę produkcji lub na jednostkę wydatkowanej energii – cieplnej lub elektrycznej.
W zasadzie możliwe są dwa sposoby oszczędzania energii – albo zużywać mniej nieodnawialnych zasobów energii (gaz, węgiel, ropa naftowa) albo efektywniej je wykorzystywać.
Rozważmy najbardziej duże sektory działalności gospodarczej, w których wprowadzenie technologii energooszczędnych jest szczególnie ważne. Są to przemysł, budownictwo i gospodarstwa domowe.
Praktyka stosowania technologii energooszczędnych w produkcji
Główne straty to:
- Straty tarcia powstające podczas działania dowolnych układów mechanicznej konwersji energii.
- Straty ciepła, podczas których nadwyżki zasobów są wydawane na bezproduktywne ogrzewanie środowiska.
- Straty mocy elektrycznej towarzyszące procesom przesyłania znacznych mocy na duże odległości.
- Straty magnetyczne w urządzeniach zaprojektowanych do przekształcania jednego rodzaju energii w inny.
Jednocześnie wraz ze wzrostem mocy pojedynczej jednostki wzrasta również poziom jej strat. Ponieważ w przemyśle metalurgicznym coraz częściej wykorzystywane są tradycyjne źródła energii, zwiększonemu zużyciu energii często towarzyszy pogorszenie stanu środowiska.
W celu zmniejszenia jednostkowego zużycia energii w metalurgii stosuje się:
- Rozszerzone wykorzystanie surowców wtórnych i odpadów produkcyjnych;
- Optymalizacja zarządzania obiektami hutniczymi z wykorzystaniem technologii komputerowej;
- Urządzenia charakteryzują się zwiększoną wydajnością podczas pracy.
Technologie oszczędzające zasoby wprowadza się w podobny sposób w przemyśle chemicznym. Natomiast w obróbce metali stosowane są przede wszystkim technologie bezodpadowe: np. coraz częściej preferuje się procesy odkształcania plastycznego nad obróbkę mechaniczną (w wyniku której powstaje znaczna ilość wiórów) oraz na zimno, gdy ilość odpadów jest minimalna.
Technologie energooszczędne rozwijają się szczególnie intensywnie w branżach o produkcji masowej. Przykładem jest produkcja samochodów lub silników. Nowoczesne technologie energooszczędne towarzyszą całemu łańcuchowi narodzin nowego pojazdu – od jego projektu, podczas którego opracowywania w pełni uwzględniane są czynniki oporu ruchu pojazdu, po operacje montażowe wykonywane z najwyższą produktywnością i jakością.
Przy produkcji silników energooszczędnych uwzględnia się obciążenie silnika, minimalną ilość ciepła odpadowego i gazów spalinowych, maksymalną sprawność, a w przypadku silników spalinowych także najlepszy skład chemiczny paliwa.
Nowe technologie energooszczędne w budownictwie
Projektując i budując budynki mieszkalne i użyteczności publicznej należy w pełni uwzględnić koszty strat nieprodukcyjnych.
Pomiędzy nimi:
- Straty podczas ogrzewania pomieszczeń.
- Straty ciepła przez dachy budynków.
- Słabo kontrolowane procesy wymiany ciepła pomiędzy powierzchnią zewnętrzną budynku a otoczeniem, szczególnie w okresie zimowym.
- Nieskuteczna klimatyzacja.
Najbardziej obiecującą energooszczędną technologią budowlaną w Rosji jest instalacja modułów powłok kondensacyjnych. Urządzenia te zapewniają wyższą sprawność spalania – od 89% do 97% i uznawane są za najbardziej efektywną metodę ogrzewania i wentylacji wykorzystującą paliwo gazowe.
Agregaty skraplające instalowane są na dachach, zapewniając jednocześnie skuteczną wentylację. Urządzenia te zawierają wtórny wymiennik ciepła. Spaliny przechodzące przez ten wymiennik ciepła obniżają swoją temperaturę do punktu, w którym następuje kondensacja pary wodnej. Dzięki temu urządzenia odzyskują ciepło utajone, które w przeciwnym razie zostałoby utracone do powietrza wywiewanego.
Projektowanie i montaż systemów oświetlenia budynków, ulic i innych obiektów charakteryzuje się znacznie większą skalą wdrażania technologii energooszczędnych w budownictwie. Lampy LED mają tutaj wyraźną przewagę: mają strumień świetlny o 85% wyższy niż wartość zapewniana przez żarówki o tej samej mocy. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych kilku lat gęstość mocy diod LED podwoi się, z obecnych 125–135 lumenów na wat do 230 lumenów na wat.
Jeszcze bardziej obiecujące z punktu widzenia nowoczesnych technologii energooszczędnych jest zastosowanie oświetlenia indukcyjnego. W porównaniu do żarówek, lampy indukcyjne są około czterokrotnie bardziej wydajne i działają ponad 40 razy dłużej.
Główne kierunki i programy oszczędzania energii w osadzie
Zasoby i technologie energooszczędne są szczególnie istotne w domach prywatnych, gdzie oszczędności w kosztach materiałów można zapewnić jedynie poprzez ich racjonalne wykorzystanie.
Główne kierunki wprowadzania technologii energooszczędnych w domu prywatnym to:
- Efektywna izolacja ścian i zastosowanie w budownictwie materiałów o podwyższonej pojemności cieplnej.
- Obniżenie kosztów energii podczas instalacji systemów klimatyzacji.
- Zastosowanie pomp ciepła do indywidualnego zaopatrzenia w wodę ze zwiększoną wydajnością.
- W miarę możliwości korzystaj z elektrowni wykorzystujących odnawialne źródła energii: wiatr, oświetlenie słoneczne, wodę geotermalną itp.
Przykładem racjonalnego wykorzystania zasobów i technologii energooszczędnych jest proces chłodzenia chłodziwa w układach klimatyzacyjnych. Nowoczesne chillery charakteryzują się zwiększoną objętością skraplaczy i parowników, a sprężarki pozwalają na zmianę prędkości napędu i sterowanie mocą klimatyzatorów.
Rola procesów efektywności energetycznej i technologii energooszczędnych w instalacjach domowych jest ogromna. W szczególności toalety z podwójnym spłukiwaniem i bezwodne pisuary grawitacyjne mogą zaoszczędzić do 30% wody. Co ważne, mechanizm spłukiwania podwójnego jest częścią zaworu spłukującego i można go łatwo zamontować na istniejącej armaturze.
Pisuary bezwodne działają bez mechanizmu spłukującego. Zamiast tradycyjnego odpływu zastosowano wymienny wkład, który zawiera unikalny płyn pełniący funkcję uszczelniacza. Płyn uszczelniający działa jak hermetyczna bariera, zapobiegając tłumieniu zapachów w pomieszczeniu. Pozostaje we wkładzie, dzięki czemu pisuar bezwodny jest czyszczony około 3-4 razy w roku, co zapewnia znaczną oszczędność energii.
Plany powszechnego wprowadzenia technologii energooszczędnych opracowywane są z uwzględnieniem ich znaczenia. Zatem aż 31% strat surowców materialnych i energetycznych w krajach rozwiniętych ma miejsce w przemyśle, 28% w logistyce, 22% w sektorze gospodarstw domowych i 19% w budownictwie.
Ciekawe fakty na temat technologii oszczędzających energię
- Dania zajmuje pierwsze miejsce na świecie pod względem poziomu wykorzystania technologii energooszczędnych w przeliczeniu na mieszkańca. Tym samym aż jedna trzecia całej energii elektrycznej w kraju wytwarzana jest przez elektrownie wiatrowe.
- 35% całkowitego zużycia energii w światowym przemyśle przypada na hutnictwo żelaza i metali nieżelaznych.
- Oak Ridge i General Electric stworzyły nowy typ lodówki domowej, która wykorzystuje specjalne magnesy do wytwarzania zimna. Taka lodówka wykorzystuje efekt magnetokaloryczny, zgodnie z którym obniżenie lub podwyższenie temperatury materiału uzyskuje się poprzez zmianę pola magnetycznego. Jednostkowe zużycie energii zmniejsza się o 37-40%.
