Под энергосберегающими технологиями понимают различные производственные и бытовые процессы, направленные на уменьшение потребления материалов и энергоресурсов в расчёте на единицу выпускаемой продукции, либо на единицу затрачиваемой энергии – тепловой или электрической.
Принципиально возможны два пути энергосбережения — либо затрачивать меньше невозобновляемых энергоносителей (газа, угля, нефти) либо более эффективно их использовать.
Рассмотрим наиболее масштабные отрасли хозяйственной деятельности, где внедрение энергосберегающих технологий особенно важно. Это промышленность, строительство и домашнее хозяйство.
Практика применения энергосберегающих технологий на производстве
Основными потерями считаются:
- Потери на трение, которые возникают при работе любых механических систем превращения энергии.
- Тепловые потери, при которых избыточные ресурсы расходуются на непроизводительный нагрев окружающей среды.
- Электрические потери мощности, сопутствующие процессам передачи значительной мощности на большие расстояния.
- Магнитные потери в устройствах, предназначенных для трансформации одного вида энергии в другой.
При этом с увеличением мощности единичного агрегата растёт и уровень его потерь. Поскольку для функционирования металлургических производств чаще используют традиционные энергоресурсы, то увеличенное энергопотребление часто сопровождается и ухудшением экологической обстановки.
С целью снижения удельного энергопотребления в металлургии применяют:
- Расширенное использование вторичного сырья и отходов производства;
- Оптимизацию управления металлургическими объектами при помощи компьютерной техники;
- Устройства, отличающиеся повышенным КПД при своей эксплуатации.
Подобными путями идёт внедрение ресурсосберегающих технологий в химической промышленности. А в металлообработке преимущественное применение получают безотходные технологии: так, механической обработке (при которой образуется значительное количество стружки) всё чаще предпочитают процессы пластического деформирования, причём в холодном состоянии, когда количество отходов минимально.
Особенно интенсивно развиваются энергосберегающие технологии в отраслях с массовым характером производства. Пример – производство автомобилей или двигателей. Современные энергосберегающие технологии сопровождают всю цепочку рождения нового транспортного средства – от его проекта, при разработке которого в полной мере учитываются факторы сопротивления движению автомобиля, и до сборочных операций, выполняемых с наибольшей производительностью и качеством.
При выпуске энергоэффективных двигателей учитывают моторную нагрузку, минимум отработанного тепла и выхлопных газов, максимальный КПД, а для двигателей внутреннего сгорания – ещё и наилучший химический состав топлива.
Новые энергосберегающие технологии в строительстве
При проектировании и возведении жилых и общественных зданий в полной мере следует учитывать расходы на непроизводительные потери.
Среди них:
- Потери при отоплении помещений.
- Теплопотери через кровлю зданий.
- Слабоконтролируемые процессы теплообмена внешней поверхности здания с окружающей средой, особенно в холодную пору года.
- Неэффективное кондиционирование.
Наиболее перспективной строительной энергосберегающей технологией в России является установка конденсационных модулей покрытия. Эти устройства обеспечивают более высокую эффективность сгорания топлива — от 89% до 97% и считаются самым эффективным способом отопления и вентиляции, при котором используется газовое топливо.
Конденсационные блоки устанавливаются на крышах, обеспечивая также и эффективную вентиляцию. Эти устройства содержат вторичный теплообменник. Выхлопные газы, проходя через этот теплообменник, понижают свою температуру до точки, в которой конденсируются пары воды. Это позволяет устройствам восстанавливать скрытую теплоту, которая в противном случае была бы потеряна для отработанного воздуха.
Гораздо большими масштабами внедрения энергосберегающих технологий в строительстве отличаются проектирование и монтаж систем освещения зданий, улиц, других объектов. Явное преимущество здесь получают светодиодные лампы: они обладают световым потоком, который на 85% превышает значение, которое дают лампы накаливания той же мощности. В ближайшие несколько лет удельная мощность светодиодов, как ожидают, удвоится: с теперешних 125-135 люмен на ватт до 230 люмен на ватт.
Ещё более перспективным с точки зрения современных энергосберегающих технологий является использование индукционного освещения. По сравнению с лампами накаливания индукционные лампы примерно в четыре раза эффективнее, а их долговечность увеличивается более чем в 40 раз.
Основные направления и программы энергосбережения в поселении
Ресурсы и энергосберегающие технологии особенно актуальны для частных домов, когда экономия материальных затрат обеспечивается только за счёт рационального их применения.
Основными направлениями внедрения энергосберегающих технологий для частного дома являются:
- Эффективное утепление стен и использование при строительстве материалов с повышенной теплоёмкостью.
- Снижение энергозатрат при прокладке систем кондиционирования.
- Использование тепловых насосов для индивидуального водоснабжения, имеющих повышенный КПД.
- Использование, где это возможно, энергоустановок, использующих возобновляемые энергоносители: ветер, солнечное освещение, геотермальные воды и т.д.
Пример рационального расходования ресурсов и энергосберегающих технологий – процессы охлаждения теплоносителя в системах кондиционирования. Современные чиллеры характеризуются увеличенным объёмом конденсаторов и испарителей, а компрессоры позволяют варьировать скорость привода и управлять мощностью кондиционеров.
Велика роль процессов энергоэффективности и энергосберегающих технологий в бытовой сантехнике. В частности, туалеты с двойным смывом и безводные гравитационные писсуары позволяют экономить до 30% воды. Важно, что двойной промывочный механизм является частью промывочного клапана, и может быть легко установлен на существующих сантехнических устройствах.
Безводные писсуары функционируют без промывочного механизма. Вместо традиционного слива используется сменный картридж, содержащий уникальную жидкость, которая служит герметиком. Герметизирующая жидкость действует как воздухонепроницаемый барьер, предотвращая смягчение запахов в помещении. Она остается в картридже, поэтому очистка безводного писсуара производится примерно 3-4 раза в год, что обеспечивает существенную экономию энергоресурсов.
Планы по широкому внедрению энергосберегающих технологий составляются с учётом их значимости. Так, до 31 % потерь материальных и энергетических ресурсов в развитых странах приходится на промышленность, 28% — на логистику, 22% — на бытовой сектор, и 19% — на строительство.
Интересные факты об энергосберегающих технологиях
- Дания занимает первое место в мире по уровню использования энергосберегающих технологий на душу населения. Так, до трети всей электроэнергии в стране вырабатывается ветровыми электростанциями.
- 35 % всех энергозатрат в мировой промышленности идет на чёрную и цветную металлургию.
- Компаниями Oak Ridge и General Electric создан новый тип бытового холодильника, который использует для создания холода специальные магниты. Такой холодильник, использует магнитокалорический эффект, согласно которому снижение или повышение температуры материала достигается путем изменения магнитного поля. Удельное энергопотребление при этом снижается на 37-40 %.
