Эффективное использование энергии - Efficient energy use

Энергоемкость экономики (с 1990 по 2015 год): Энергоемкость - это показатель того, сколько энергии используется для производства одной единицы экономической продукции. Более низкий коэффициент указывает на то, что для производства одной единицы продукции используется меньше энергии.

Эффективное использование энергии , иногда называемое просто энергоэффективностью , является целью сокращения количества энергии, необходимой для производства продуктов и услуг, а также может уменьшить воздействие загрязнения воздуха. Например, изоляция здания позволяет ему использовать меньше энергии нагрева и охлаждения для достижения и поддержания теплового комфорта . Установка светодиодных ламп , люминесцентного освещения или естественных световых окон снижает количество энергии, необходимое для достижения того же уровня освещения, по сравнению с использованием традиционных ламп накаливания . Повышение энергоэффективности обычно достигается за счет принятия более эффективных технологий или производственного процесса или за счет применения общепринятых методов снижения потерь энергии.

Есть много причин для повышения энергоэффективности. Снижение энергопотребления снижает затраты на электроэнергию и может привести к финансовой экономии для потребителей, если экономия энергии компенсирует любые дополнительные затраты на внедрение энергоэффективной технологии. Снижение энергопотребления также рассматривается как решение проблемы минимизации выбросов парниковых газов . По данным Международного энергетического агентства , повышение энергоэффективности зданий , промышленных процессов и транспорта может снизить мировые потребности в энергии к 2050 году на одну треть и помочь контролировать глобальные выбросы парниковых газов. Еще одно важное решение - отмена государственных энергетических субсидий, которые способствуют высокому энергопотреблению и неэффективному использованию энергии более чем в половине стран мира.

Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии , как говорят, что два столпа из устойчивой энергетической политики и высокие приоритеты в устойчивой иерархии энергии . Во многих странах считается, что энергоэффективность приносит пользу национальной безопасности, поскольку ее можно использовать для снижения уровня импорта энергии из зарубежных стран и может замедлить темпы истощения внутренних энергоресурсов.

Обзор

Упрощенная электросеть с накопителем энергии

Энергоэффективность оказалась рентабельной стратегией для построения экономики без обязательного увеличения энергопотребления . Например, в штате Калифорния в середине 1970-х годов начали внедрять меры по энергоэффективности, включая строительные нормы и стандарты со строгими требованиями к эффективности. В последующие годы потребление энергии в Калифорнии оставалось примерно неизменным на душу населения, в то время как национальное потребление в США увеличилось вдвое. В рамках своей стратегии Калифорния внедрила «порядок загрузки» новых энергоресурсов, который ставит на первое место энергоэффективность, на второе - на возобновляемые источники электроэнергии и на последнюю - на новые электростанции, работающие на ископаемом топливе. Такие штаты, как Коннектикут и Нью-Йорк, создали квазигосударственные Зеленые банки, чтобы помочь владельцам жилых и коммерческих зданий финансировать модернизацию энергоэффективности, которая сокращает выбросы и снижает затраты потребителей на энергию.

Институт Ловина в Скалистых горах отмечает, что в промышленных условиях «есть множество возможностей сэкономить от 70% до 90% энергии и затрат на освещение, вентиляторы и насосные системы; 50% для электродвигателей; и 60% в таких областях, как отопление, охлаждение, оргтехника и бытовая техника ». В целом до 75% электроэнергии, используемой сегодня в США, можно сэкономить с помощью мер повышения эффективности, которые стоят меньше, чем само электричество, то же самое верно и для домашних условий. Министерство энергетики США заявило, что существует потенциал для экономии энергии в размере 90 миллиардов кВтч за счет повышения энергоэффективности дома.

Другие исследования подчеркнули это. В отчете, опубликованном в 2006 году Глобальным институтом McKinsey , утверждалось, что «существуют достаточные экономически жизнеспособные возможности для повышения энергоэффективности, которые могут удерживать рост глобального спроса на энергию на уровне менее 1 процента в год» - менее половины среднего показателя в 2,2 процента. рост ожидается до 2020 г. при обычном сценарии ведения бизнеса. Энергетическая продуктивность, которая измеряет объем производства и качество товаров и услуг на единицу потребляемой энергии, может происходить либо от уменьшения количества энергии, необходимой для производства чего-либо, либо от увеличения количества или качества товаров и услуг за счет того же количества энергии. .

Доклад Венских переговоров об изменении климата за 2007 год, подготовленный под эгидой Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата , ясно показывает, «что с помощью энергоэффективности можно добиться реального сокращения выбросов при низких затратах».

Международные стандарты ISO 17743 и ISO 17742 обеспечивают документированную методологию расчета и отчетности по энергосбережению и энергоэффективности для стран и городов.

Энергоемкость страны или региона, отношение потребления энергии к валовому внутреннему продукту или какой - либо другой мере экономического производства», отличается от его энергетической эффективности. Энергоемкость зависит от климата, экономической структуре (например , услуги против производства), торговля , а также энергоэффективность зданий, транспортных средств и промышленности.

Преимущества

С точки зрения потребителя энергии, основным мотивом повышения энергоэффективности часто является просто экономия денег за счет снижения затрат на покупку энергии. Кроме того, с точки зрения энергетической политики , существует давняя тенденция к более широкому признанию энергоэффективности в качестве «первого топлива», что означает способность заменять или избегать потребления реальных видов топлива. Фактически, Международное энергетическое агентство подсчитало, что применение мер по повышению энергоэффективности в 1974-2010 годах позволило избежать большего потребления энергии в его государствах-членах, чем потребление любого конкретного топлива, включая нефть, уголь и природный газ.

Более того, давно признано, что энергоэффективность дает и другие преимущества, помимо снижения энергопотребления. По некоторым оценкам стоимости этих других выгод, часто называемых множественными выгодами, сопутствующими выгодами, дополнительными выгодами или неэнергетическими выгодами, их суммарная стоимость даже выше, чем стоимость прямых энергетических выгод. Эти многочисленные преимущества энергоэффективности включают такие вещи, как уменьшение воздействия изменения климата, уменьшение загрязнения воздуха и улучшение здоровья, улучшение условий в помещениях, повышение энергетической безопасности и снижение ценового риска для потребителей энергии. Были разработаны методы расчета денежной стоимости этих множественных выгод, включая, например, метод эксперимента по выбору улучшений, которые имеют субъективный компонент (например, эстетику или комфорт) и метод Туоминена-Сеппянена для снижения ценового риска. При включении в анализ можно показать, что экономическая выгода от инвестиций в энергоэффективность значительно выше, чем просто стоимость сэкономленной энергии.

Техника

Современные бытовые приборы, такие как морозильные камеры , духовки , плиты , посудомоечные машины , стиральные машины и сушилки, потребляют значительно меньше энергии, чем старые приборы. Установка бельевой веревки значительно снизит потребление энергии, так как сушилка будет использоваться меньше. Современные энергоэффективные холодильники, например, потребляют на 40 процентов меньше энергии, чем обычные модели в 2001 году. После этого, если бы все домохозяйства в Европе заменили бытовую технику более чем десятилетней давности на новые, 20 миллиардов кВтч электроэнергии было бы экономится ежегодно, что сокращает выбросы CO ₂ почти на 18 миллиардов кг. В США соответствующие цифры составят 17 миллиардов кВтч электроэнергии и 27 000 000 000 фунтов (1,2 × 10 ¹⁰ кг) CO ₂ . Согласно исследованию, проведенному McKinsey & Company в 2009 году, замена старых приборов - одна из наиболее эффективных глобальных мер по сокращению выбросов парниковых газов. Современные системы управления питанием также сокращают потребление энергии простаивающими приборами, отключая их или переводя их в режим низкого энергопотребления через определенное время. Многие страны идентифицируют энергоэффективные приборы с помощью маркировки потребляемой энергии .

Влияние энергоэффективности на пиковое потребление зависит от того, когда используется прибор. Например, кондиционер потребляет больше энергии днем, когда жарко. Следовательно, энергоэффективный кондиционер будет иметь большее влияние на пиковую нагрузку, чем внепиковая нагрузка. С другой стороны, энергоэффективная посудомоечная машина потребляет больше энергии поздним вечером, когда люди моют посуду. Это устройство может практически не повлиять на пиковую нагрузку.

Строительный дизайн

Эмпайр-стейт-билдинг, получивший в сентябре 2011 года золотой рейтинг за энергетический и экологический дизайн, является самым высоким и самым большим зданием, имеющим сертификат LEED, в Соединенных Штатах и Западном полушарии, хотя его, скорее всего, обгонит собственный Всемирный торговый центр Нью-Йорка .

Здания являются важной областью для повышения энергоэффективности во всем мире, поскольку они играют важную роль в потреблении энергии. Однако вопрос использования энергии в зданиях не является однозначным, поскольку условия в помещении, которые могут быть достигнуты с использованием энергии, сильно различаются. Меры по поддержанию комфорта в зданиях, освещение, отопление, охлаждение и вентиляция - все это потребляет энергию. Обычно уровень энергоэффективности в здании измеряется путем деления потребляемой энергии на площадь здания, что называется удельным потреблением энергии или интенсивностью использования энергии:

{\ displaystyle {\ frac {\ text {Потребляемая энергия}} {\ text {Застроенная площадь}}}}

Однако проблема более сложная, поскольку строительные материалы воплощают в себе энергию . С другой стороны, энергия может быть восстановлена из материалов при демонтаже здания путем повторного использования материалов или сжигания их для получения энергии. Более того, когда здание используется, внутренние условия могут меняться, что приводит к более или менее качественной внутренней среде. Наконец, на общую эффективность влияет использование здания: занято ли здание большую часть времени и используются ли пространства эффективно - или здание в основном пусто? Было даже предложено, чтобы для более полного учета энергоэффективности, удельное потребление энергии должно быть изменено, чтобы включить следующие факторы:

{\ displaystyle {\ frac {{\ text {воплощенная энергия}} + {\ text {Потребляемая энергия}} - {\ text {Восстановленная энергия}}} {{\ text {Застроенная площадь}} \ times {\ text {Использование rate}} \ times {\ text {Фактор качества}}}}}

Таким образом, сбалансированный подход к энергоэффективности в зданиях должен быть более комплексным, чем простая попытка минимизировать потребление энергии. Следует учитывать такие вопросы, как качество внутренней среды и эффективность использования пространства. Таким образом, меры, используемые для повышения энергоэффективности, могут принимать самые разные формы. Часто они включают пассивные меры, которые по своей сути снижают потребность в энергии, например лучшую изоляцию. Многие из них выполняют различные функции, улучшающие условия в помещении, а также снижающие потребление энергии, например, более интенсивное использование естественного света.

Расположение здания и окружение играют ключевую роль в регулировании его температуры и освещенности. Например, деревья, ландшафт и холмы могут создавать тень и блокировать ветер. В более прохладном климате проектирование зданий в северном полушарии с окнами, выходящими на юг, и зданий в южном полушарии с окнами, выходящими на север, увеличивает количество солнечного света (в конечном счете, тепловой энергии), попадающего в здание, сводя к минимуму потребление энергии за счет максимального пассивного солнечного нагрева . Плотная конструкция здания, включая энергоэффективные окна, хорошо герметичные двери и дополнительную теплоизоляцию стен, цокольных плит и фундаментов, может снизить теплопотери на 25–50 процентов.

Темные крыши могут нагреваться до 39 ° C (70 ° F), чем самые светоотражающие белые поверхности . Они передают часть этого дополнительного тепла внутрь здания. Исследования в США показали, что светлые крыши потребляют на 40 процентов меньше энергии для охлаждения, чем здания с более темными крышами. Белые кровельные системы экономят больше энергии в более солнечном климате. Усовершенствованные электронные системы отопления и охлаждения могут снизить потребление энергии и повысить комфорт людей в здании.

Правильное размещение окон и световых люков, а также использование архитектурных элементов, отражающих свет в здание, могут снизить потребность в искусственном освещении. Одно исследование показало, что более широкое использование естественного и рабочего освещения повышает продуктивность в школах и офисах. Компактные люминесцентные лампы потребляют на две трети меньше энергии и могут служить в 6-10 раз дольше, чем лампы накаливания . Новые люминесцентные лампы излучают естественный свет, и в большинстве случаев они экономически эффективны, несмотря на их более высокую первоначальную стоимость, а срок окупаемости составляет всего несколько месяцев. Светодиодные лампы потребляют всего около 10% энергии, необходимой для лампы накаливания.

Эффективное энергосберегающее проектирование здания может включать использование недорогих пассивных инфракрасных лучей для отключения освещения в незанятых местах, таких как туалеты, коридоры или даже офисные помещения в нерабочее время. Кроме того, уровень освещенности можно контролировать с помощью датчиков дневного света, связанных со схемой освещения здания, чтобы включать / выключать или приглушать освещение до заранее определенных уровней, чтобы учесть естественный свет и, таким образом, снизить потребление. Системы управления зданием объединяют все это в один централизованный компьютер для управления освещением и потребностями в электроэнергии всего здания.

В ходе анализа, который объединяет моделирование жилого дома снизу вверх с экономической многоотраслевой моделью, было показано, что переменный приток тепла, вызванный эффективностью изоляции и кондиционирования воздуха, может иметь эффекты переключения нагрузки, которые неодинаковы для электрической нагрузки. В исследовании также подчеркивается влияние более высокой эффективности домашних хозяйств на выбор мощности по выработке электроэнергии, сделанный электроэнергетическим сектором.

Выбор технологии обогрева или охлаждения помещений для использования в зданиях может существенно повлиять на энергопотребление и эффективность. Например, замена старой печи, работающей на природном газе с КПД 50%, на новую печь с КПД 95% резко сократит потребление энергии, выбросы углерода и зимние счета за природный газ. Земные тепловые насосы могут быть еще более энергоэффективными и экономичными. В этих системах используются насосы и компрессоры для перемещения хладагента по термодинамическому циклу, чтобы «перекачивать» тепло против его естественного потока от горячего к холодному с целью передачи тепла в здание от большого теплового резервуара, находящегося в близлежащей земле. Конечным результатом является то, что тепловые насосы обычно используют в четыре раза меньше электроэнергии для передачи эквивалентного количества тепла, чем прямой электрический нагреватель. Еще одно преимущество геотермального теплового насоса заключается в том, что летом его можно реверсировать и использовать для охлаждения воздуха, передавая тепло от здания к земле. Недостатком геотермальных тепловых насосов являются их высокие первоначальные капитальные затраты, но они обычно окупаются в течение пяти-десяти лет в результате более низкого энергопотребления.

Интеллектуальные счетчики постепенно внедряются в коммерческом секторе, чтобы показать персоналу и для целей внутреннего мониторинга энергопотребление здания в динамичном презентабельном формате. Анализаторы качества электроэнергии могут быть внедрены в существующее здание для оценки использования, гармонических искажений, пиков, выбросов и прерываний, среди прочего, чтобы в конечном итоге сделать здание более энергоэффективным. Часто такие счетчики общаются с помощью беспроводных сенсорных сетей .

Экологичное строительство XML - это новая схема, часть усилий по информационному моделированию зданий , ориентированная на проектирование и эксплуатацию экологичных зданий. Он используется в качестве входных данных в нескольких двигателях моделирования энергии. Но с развитием современных компьютерных технологий на рынке стало доступно большое количество инструментов моделирования производительности зданий . Выбирая инструмент моделирования для использования в проекте, пользователь должен учитывать точность и надежность инструмента, принимая во внимание имеющуюся у него информацию о здании, которая будет использоваться в качестве входных данных для инструмента. Йезиоро, Донг и Лейте разработали подход с использованием искусственного интеллекта для оценки результатов моделирования характеристик здания и обнаружили, что более подробные инструменты моделирования имеют лучшую производительность моделирования с точки зрения потребления электроэнергии на обогрев и охлаждение в пределах 3% от средней абсолютной ошибки.

Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) - это рейтинговая система, организованная Советом по экологическому строительству США (USGBC) для поощрения экологической ответственности при проектировании зданий. В настоящее время они предлагают четыре уровня сертификации для существующих зданий (LEED-EBOM) и нового строительства (LEED-NC) на основе соответствия здания следующим критериям: экологически чистые объекты , эффективность использования воды , энергия и атмосфера, материалы и ресурсы, качество окружающей среды в помещении. , и инновации в дизайне. В 2013 году USGBC разработала LEED Dynamic Plaque - инструмент для отслеживания эффективности здания по метрикам LEED и потенциального пути к повторной сертификации. В следующем году совет сотрудничал с Honeywell, чтобы получить данные об использовании энергии и воды, а также о качестве воздуха в помещении из BAS, чтобы автоматически обновлять табличку, обеспечивая представление о производительности почти в реальном времени. Офис USGBC в Вашингтоне, округ Колумбия, является одним из первых зданий, в котором установлена динамическая табличка LEED, обновляемая в реальном времени.

Глубокая энергия Модифицированный целый-строительный анализ и построение процесс , который использует для достижения гораздо большая экономии энергии по сравнению с обычными энергетическими модернизациями . Модернизация с использованием глубокой энергии может применяться как в жилых, так и в нежилых («коммерческих») зданиях. Глубокая модернизация энергоснабжения обычно приводит к экономии энергии на 30 или более процентов, возможно, на несколько лет, и может значительно повысить стоимость здания. Empire State Building претерпело процесс дооснащения глубокой энергии , которая была завершена в 2013 году проектная команда, состоящая из представителей управления Johnson , Rocky Mountain Institute , Клинтон Climate Initiative , и Jones Lang LaSalle будет достигнуто ежегодное сокращение использования энергии на 38 % и 4,4 млн долларов. Например, 6 500 окон были переоборудованы на месте в суперокна, которые блокируют тепло, но пропускают свет. Были сокращены эксплуатационные расходы на кондиционирование воздуха в жаркие дни, что сразу позволило сэкономить 17 миллионов долларов капитальных затрат по проекту, частично профинансировав другие виды модернизации. Эмпайр-стейт-билдинг, получивший в сентябре 2011 года золотой рейтинг « Лидерство в области энергетики и экологического дизайна» (LEED), является самым высоким зданием в США, сертифицированным по стандарту LEED. Здание Индианаполиса Сити-Каунти недавно претерпело глубокую модернизацию системы энергоснабжения, в результате которой удалось сократить ежегодное энергопотребление на 46% и сэкономить 750 000 долларов в год.

Модернизация энергетики, в том числе глубокая, и другие типы, проводимые в жилых, коммерческих или промышленных зонах, обычно поддерживаются различными формами финансирования или стимулов. Стимулы включают заранее упакованные скидки, когда покупатель / пользователь может даже не знать, что на используемый товар были скидки или «выкуплены». Выкупы «Upstream» или «Midstream» являются обычным явлением для эффективных осветительных приборов. Другие скидки более ясны и прозрачны для конечного пользователя благодаря использованию официальных приложений. Помимо скидок, которые могут предлагаться через государственные программы или программы коммунальных предприятий, правительства иногда предлагают налоговые льготы для проектов в области энергоэффективности. Некоторые организации предлагают скидки и инструкции по оплате, а также услуги по упрощению процедур, которые позволяют конечным потребителям энергии подключаться к программам скидок и стимулов.

Для оценки экономической целесообразности инвестиций в энергоэффективность зданий можно использовать анализ экономической эффективности или CEA. Расчет CEA дает значение сэкономленной энергии, иногда называемое негаваттами , в долларах / кВтч. Энергия в таком расчете виртуальна в том смысле, что она никогда не потреблялась, а скорее сохранялась благодаря некоторым инвестициям в энергоэффективность. Таким образом, CEA позволяет сравнивать цену на негаватт с ценой на энергию, такую как электричество из сети или самая дешевая альтернатива возобновляемой энергии. Преимущество подхода CEA в энергетических системах заключается в том, что он позволяет избежать необходимости предполагать будущие цены на энергию для целей расчета, тем самым устраняя основной источник неопределенности при оценке инвестиций в энергоэффективность.

Промышленность

Отрасли промышленности используют большое количество энергии для обеспечения различных производственных процессов и процессов добычи ресурсов. Многие промышленные процессы требуют большого количества тепла и механической энергии, большая часть которой поставляется в виде природного газа , нефтяного топлива и электроэнергии . Кроме того, некоторые отрасли промышленности производят топливо из отходов, которое можно использовать для получения дополнительной энергии.

Поскольку промышленные процессы настолько разнообразны, невозможно описать множество возможных возможностей повышения энергоэффективности в промышленности. Многие зависят от конкретных технологий и процессов, используемых на каждом промышленном объекте. Однако существует ряд процессов и энергетических услуг, которые широко используются во многих отраслях промышленности.

Различные отрасли производят пар и электричество для последующего использования на своих объектах. Когда вырабатывается электричество, тепло, которое выделяется в качестве побочного продукта, можно улавливать и использовать для технологического пара, отопления или других промышленных целей. Эффективность обычного производства электроэнергии составляет около 30%, тогда как комбинированное производство тепла и электроэнергии (также называемое когенерацией ) преобразует до 90 процентов топлива в полезную энергию.

Современные котлы и печи могут работать при более высоких температурах, сжигая меньше топлива. Эти технологии более эффективны и производят меньше загрязняющих веществ.

Более 45 процентов топлива, используемого производителями в США, сжигается для производства пара. Типичный промышленный объект может снизить это потребление энергии на 20 процентов (по данным Министерства энергетики США ) за счет изоляции линий возврата пара и конденсата, предотвращения утечки пара и обслуживания конденсатоотводчиков.

Электродвигатели обычно работают с постоянной скоростью, но привод с регулируемой скоростью позволяет выходной мощности двигателя соответствовать требуемой нагрузке. Таким образом достигается экономия энергии от 3 до 60 процентов, в зависимости от того, как используется двигатель. Катушки двигателя, изготовленные из сверхпроводящих материалов, также могут снизить потери энергии. Двигатели также могут выиграть от оптимизации напряжения .

В промышленности используется большое количество насосов и компрессоров всех форм и размеров для самых разных применений. Эффективность насосов и компрессоров зависит от многих факторов, но часто можно улучшить управление технологическим процессом и улучшить методы технического обслуживания. Компрессоры обычно используются для подачи сжатого воздуха, который используется для пескоструйной обработки, окраски и других электроинструментов. По данным Министерства энергетики США, оптимизация систем сжатого воздуха путем установки приводов с регулируемой скоростью наряду с профилактическим обслуживанием для обнаружения и устранения утечек воздуха может повысить энергоэффективность на 20–50 процентов.

Транспорт

Энергоэффективность различных видов транспорта

Автомобили

Toyota Prius используется NYPD Traffic Enforcement

Расчетная энергоэффективность автомобиля составляет 280 пассажиро-миль / 10 ⁶ британских тепловых единиц. Есть несколько способов повысить энергоэффективность автомобиля. Использование улучшенной аэродинамики для минимизации лобового сопротивления может повысить топливную экономичность автомобиля . Снижение веса автомобиля также может улучшить экономию топлива, поэтому композитные материалы широко используются в кузовах автомобилей.

Более продвинутые шины с пониженным трением шины о дорогу и сопротивлением качению позволяют экономить бензин. Экономия топлива может быть увеличена до 3,3% за счет поддержания надлежащего давления в шинах. Замена забитого воздушного фильтра может снизить расход топлива автомобиля на 10 процентов по сравнению с более старыми автомобилями. На более новых автомобилях (1980-х годов и новее) с двигателями с впрыском топлива и компьютерным управлением забитый воздушный фильтр не влияет на расход топлива на галлон, но его замена может улучшить ускорение на 6-11 процентов. Аэродинамика также способствует повышению эффективности транспортного средства. Конструкция автомобиля влияет на количество газа, необходимое для его перемещения по воздуху. Аэродинамика касается воздуха вокруг автомобиля, что может повлиять на эффективность расходуемой энергии.

Турбокомпрессоры могут повысить топливную экономичность за счет использования двигателя меньшего объема. «Двигатель 2011 года» - это двигатель Fiat TwinAir, оснащенный турбонагнетателем MHI. «По сравнению с 1,2-литровым 8-литровым двигателем, новый турбонаддув мощностью 85 л.с. имеет на 23% больше мощности и на 30% лучший показатель производительности. Производительность двухцилиндрового двигателя не только эквивалентна 1,4-литровому двигателю 16v, но и расход топлива. на 30% ниже ».

Энергоэффективные автомобили могут в два раза превышать топливную эффективность среднего автомобиля. Новейшие конструкции, такие как дизельный Mercedes-Benz Bionic концепции транспортное средство достигли эффективности использования топлива выше , чем 84 миль на галлон США (2,8 л / 100 км; 101 миль на галлон _-imp ), в четыре раза больше обычного автомобильного ток среднего.

Основная тенденция в повышении эффективности автомобилей - рост количества электромобилей (полностью электрических или гибридных электрических). Электродвигатели имеют более чем вдвое больший КПД, чем двигатели внутреннего сгорания. Гибриды, такие как Toyota Prius , используют рекуперативное торможение для возврата энергии, которая рассеивалась бы в обычных автомобилях; эффект особенно заметен при езде по городу. Подключаемые гибриды также имеют увеличенную емкость аккумулятора, что позволяет ездить на ограниченные расстояния без сжигания бензина; в этом случае энергоэффективность определяется любым процессом (например, сжиганием угля, гидроэлектростанцией или возобновляемым источником), в результате которого создается энергия. Плагины обычно могут проехать около 40 миль (64 км) исключительно на электричестве без подзарядки; если батарея разряжается, включается газовый двигатель, позволяющий увеличить запас хода. Наконец, все большую популярность приобретают и полностью электрические автомобили; Tesla Model S седан является единственным высокопроизводительным полностью электрическим автомобилем в настоящее время на рынке.

уличное освещение

Города по всему миру освещают миллионы улиц 300 миллионами огней. Некоторые города стремятся снизить энергопотребление уличных фонарей за счет затемнения света в непиковые часы или перехода на светодиодные лампы. Светодиодные лампы, как известно, снижают потребление энергии от 50% до 80%.

Самолет

Есть несколько способов снизить потребление энергии при авиаперевозках, от модификации самих самолетов до управления воздушным движением. Как и в автомобилях, турбокомпрессоры - эффективный способ снизить потребление энергии; однако вместо того, чтобы допускать использование двигателя меньшего рабочего объема, турбонагнетатели в реактивных турбинах работают за счет сжатия более разреженного воздуха на больших высотах. Это позволяет двигателю работать так, как если бы он находился при давлении на уровне моря, при этом пользуясь преимуществом уменьшенного лобового сопротивления самолета на больших высотах.

Системы управления воздушным движением - еще один способ повысить эффективность не только самолетов, но и авиационной отрасли в целом. Новая технология обеспечивает превосходную автоматизацию взлета, посадки и предотвращения столкновений, а также в аэропортах, от простых вещей, таких как HVAC и освещение, до более сложных задач, таких как безопасность и сканирование.

Альтернативные виды топлива

Типичная бразильская заправочная станция с четырьмя альтернативными видами топлива на продажу: биодизель (B3), бензин (E25), чистый этанол ( E100 ) и сжатый природный газ (CNG). Пирасикаба , Бразилия .

Альтернативные виды топлива, известные как нетрадиционные или усовершенствованные виды топлива , представляют собой любые материалы или вещества, которые могут использоваться в качестве топлива , кроме обычных видов топлива. Некоторые хорошо известные альтернативные виды топлива включают биодизель , биоспирт ( метанол , этанол , бутанол ), химически хранимую электроэнергию (батареи и топливные элементы ), водород , неископаемый метан , неископаемый природный газ , растительное масло и другие источники биомассы . Эффективность производства этих видов топлива сильно различается.

Энергосбережение

Элементы конструкции пассивной солнечной энергии , показанные в приложении прямого усиления

Энергосбережение шире, чем энергоэффективность, и включает в себя активные усилия по снижению потребления энергии, например, путем изменения поведения , в дополнение к более эффективному использованию энергии. Примерами сохранения без повышения эффективности являются меньше обогрева комнаты зимой, меньше использования автомобиля, сушка одежды на воздухе вместо использования сушилки или включение режимов энергосбережения на компьютере. Как и в случае с другими определениями, граница между эффективным использованием энергии и энергосбережением может быть нечеткой, но оба они важны с экологической и экономической точек зрения. Это особенно актуально, когда действия направлены на экономию ископаемого топлива . Энергосбережение - это проблема, требующая, чтобы политические программы, технологическое развитие и изменение поведения шли рука об руку. Многие организации- посредники в сфере энергетики , например правительственные или неправительственные организации на местном, региональном или национальном уровне, работают над часто финансируемыми государством программами или проектами для решения этой проблемы. Психологи также занимались проблемой энергосбережения и разработали рекомендации по изменению поведения с целью снижения энергопотребления с учетом технологических и политических соображений.

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) поддерживает полный список приложений , пригодных для эффективного использования энергии.

Управляющие коммерческой недвижимостью, которые планируют и управляют проектами в области энергоэффективности, обычно используют программную платформу для проведения энергоаудита и для сотрудничества с подрядчиками, чтобы понять весь спектр их возможностей. Департамент энергетики (DOE) Программное обеспечение Справочник описывает программное обеспечение EnergyActio, платформу на основе облачных вычислений , предназначенный для этой цели.

Устойчивая энергия

Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии считаются основными элементами устойчивой энергетической политики . Обе стратегии должны разрабатываться одновременно, чтобы стабилизировать и сократить выбросы углекислого газа . Эффективное использование энергии имеет важное значение для замедления роста спроса на энергию, так что увеличение поставок чистой энергии может привести к значительному сокращению использования ископаемого топлива. Если потребление энергии будет расти слишком быстро, развитие возобновляемых источников энергии будет преследовать удаляющуюся цель. Точно так же, если поставки чистой энергии не появятся быстро, замедление роста спроса только начнет сокращать общие выбросы углерода; также необходимо снижение содержания углерода в источниках энергии. Таким образом, устойчивая энергетическая экономика требует серьезных обязательств как в отношении эффективности, так и возобновляемых источников энергии.

Эффект отскока

Если спрос на энергетические услуги останется постоянным, повышение энергоэффективности снизит потребление энергии и выбросы углерода. Однако многие улучшения эффективности не снижают потребление энергии на величину, предсказываемую простыми инженерными моделями. Это потому, что они удешевляют энергетические услуги, и поэтому потребление этих услуг увеличивается. Например, поскольку транспортные средства с экономичным расходом топлива удешевляют поездки, потребители могут ехать дальше, тем самым нивелируя часть потенциальной экономии энергии. Точно так же обширный исторический анализ повышения технологической эффективности убедительно показал, что повышение энергоэффективности почти всегда опережало экономический рост, что приводило к чистому увеличению использования ресурсов и связанного с ним загрязнения. Это примеры прямого отскока .

Оценки величины эффекта отскока варьируются от примерно 5% до 40%. Эффект отскока, вероятно, составит менее 30% на уровне домохозяйств и может быть ближе к 10% для транспорта. Эффект отскока в 30% означает, что повышение энергоэффективности должно достичь 70% снижения энергопотребления, прогнозируемого с использованием инженерных моделей. Saunders et al. показали в 2010 году, что освещение составляло около 0,7% ВВП во многих обществах и сотни лет, что подразумевает 100% -ный эффект отдачи. Тем не менее, некоторые авторы утверждают в последующей статье, что усиление освещения в целом повышает экономическое благосостояние и дает существенные преимущества. Исследование, проведенное в 2014 году, показало, что эффект отскока для домашнего освещения, особенно для часто используемых ламп, является довольно низким.

Энергоэффективность по странам или регионам

Европа

Результаты исследования инвестиций Европейского инвестиционного банка за 2019 и 2020 годы.

Цели энергоэффективности на 2020 и 2030 годы.

Первая цель по энергоэффективности в ЕС была поставлена в 1998 году. Страны-члены договорились повышать энергоэффективность на 1 процент в год в течение двенадцати лет. Кроме того, законодательство о продукции, промышленности, транспорте и зданиях внесло свой вклад в общую структуру энергоэффективности. Требуются дополнительные усилия для решения проблемы отопления и охлаждения: при производстве электроэнергии в Европе расходуется больше тепла, чем требуется для обогрева всех зданий на континенте. В целом, согласно оценкам, законодательство ЕС в области энергоэффективности позволит к 2020 году сэкономить до 326 миллионов тонн нефти в год.

ЕС поставил перед собой цель экономии энергии на 20% к 2020 году по сравнению с уровнем 1990 года, но государства-члены решают индивидуально, как будет достигнута экономия энергии. На саммите ЕС в октябре 2014 года страны ЕС согласовали новый целевой показатель энергоэффективности на уровне 27% или выше к 2030 году. Одним из механизмов, используемых для достижения целевого показателя 27%, являются «Обязательства поставщиков и белые сертификаты». Продолжающиеся дебаты вокруг пакета экологически чистой энергии 2016 года также делают упор на энергоэффективность, но цель, вероятно, останется примерно на 30% большей эффективности по сравнению с уровнями 1990 года. Некоторые утверждали, что этого будет недостаточно для ЕС для достижения целей Парижского соглашения по сокращению выбросов парниковых газов на 40% по сравнению с уровнями 1990 года.

Важные организации и программы:

Рейтинг энергопотребления здания
Директива по экологическому проектированию энергопотребляющих продуктов
Энергоэффективность в Европе (исследование)
Orgalime , европейская ассоциация машиностроительной отрасли

Германия

Энергоэффективность играет центральную роль в энергетической политике в Германии . По состоянию на конец 2015 года национальная политика включает следующие целевые показатели эффективности и потребления (с фактическими значениями на 2014 год):

Целевой показатель эффективности и потребления	2014 г.	2020 г.	2050 г.
Потребление первичной энергии (базовый 2008 год)	−8,7%	−20%	−50%
Конечная энергоэффективность (2008–2050 гг.)	1,6% / год (2008–2014)	2,1% / год (2008–2050)
Валовое потребление электроэнергии (базовый 2008 год)	−4,6%	-10%	−25%
Потребление первичной энергии в зданиях (базовый 2008 год)	-14,8%		−80%
Потребление тепла в зданиях (базовый 2008 год)	-12,4%	−20%
Конечное потребление энергии на транспорте (базовый 2005 год)	1,7%	-10%	-40%

Недавний прогресс в направлении повышения эффективности был устойчивым, если не считать финансового кризиса 2007–2008 годов . Некоторые, однако, полагают, что энергоэффективность все еще недооценивается с точки зрения ее вклада в преобразование энергии в Германии (или Energiewende ).

Попытки снизить конечное потребление энергии в транспортном секторе не увенчались успехом, и в период с 2005 по 2014 год его рост составил 1,7%. Этот рост связан как с пассажирскими, так и с грузовыми автомобильными перевозками. Оба сектора увеличили свой общий пройденный путь, достигнув самых высоких показателей за всю историю Германии. Эффекты отскока сыграли значительную роль как между повышением эффективности транспортного средства и пройденным расстоянием, так и между повышением эффективности транспортного средства и увеличением веса транспортного средства и мощности двигателя.

3 декабря 2014 года федеральное правительство Германии опубликовало Национальный план действий по энергоэффективности (NAPE). Охватываемые области включают энергоэффективность зданий, энергосбережение для компаний, энергоэффективность потребителей и энергоэффективность транспорта. Политика содержит как немедленные, так и перспективные меры. Основные краткосрочные меры НПДЭ включают проведение конкурентных торгов по энергоэффективности, привлечение финансирования для реконструкции зданий, введение налоговых льгот для мер по повышению эффективности в строительном секторе, а также создание сетей энергоэффективности вместе с бизнесом и промышленность. Ожидается, что немецкая промышленность внесет значительный вклад.

12 августа 2016 года правительство Германии выпустило для общественных консультаций зеленую книгу по энергоэффективности (на немецком языке). В нем описаны потенциальные проблемы и действия, необходимые для снижения энергопотребления в Германии в ближайшие десятилетия. На презентации документа министр экономики и энергетики Зигмар Габриэль сказал, что «нам не нужно производить, хранить, передавать и платить за энергию, которую мы экономим». Зеленая книга делает приоритетным эффективное использование энергии как «первый» ответ, а также очерчивает возможности для объединения секторов , включая использование возобновляемых источников энергии для отопления и транспорта. Другие предложения включают гибкий налог на энергию, который повышается по мере падения цен на бензин, тем самым стимулируя экономию топлива, несмотря на низкие цены на нефть.

Польша

В мае 2016 года Польша приняла новый Закон об энергоэффективности, который вступит в силу 1 октября 2016 года.

Австралия

Австралийское национальное правительство активно ведет страну в усилиях по повышению энергоэффективности, в основном за счет правительства Департамента промышленности и науки . В июле 2009 года Совет правительств Австралии , который представляет отдельные штаты и территории Австралии, согласовал Национальную стратегию энергоэффективности (NSEE).

Это десятилетний план, ускоряющий внедрение общенациональных практик энергоэффективности и подготовку к переходу страны к низкоуглеродному будущему. В рамках NSEE рассматривается несколько различных областей использования энергии. Но в главе, посвященной подходу к энергоэффективности, который должен быть принят на национальном уровне, подчеркиваются четыре момента в достижении заявленных уровней энергоэффективности:

Чтобы помочь домохозяйствам и предприятиям перейти к низкоуглеродному будущему
Упростить внедрение эффективной энергии
Сделать здания более энергоэффективными
Чтобы правительства работали в партнерстве и проложили путь к энергоэффективности

Основным соглашением, регулирующим эту стратегию, является Национальное соглашение о партнерстве в области энергоэффективности.

Этот документ также объясняет роль как Содружества, так и отдельных штатов и территорий в NSEE, а также предусматривает создание контрольных показателей и измерительных устройств, которые будут прозрачно отображать прогресс страны по отношению к заявленным целям, и удовлетворяет потребность в финансирование стратегии, чтобы позволить ей двигаться вперед.

Департаменты и мероприятия:

Канада

В августе 2017 года правительство Канады выпустило Build Smart - Канадскую стратегию строительства в качестве ключевого фактора Панканадской рамочной программы по экологически чистому росту и изменению климата , национальной климатической стратегии Канады.

Стратегия Build Smart направлена на резкое повышение энергоэффективности существующих и новых зданий в Канаде и ставит для этого пять целей:

Федеральные, провинциальные и территориальные правительства будут работать над разработкой и принятием все более строгих типовых строительных норм и правил, начиная с 2020 года, с целью, чтобы провинции и территории приняли к 2030 году модельные строительные нормы, готовые к нулевому энергопотреблению .
Федеральные, провинциальные и территориальные правительства будут работать над разработкой типового кодекса для существующих зданий к 2022 году с целью, чтобы провинции и территории приняли этот кодекс.
Федеральные, провинциальные и территориальные правительства будут работать вместе, чтобы требовать маркировки энергопотребления в зданиях уже к 2019 году.
Федеральное правительство установит новые стандарты для отопительного оборудования и других ключевых технологий с высочайшим уровнем эффективности, который экономически и технически достижим.
Правительства провинций и территорий будут работать над поддержанием и расширением усилий по модернизации существующих зданий, поддерживая повышение энергоэффективности и ускоряя внедрение высокоэффективного оборудования, адаптируя свои программы к региональным условиям.

В стратегии подробно описывается ряд мероприятий, которые правительство Канады будет проводить, и инвестиции, которые оно сделает для достижения поставленных целей. По состоянию на начало 2018 года только в одной из 10 провинций и трех территорий Канады, Британской Колумбии, была разработана политика в поддержку цели федерального правительства по достижению целей чистого нулевого энергопотребления: Энергетический кодекс Британской Колумбии .

Местные органы власти Британской Колумбии могут использовать Кодекс энергосбережения Британской Колумбии, если они хотят, чтобы стимулировать или требовать такого уровня энергоэффективности в новом строительстве, который выходит за рамки требований базовых строительных норм. Регламент и стандарт разработаны как техническая дорожная карта, чтобы помочь провинции достичь своей цели, заключающейся в том, что все новые здания будут иметь чистый нулевой уровень готовности к потреблению энергии к 2032 году.

Соединенные Штаты

В исследовании Форума по моделированию энергетики 2011 года, охватывающем Соединенные Штаты, изучается, как возможности повышения энергоэффективности повлияют на будущий спрос на топливо и электроэнергию в течение следующих нескольких десятилетий. Экономика США уже настроена на снижение энергоемкости и углеродоемкости, но для достижения климатических целей потребуется четкая политика. Эти политики включают: налог на выбросы углерода, обязательные стандарты для более эффективных приборов, зданий и транспортных средств, а также субсидии или сокращение первоначальных затрат на новое более энергоэффективное оборудование.

Программы и организации:

Смотрите также

Международные программы:

Languages

In other projects