Энергосбережение — необходимость или дань современным тенденциям?
Станет ли обычный человек читать статью про энергосбережение? Да нет, конечно. Если только в школе ребенку реферат зададут по теме или вдруг для написания диплома потребуется.
В редких случаях причиной подобного чтения для руководителей может стать экономия денежных средств, затраченных на потребляемые энергоресурсы в зданиях. В глобальном же плане для большинства из нас энергосбережение – это что-то абстрактное и мало кто задумывается о связи между своими действиями и их последствиями для окружающего мира.
Но зачем-то эти статьи упорно продолжают писать. Вот и мы не исключение. Может быть, тема все-таки важная и кто-то пытается таким образом достучаться до нас? Давайте разберемся. И начать предлагаем с того, что же такое энергосбережение и какие задачи решает.
Энергосбережение – это комплекс мер по эффективному и экономному расходованию топливно-энергетических ресурсов.
Т.е. задача очевидна – сохранить ресурсы планеты.
Зачем экономить и сохранять ресурсы?
Большое количество выработанного электричества у нас связано с невозобновимыми природными ресурсами. То есть по сути каждая зажженная лампочка – это минус некоторое количество полезных ископаемых. А каждая зря зажженная лампочка – это непростительное расточительство.
Уголь, нефть, газ когда-нибудь закончатся на планете Земля.
Есть, конечно, еще энергия моря, солнца, ветра и земных недр, но вспомните, много ли вы знаете производств, которые стабильно работают, скажем, на солнечных батарейках? Пока их ничтожно мало (считайте, что их нет) и давайте будем реалистами – вряд ли в ближайшее время новые технологии вытеснят старые и добыча нефти и газа сведется к минимуму. А процесс энергопотребления не останавливается и даже наоборот, увеличивается.
С увеличением промышленного развития и выработки электроэнергии разными способами, выбрасывается большое количество парниковых газов в атмосферу, а площадь лесов, которые поглощают СО2 – неизбежно сокращается. Это главная причина глобального потепления.
И вот опять мы переходим к каким-то абстрактным понятиям. Казалось бы, где мы и где глобальное потепление? И как это нас вообще касается?
Нас это касается. Всех
Глобальное потепление ведет к необратимым изменениям в климате планеты. Эксперты по изучению климата в своих докладах категорически заявляют, что человечеству пора вообще прекратить добывать полезные ископаемые. Особенно это касается Китая, США, стран Евросоюза и Индии. Эти страны дают максимальное количество вредных выбросов в атмосферу. Россия пока не попала в “черный” список, но только из-за спада промышленного производства 90-х. Тем не менее проблема касается всех, так как загрязнение атмосферы влияет на климат всей Земли в целом. И каждая страна тут вносит свой вклад. А по сути каждый из нас. Оцените последствия этого “вклада”.
Последствия изменения климата для планеты
Ледники тают, уровень морей повышается, экосистема выходит из баланса и повышает общую температуру на планете. Какие последствия это влечет?
Наводнения и ливни
Если уровень воды поднимется еще хотя бы на метр, то многие острова превратятся в историю. Береговая линия отодвинется вглубь материков. Это стихийные бедствия неизбежно вызывающие гибель людей и животных.
Ураганы, засухи, лесные пожары
Больше всего пострадает Африка, в которой уже сейчас не хватает питьевой воды. Но и на многих континентах исчезнут мелкие реки и озера. Одна цепочка запустит другую – исчезает среда обитания для разнообразных живых организмов. Соответственно они также исчезают либо мигрируют.
Распространение болезней
С повышением температуры возникает миграция животных и насекомых, которые ищут для себя более комфортные условия обитания. С ними вместе буду распространяться и болезни, в том числе те, от которых еще не найдены лекарства. Это повлечет за собой распространение эпидемий.
Более суровые зимы
Как ни странно, но нарушение экобаланса самым странным образом влияет на изменения климатических условий. В некоторых странах зимы становятся наоборот более суровыми, а это дополнительная нагрузка на энергоресурсы.
Смог, увеличение вулканической активности и другие катаклизмы
Опасные природные явления станут не исключением, а правилом. А наличие в воздухе загрязняющих веществ уже сейчас ведет к заболеваниям дыхательных путей, астмам, бронхитам, аллергиям. То ли еще будет!
Что мы можем сделать?
Не видно прямой связи между погибающими от наводнения или страдающими от засухи и неэффективным потреблением энергоресурсов? Да, связь не очевидна. Но теперь-то вы точно знаете, что она есть. Так же, как есть связь между тем, кто бросает один окурок на улице мимо урны и кучами мусора на обочинах. Каждый по окурку – страна в грязи.
Если каждый будет оглядываться на других и считать, что от его личного участия ничего не зависит, то следующие поколения получат от нас незавидное наследство.
Не будем уподобляться маркизе де Помпадур и ее знаменитому “После нас хоть потоп!” Будем умнее. Будем вести себя как цивилизованные люди, а не только называться ими. И начнем мы с эффективного использования тех ресурсов, которые у нас есть.
В этом блоге мы будем рассказывать как повысить энергоэффективность на производственных объектах, складах, парковках, офисах, учебных заведениях, да и просто в частных домах. Практические советы, рекомендации и мастер-классы по проектированию энергоэффективных проектов – вот наш вклад в общее дело. Будем отвечать за те лампочки, которые зажигаем и системы, которые проектируем.
Присоединяйтесь, подписывайтесь на наши статьи и задавайте вопросы специалистам.
Энергоэффективность и энергосбережение в современном мире: проблемы и решения
Стоимость коммунальных услуг растет день ото дня, поэтому остро стоит вопрос рациональности энергопотребления во всех сферах, как в бизнесе, так и в частном домостроении. Какие меры нужно предпринимать для повышения энергоэффективности и какие решения в части энергосбережения предлагает современный рынок, читайте в данной статье.
Повышение энергоэффективности — одно из основных направлений, которые активно поддерживаются и регулируются на законодательном уровне. Еще в 2009 году был принят Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ», вместе с которым в нашу жизнь пришло такое понятие, как класс энергоэффективности. В июне 2021 года в документ были внесены незначительные изменения.
Законодательство предусматривает использование материалов, исключающих нерациональный расход энергоресурсов как в процессе строительства зданий и сооружений, так и в процессе их эксплуатации [1] .
Почему же такие понятия, как энергоэффективность и энергосбережение, настолько важны? Давайте разбираться.
Словарь
Энергосбережение — это максимальное снижение потерь энергии как при доставке энергии конечному потребителю, так и при использовании энергоресурсов.
Энергоемкость производства — количество энергии, затраченное на производство единицы продукции. Чем меньше энергоемкость, тем выше энергоэффективность.
В режиме энергосбережения
К сожалению, реалии сегодняшнего дня таковы, что культура потребления энергии в нашей стране не на самом высоком уровне. Не будем в этой статье подробно вдаваться в причины, укажем лишь, что на это прежде всего влияет менталитет нашего народа, не привыкшего экономить энергетические ресурсы, и изношенность основных фондов, большей частью введенных в эксплуатацию еще в прошлом столетии.
В то же время нужно понимать, что энергоэффективность и энергосбережение — ключевые понятия обеспечения эффективности практически в любой сфере. И именно бизнес первый пожинает плоды нерационального использования ресурсов, что отрицательно сказывается на себестоимости производства. Ведь любой бизнес строится на балансе доходов и издержек производства (постоянных и переменных), в число которых в обязательном порядке входят затраты на потребляемую энергию, будь то тепловая, электрическая или любая другая. И чем они меньше, тем лучше себя чувствует бизнес.
Так и в частной жизни. Чем грамотнее проведены работы по теплоизоляции при строительстве дома, тем меньше будут теплопотери, а значит и расходы на его отопление и кондиционирование все последующие годы. И сумма экономии вовсе не копеечная.
С учетом того, что цена на энергию в нашей стране постоянно растет, вопросы повышения энергетической эффективности становятся все актуальнее.
Прогнозы
Каковы прогнозы изменения объема энергопотребления? Ожидается, что к 2040 году потребление энергии в нашей стране может вырасти на 20%. И это будет не самый большой рост по сравнению с другими странами. Например, рост энергопотребления в Индии прогнозируется на уровне 165%, в Бразилии — 60%, в Китае — 40% [2] .
Расчет энергоэффективности производится по нескольким показателям, рассмотрим основные из них:
- Экономичность потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): определяется технологическим совершенством продукции/производства и качеством конструкторской проработки изделий/производственных линий. Как пример: расход топлива, приходящийся на 1 км пути при перевозке 1 т груза, либо коэффициент полезного действия, определенный как отношение потребляемой энергии к произведенной работе.
- Энергетическая эффективность передачи (хранения) ТЭР: определяется расходом и/или потерями ТЭР для конкретных условий использования продукции либо реализации технологического процесса. Пример: величина тепловых потерь на 1 км теплотрассы или процент потерь электроэнергии в передающих сетях.
- Энергоемкость производства продукции: характеризует количество энергии, затраченной на основные и вспомогательные технологические процессы, и выражается в количестве энергии на единицу продукции. Например, если при производстве электродвигателя мощностью 15 кВт затрачена энергия 1200 кВт⋅ч, то энергоемкость производства электродвигателя будет равна 1200/15=80 (кВт⋅ч/кВт). В данном случае единицей продукции считается 1кВт мощности электродвигателя.
В настоящее время, и особенно после принятия соответствующих законов и программ, намечается тенденция к уменьшению затрат на энергопотребление. У обычных людей в том числе формируется культура потребления энергии, бизнес ищет пути сокращения расходов для увеличения рентабельности, страна заинтересована в удешевлении единицы ВВП. Внутренний рынок энергоэффективных решений расширяется, и сегодня без особого труда можно найти множество предложений для удовлетворения самых разнообразных запросов. Однако не все они одинаково эффективны, поэтому чтобы выбрать оптимальное решение, придется потрудиться.
Пути повышения энергоэффективности в разных сферах
Достижение целей и решение задач государственной программы предполагает применение целого комплекса организационных и технических мер. Обозначим пути повышения энергоэффективности для некоторых сфер.
Жилищно-коммунальное хозяйство
Организационные меры: совершенствование тарифной политики в сфере теплоснабжения, повышение качества теплоснабжения, введение показателей качества тепловой энергии, совершенствование режимов теплопотребления, условий осуществления контроля, повышение качества нормирования и контроля технологических потерь в тепловых сетях.
Технические меры: реконструкция и модернизация электростанций и трансформаторных подстанций, воздушных линий высокого, среднего и низкого напряжения, кабельных линий, котельных. Внедрение процессов когенерации на котельных, замена двигателей в системах водоснабжения и водоотведения на энергоэффективные, внедрение частотно-регулируемого привода и/или других устройств, обеспечивающих повышение КПД при эксплуатации электродвигателей.
Частное домостроение
Организационные меры: энергетический аудит, анализ качества инженерных сетей, оценка тепловых потерь при проектировании, оценка аварийности электрических и водопроводных сетей.
Технические меры: отказ от естественной вентиляции и использование рекуператора воздуха, установка современных стеклопакетов с повышенным термическим сопротивлением, монтаж модернизированных систем отопления, использование энергоэффективных отопительных котлов, утепление конструкций энергоэффективными материалами, регулировка подачи и отвода воды, замена ламп на энергосберегающие, применение системы «умный дом».
В последнее время появилось понятие «пассивные дома». Так называют жилища с максимально низким потреблением энергии. Наряду с использованием природных ресурсов (солнечный свет, ветер и т. д.) в качестве источника энергии, концепция пассивного дома включает в себя минимизацию теплопотерь. Она достигается за счет продуманной конструкции здания, инновационной энергоэффективной теплоизоляции и современных систем вентиляции.
Сегодня сосредоточенность на проблеме энергосбережения — один из признаков развитых стран. Во всем мире работают над изменением структуры энергопотребления, внедрением решений для снижения объемов потребляемого топлива, повышения энергоэффективности автомобилей и бытовой техники. Россия является третьим по объему производителем и потребителем энергоресурсов в мире — на долю нашей страны приходится 5% мирового потребления энергоресурсов [3] . Так что задачи по энергосбережению для нас актуальны.
Теплоизоляция для экологичного дома
При строительстве частного дома в таком холодном климате, как в России, на первый план выходит проблема теплоизоляции жилища. Рассказывает руководитель технической службы направления «Полимерные мембраны и PIR в КМС» компании «ТЕХНОНИКОЛЬ» Владимир Шалимов:
«Наша компания разработала термоплиту LOGICPIR — инновационный продукт для отечественного рынка теплоизоляции. Новинка представляет собой экологически безопасный материал [4] . Термоплиты не содержат фенол и формальдегид, их экологичность подтверждена сертификатом М1 — это высший класс безопасности по эмиссии вредных веществ в строительных материалах. Безопасность материала в условиях высоких температур признал Институт химии растворов РАН [5] , соответственно, термоплиты LOGICPIR можно использовать даже для утепления бань.
Новинку отличает и очень низкая теплопроводность — 0,022 Вт/м·К. Это значит, что, применяя плиту толщиной 5–6 см, потребитель может сэкономить полезную площадь там, где раньше при строительстве требовалось уложить классический утеплитель 10-сантиметровой толщины. К тому же, утепляя помещения подобным материалом, домовладелец получает экономию на отоплении и кондиционировании. Таким материалом утепляют кровли, стены, полы, балконы, бани и т. д.
Замечу, что, помимо функции утепления, термоплиты LOGICPIR выполняют роль пароизоляции и отражающей изоляции.
Еще одним плюсом продукта является его огнестойкость: плиты LOGICPIR не поддерживают горение и не распространяют пламя. При взаимодействии с огнем верхний слой плиты карбонизируется, что препятствует распространению огня.
Материал мало весит и занимает минимум места, что дает возможность экономить на его доставке. А простота монтажа плит сокращает время работы и, соответственно, ее стоимость.
Свойства термоплит LOGICPIR таковы, что, смонтировав их один раз, можно забыть о проблеме утепления на долгие годы — срок службы материала составляет более 50 лет, и все это время его полезные характеристики остаются неизменными».
Инфофиз. Репетитор по физике и информатике
Наблюдай внимательно за природой, и ты будешь всё понимать намного лучше.
Альберт Эйнштейн
Добро пожаловать!
БУДЕМ ЗНАКОМЫ
Меня зовут Елена Викторовна.
Я преподаватель и репетитор со стажем 26 лет.
Помогаю школьникам разобраться со школьной программой. Готовлю к ЕГЭ.
Если вы хотите:
подготовиться к ЕГЭ по физике
понять физику
подтянуть оценки по физике
избавиться от страха перед уроками
изучить физику углубленно
— обращайтесь.
Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно. Основа успешной учебы это вера ребенка в то, что он может учиться. Подробнее.
Знаменательные даты в науке
Урок 44-2 (дополнительный материал). Проблемы энергосбережения.
Проблемы энергосбережения.
В связи с ростом цен на энергоносители и резким увеличением воздействия на окружающую среду со стороны человека проблема энергосбережения стала одной из важнейших.
Энергосбережение — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
Подавляющую часть энергоресурсов представляют в настоящее время так называемые невозобновляемые источники энергии в виде органических минеральных топлив. Это природный газ, нефть, уголь, торф и другие виды топлив. Использование этих топлив как энергетических источников приводит и к значительным выбросам как парниковых газов, так и вредных веществ (пыли, оксидов серы и азота и т.д.). Поэтому проблема энергосбережения тесно связана с решением ряда важных экологических проблем, в том числе и глобальных.
При решении проблем энергосбережения важно определить основные стратегические подходы и методы рационального использования энергоресурсов, которые могут быть как общими для всей экономики, так и специфичными для отдельных отраслей промышленности, сельского хозяйства и социальной сферы. Среди таких наиболее общих подходов в стратегии энергосбережения можно было бы назвать применение ресурсосберегающих технологий в сфере энерготехнологических объектов, использование методов математического моделирования и оптимизации при проектировании и реконструкции предприятий различных отраслей промышленности, замену дорогостоящих энергоемких видов энергоносителей, таких как электроэнергия, кокс на более дешевые, в частности, на природный газ, все более широкое использование возобновляемых источников энергии — ветра, солнца, биомассы и др.
Причинами, вызывающими потери энергии, являются сверхнормативный расход топлива, отсутствие приборов учета расхода теплоты и узлов регулирования, огромные утечки теплоты на теплотрассах, в зданиях и т.д. так, открытые двери подъездов в многоэтажных домах приводят к 6-10%-м дополнительным расходам теплоты, укрытие радиаторов декоративными панелями и шторами снижает теплоотдачу на 10-12%.
С сожалением приходится констатировать, что Россия остается страной расточительной. Энергоемкость экономики России в 3 раза выше энергоемкости мировой экономики, в 7 раз больше, чем в Японии, в 4,5 раза больше, чем в США.
В жилищно-коммунальной сфере российские нормы расхода тепла и воды в 3 раза (а по фактическим расходам — в 4-5 раз) выше, чем у наших “северных” соседей — Финляндии и Норвегии.
Нерациональное использование энергоресурсов (особенно газа, угля, мазута) оценивается в 500 млн. т или порядка 2/3 всего объема потребления первичных энергетических ресурсов. Таким образом, ежегодно в России сливается в канализацию, выбрасывается через дымовые трубы, вылетает в открытые окна и двери огромное количество денежных средств (это без учета экологических последствий).
Потребление энергии подразумевает преобразование у потребителя полученной энергии в форму, требующуюся потребителю.
Основная часть тепловой энергии идет на отопление. Отопление — это компенсация тепловых потерь в окружающую среду данного помещения, объекта при условии поддержания в нем заданной температуры. Если температура в помещении больше, чем снаружи, то всегда имеется тепловой поток, называемый теплопотерями. Этот поток никогда не равен нулю (только при равенстве температур). т. е. все тепло, введенное в помещение, в конце концов оказывается в окружающей среде. Другое дело — величина, интенсивность этого потока (количество тепла в единицу времени). Она зависит от термического сопротивления наружных ограждений — стен, окон, потолка, пола и т. д. (толщина деленная на теплопроводность). Очевидно, увеличивая толщину и переходя на более совершенный теплоизоляционный материал, можно уменьшить теплопотери, уменьшить необходимую мощность системы отопления, уменьшить расход топлива на получения тепловой энергии.
В системах отопления тепло передается в помещении при помощи нагревательных (отопительных) приборов; обычно это чугунные и стальные радиаторы и конвекторы. Для повышения эффективности работы отопительных приборов следует:
1) не ограждать их декоративными решетками;
2) не заглублять в ниши;
3) использовать темную окраску;
4) при большом количестве секций делить на несколько батарей;
5) не располагать их высоко;
6) при установке на наружных стенах применять теплоизоляцию со стороны стены;
7) иметь отключающий и регулирующий вентиль;
следить за чистотой межреберного пространства в конвекторах.
По условиям энергосбережения недопустимо использовать электроэнергию для отопления зданий, т. к. для производства единицы электроэнергии необходимо несколько единиц тепловой (получающейся при сжигании топлива). Конечно, бывают единичные случаи, когда вынуждены применять электрообогрев, но надо стремиться к получению теплоты при сжигании топлива, ибо КПД в этом случае близко к 100%. Отрицательные факторы при этом — топливное хозяйство, необходимость очистки газов, пожарная безопасность. При правильном использовании совершенных теплогенераторов огневого типа эффект энергосбережения безусловен.
Источники энергии планеты делятся на возобновляемые и невозобновляемые.
Возобновляемые — это ресурсы, энергия которых непрерывно восстанавливается природой: энергия рек, морей, океанов, солнца, ветра, земных недр и т. п. (солнечная энергия, ветер, энергия речной воды, энергия морских приливов, геотермальная энергия, биомасса, отходы (промышленные и бытовые))
Невозобновляемые — это ресурсы, накопленные в природе ранее, в далекие геологические эпохи, и в новых геологических условиях практически не восполняемые (органические топлива: уголь, нефть, газ, торф). К невозобновляемым энергоресурсам относится также ядерное топливо.
Энергетика на ископаемом топливе (тепловые, конденсационные электрические станции, котельные) стала традиционной. Однако оценка запасов органического топлива на планете с учетом технических возможностей их добычи, темпов расходования в связи с ростом энергопотребления показывает ограниченность запасов. Особенно это касается нефти, газа, высококачественного угля, представляющих собой ценное химическое сырье, которое сжигать в качестве топлива нерационально и расточительно. Отрицательное влияние оказывает сжигание больших количеств топлива в традиционных энергетических установках на окружающую среду: загрязнение, изменение газового состава атмосферы, тепловое загрязнение водоемов, повышение радиоактивности в зонах ТЭС, общее изменение теплового баланса планеты.
Практически неисчерпаемы возможности ядерной и термоядерной энергетики, но с нею связаны проблемы теплового загрязнения планеты, хранения радиоактивных отходов, вероятных аварий энергетических гигантов.
В связи с этим во всем мире отмечается повышенный интерес к использованиюнетрадиционных возобновляемых источников энергии. Их природа определяется процессами на Солнце, в глубинах Земли, гравитационным взаимодействием Солнца, Земли и Луны. Установки работающие на возобновляемых источниках, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные потоки энергии, естественно циркулирующие в окружающем пространстве. Экологическое воздействие энергоустановок на возобновляемых источниках в основном заключается в нарушении ими естественного ландшафта.
В настоящее время возобновляемые энергоресурсы используются незначительно. Их применение крайне заманчиво, многообещающе, но требует больших расходов на развитие соответствующей техники и технологий.
Возобновляемые источники энергии по их качеству условно делят на три группы:
1.Источники механической энергии, обладающие довольно высоким качеством:
- ветроустановки — порядка 30%,
- гидроустановки — 60%,
- волновые и приливные станции — 75%.
2.Источники тепловой энергии:
- прямое или рассеянное солнечное излучение,
- биотопливо, обладающее качеством не более 35%.
3.Источник энергии, использующие фотосинтез и фотоэлектрические явления, имеют различное качество на разных частотах излучения; в среднем КПД фотопреобразователей составляет порядка 15%.
Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии являются гидро-, ветроэнергетические, солнечная энергия, биомасса, твердые бытовые отходы.
Известно два направления использования солнечной энергии. Наиболее реальным является преобразование солнечной энергии в тепловую и использование в нагревательных системах. Второе направление — системы непрямого и прямого преобразования в электрическую энергию.
В системах непрямого преобразования солнечной энергии в электрическую — на гелиотермических электростанциях солнечная энергия, аналогично энергии органического топлива на ТЭС, превращается в тепловую энергию рабочего тела, например, пара, а затем в электрическую. Можно создать гелиотермические электростанции мощностью до нескольких десятков — сотен мегаватт. Концентрация солнечной энергии может осуществляться с помощью рассредоточенных коллекторов в форме параболоидов диаметром более 30м.
К сожалению, КПД преобразования солнечной энергии в электрическую на гелиотермических электростанциях составляет не более 10%, а стоимость получаемой электроэнергии несопоставима с ее стоимостью на ТЭС и даже АЭС. Серьезная проблема — непостоянство солнечного излучения в течении суток, его зависимость от времени года. Для обеспечения круглосуточного энергоснабжения требуется аккумулирование энергии. В этой связи рациональна совместная работа гелиотермической и гидроаккумулирующей электростанций.
Заманчиво и многообещающе прямое превращение солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных элементов (рис.3.4), в которых используется явление фотоэффекта. В настоящее время наиболее совершенны кремниевые фотоэлементы. Их КПД составляет не более 15%, и они очень дороги.
Гидроэнергетика — это область наиболее развитой энергетики на возобновляемых ресурсах, использующая энергию падающей воды, волн и приливов.
Цель гидроэнергетических установок — преобразование потенциальной энергии воды в механическую энергию вращения гидротурбины.
Принципиальная схема производства электроэнергии на гидроэлектростанции представлена на рис.3.5. С помощью плотины в водохранилище создается запас потенциальной энергии воды. Через подводящий (напорный) водопровод вода под напором подается на турбину, с помощью которой кинетическая энергия падающей воды превращается в механическую энергию вращения турбины и далее вала электрогенератора. КПД превращения энергии воды в электрическую энергию в гидроэнергетических установках оказывается порядка 50%.
Рис.3.5. Схема гидроэлектростанции.
1-электрогенератор; 2 – приводной ремень; 3 – гидротурбина; 4 – сопло; 5 – вентиль; 6 – водовод; 7 – плотина; 8 – решетка.
Основные параметры, от которых зависит мощность ГЭС,- это расход воды, т. е. количество воды, подаваемой на турбину в единицу времени, и напор-перепад между водной поверхностью водохранилища и уровнем установки гидроагрегата. Поэтому мощность ГЭС, количество и стоимость вырабатываемой ею электроэнергии в конечном итоге зависят от типографических условий в районе размещения водохранилища и ГЭС.
Наиболее сложные проблемы гидроэнергетики — ущерб, наносимый окружающей среде водохранилищами (уничтожение уникальной флоры и фауны, затопление плодородных почв, климатические изменения, потенциальная угроза землетрясений и др.), заиливание гидротурбин, их коррозия, большие капитальные затраты на сооружение ГЭС.
Ветроэнергетика. Энергия ветра на земном шаре оценивается в 175-219 тыс. ТВт/ч в год. Это примерно в 2,7 раза больше суммарного расхода энергии на планете.
Постоянные воздушные течения к экватору со стороны северного и южного полушарий образуют систему пассатов. Существуют периодические движения воздуха с моря на сушу и обратно в течении суток — бризы и года — муссоны. Полезно может быть использовано лишь 5% указанной величины энергии ветра. Используется же значительно меньше. В наше время она используется для выработки электроэнергии. Это — наиболее эффективный способ утилизации энергии ветра. В ветроэнергетической установке (ВЭУ) кинетическая энергия движения воздуха превращается в энергию вращения ротора генератора, который вырабатывает электроэнергию. Выходная мощность установки пропорциональна площади лопастей ветрового ротора и скорости ветра в кубе. Поэтому ветроэнергетические установок большой мощности оказываются крупногабаритными, ведь скорость ветра в среднем бывает небольшой.
Для защиты от разрушения сильными случайными порывами ветра установки проектируется со значительным запасом мощности. Трудности в использовании ветроустановок связаны с непостоянством скорости ветра. Приходится управлять частотой вращения ветроколеса и согласовывать ее с частотой вращения электрогенератора. Кроме того, в периоды безветрия электроэнергия не производится. Для исключения перебоев в электроснабжении ВЭУ должны иметь аккумуляторы энергии. Крупномасштабное применение ВЭУ в каком-то одном районе может вызвать значительные климатические изменения, испортить ландшафт, ВЭУ создают шум и электромагнитные помехи.
Энергия биомассы.
Под действием солнечного излучения в растениях образуется органические вещества и аккумулируется химическая энергия. Этот процесс называется фотосинтезом. Животные существуют за счет прямого или косвенного получения энергии и вещества от растений. Этот процесс соответствует трофическому уровню фотосинтеза. В результате фотосинтеза происходит естественное преобразование солнечной энергии.
Вещества, из которых состоят растения и животные, называют биомассой. Посредством химических или биохимических процессов биомасса может быть превращена в определенные виды топлива: газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. Продукты сгорания биотоплива путем естественных экологических или сельскохозяйственных процессов вновь превращаются в биотопливо. Система круговорота биомассы показана на рис.3.8.
Энергия биомассы может использоваться в промышленности, домашнем хозяйстве. Так, в странах, поставляющих сахар, за счет отходов его производства покрывается до 40% потребностей в топливе. Биотопливо в виде дров, навоза и ботвы растений применяется в домашнем хозяйстве примерно 50% населения планеты для приготовления пищи, обогрева жилищ.
Решение проблемы энергосбережения требует повышения уровня сознательности как всего населения, так и каждого отдельного человека. Необходимо обращать особое внимание на применение в жилых домах новых энергосберегающих технологий, современных теплоизоляционных материалов, стеклопакетов для дверей и окон, использование экономичных бытовых приборов, осветительных ламп.
Частные домовладельцы используют почти 30% всей получаемой энергии, что составляет почти столько же, сколько и промышленность, и больше, чем весь, вместе взятый, транспорт. Большая часть расходуемой энергии (80%) идет на отопление помещений.
Диаграмма потребления энергии в частном домовладении
Ошибочной является экономия на теплоизоляции дома, так как ее почти невозможно улучшить в будущем.
Основные принципы достижения низкого энергопотребления:
1. Хорошие теплоизолирующие свойства строительных элементов (стен, окон, крыши, пола, подвала).
2. Добросовестное выполнение теплоизоляции: недопущение теплопотерь; плотная оболочка строения (защита от ветра и т. п.);
3. Пассивное использование солнечной энергии и ее аккумулирование, суточное или сезонное;
4. Управляемый воздухообмен (по возможности — возвращение тепла).
5. Хорошо регулируемые отопительные устройства.
6. Энергоэкономное обеспечение горячей водой, возможно, посредством солнечной энергии в летнее время.
7. Устранение бесполезных расходов электроэнергии.
Электрическая энергия. Современная квартира, как правило, оборудована множеством электрических устройств: плита, холодильник, телевизор, магнитофон, стиральная машина, чайник, кофеварка, приемник, осветительные приборы и т. д.
Электроэнергия достаточно ценна и ее следует расходовать очень бережно. Рис. 8.9 дает представление о том, сколько электроэнергии потребляет в среднем за год каждый прибор.
Значение этой проблемы также очень велико с экологической и финансовой точки зрения. На каждый сэкономленный кВт∙ч энергии приблизительно на 3 кВт∙ч снижается общая энергетическая нагрузка электростанции. Кроме того, стоимость электроэнергии в домашнем хозяйстве значительно дороже кВт∙ч топливного сырья. Результаты такой экономии очевидны. Поэтому необходимым является использование всех возможностей для экономии электроэнергии.
Приобретая приборы, необходимо следить за их энергоемкостью.
Современные электроприборы в домашнем хозяйстве потребляют почти что в 10 раз меньше электроэнергии, чем аналогичные 10-летней давности. Если очень экономичный прибор и дороже (правда, не всегда) среднего или неэкономичного, то почти всегда дополнительные затраты на него возвращаются благодаря экономии электроэнергии. Это касается прежде всего традиционных ламп накаливания в сравнение с новыми экономичными компакт-лампами.
Электроплита. Наверняка вам уже приходилось сталкиваться со следующим явлением. Закипел на плите чайник, конфорка отключена, но чайник продолжает неистово кипеть. Простой совет: отключение конфорки заранее, еще до закипания чайника на 2–3 минуты, сбережет вам до 20% электрической энергии. Момент отключения вы можете без труда установить по характерному шуму нагреваемой воды, который та начинает производить незадолго до закипания. Нагрев воды до кипения будет продолжаться и после отключения за счет тепловой инерции раскаленной конфорки.
Кстати, пользование электрическим чайником предпочтительнее, чем кипячение воды на плите. КПД чайника 90%, а конфорок электроплиты 50-60%. В этом случае, пользуясь чайником, можно сберечь до 40% электрической энергии. Иными словами, израсходовав одно и то же количество электроэнергии, в чайнике можно нагреть до кипения воды почти вдвое больше, чем на плите. А рекордсменом по эффективности является обычный кипятильник. При его применении практически вся потребляемая электроэнергия расходуется на нагрев воды.
После приготовления пищи одна или две конфорки, как правило, остаются горячими. Следует поставить на них холодную воду перед тем, как заливать ее в чайник или кофеварку. Этим можно сберечь от 10 до 30% электроэнергии (в зависимости от температуры отключенной конфорки) при последующем кипячении, поскольку температура воды, заливаемой в чайник, будет не 8-10°С (температура холодной воды из-под крана), а 25-40°С (после подогрева на остывающей конфорке). Кстати, для приготовления как пищи, так чая и кофе желательно пользоваться предварительно отстоявшейся водой, а не из0под крана. Во-первых, отстаиваясь, вода нагревается почти до комнатной температуры (а это примерно 10% энергосбережения при ее последующем кипячении). Во-вторых, из воды частично уходят элементы, которые используются при ее обеззараживании (например, хлор), что важно для здоровья.
Примерно 30-40% потребляемой в доме электрической энергии приходится на холодильник. Необходимо его регулярно размораживать. Это даст 3-5% снижения потребления электроэнергии. Желательно, чтобы холодильник был установлен в наиболее холодном месте комнаты (у наружной стены), подальше от нагревательных приборов.
Следует чаще пользоваться настольной лампой, которая с лампочкой мощностью 30 Вт позволяет достичь лучшей освещенности на рабочем столе, чем люстра с тремя и даже пятью лампочками общей мощностью 180-300- Вт. В результате двойной выигрыш: сохранение зрения и сбережение электрической энергии.
В настоящее время в продаже появились лампы КЛЛ (компактные люминесцентные лампы), которые потребляют в 6-7 раз меньше электрической энергии по сравнению с лампами накаливания при одинаковой освещенности. Поскольку новые лампы намного дороже существующих, широкое их применение вряд ли возможно, так как цена на электричество для населения ниже себестоимости. По мере увеличения цены на электроэнергию ожидается, что популярность ламп КЛЛ будет расти.
Очень важно также отметить, что побуждение к энергосбережению должно опираться не только на экономическую выгоду, но и на внутреннее убеждение. А дается это только постоянным воспитанием человека, формированием его поведения, здоровых потребностей. Не за горами тот час, когда всему человечеству придется задуматься о последствиях дальнейшего “прогресса”, который, по сути дела, означает гибель для всего живого. Наверняка речь пойдет уже не о развитии, а об ограничении потребностей, особенно в так называемых развитых странах, где их уровень чрезвычайно высок. Любая новая вещь, прибор, устройство, услуга – это дополнительные энергозатраты, дополнительный урон природе.
В масштабах страны в первую очередь ставится задача использования современных энергосберегающих технологий в промышленности, позволяющих снизить затраты энергии на единицу выпускаемой продукции.
Государственная программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года»
Основная цель Программы — обеспечение рационального использования топливно-энергетических ресурсов за счёт реализации энергосберегающих мероприятий на основе широкомасштабного внедрения наиболее энергоэффективных технологий, повышения энергетической эффективности в секторах экономики и субъектах Российской Федерации и снижения энергоёмкости ВВП.
Источник https://beg-russia.ru/blog/2016/05/26/energy-efficiency/
Источник https://www.kp.ru/guide/ienergosberezhenie-i-povyshenie-ienergeticheskoi-ieffektivnosti.html
Источник http://infofiz.ru/index.php/fiz/lkf/96-lk51t
