Экологические технологии ( envirotech ) или зеленые технологии ( greentech ), также известные как чистые технологии ( cleantech ), представляют собой применение одного или нескольких из наук об окружающей среде , зеленой химии , мониторинга окружающей среды и электронных устройств для мониторинга, моделирования и сохранения природной среды и ресурсы и ограничить негативные последствия участия человека.
Этот термин также используется для описания технологий устойчивого производства энергии, таких как фотоэлектрические элементы , ветряные турбины и т. д. Устойчивое развитие является основой экологических технологий . Термин «экологические технологии» также используется для описания класса электронных устройств, которые могут способствовать устойчивому управлению ресурсами.
Концепция экологических технологий относится к использованию инженерных принципов для понимания и решения проблем, влияющих на окружающую среду, с целью содействия улучшению окружающей среды. Он предполагает применение науки и технологий в процессе решения экологических проблем посредством сохранения окружающей среды и смягчения воздействия человека на окружающую среду.
Экологические технологии охватывают широкую область действий, направленных на сохранение окружающей среды, в том числе;
Очистка воды : вся идея/концепция обеспечения свободной от грязи/микробов/загрязнений воды, протекающей по всей окружающей среде. Из этой концепции очистки воды вытекают многие другие явления. Загрязнение воды является главным врагом этой концепции, и по всему миру были организованы различные кампании и активисты, чтобы помочь очистить воду. [1] и включает в себя процесс удаления химических, биологических, газов или взвешенных веществ из воды, чтобы сделать ее пригодной для потребления человеком. Процесс очистки может быть физическим, биологическим или химическим. Физическая очистка воды включает в себя такие методы, как дистилляция, осаждение или фильтрация. В биологических процессах используются фильтры с активированным углем или песком. В биологических процессах воду можно очищать ультрафиолетом, хлором или флокуляцией.
Очистка воздуха . Основные и обычные зеленые растения можно выращивать в помещении, чтобы поддерживать свежесть воздуха, поскольку все растения удаляют CO 2 и преобразуют его в кислород . Лучшими примерами являются: Dypsis lutescens , Sansevieria trifasciata и Epipremnum aureum . [2] Помимо использования самих растений, некоторые виды бактерий также можно добавлять в листья этих растений, чтобы помочь удалить токсичные газы, такие как толуол . [3] [4] . Он представляет собой процесс удаления загрязняющих веществ из воздуха, делая его чистым и здоровым для дыхания. Процесс очистки воздуха может осуществляться с использованием следующих распространенных методов, включая: механическая фильтрация, ионизация, адсорбция активированным углем, фотокаталитическое окисление и бактерицидное облучение ультрафиолетовым светом.
Очистка сточных вод концептуально аналогична очистке воды. Очистка сточных вод очень важна, поскольку они очищают воду в зависимости от уровня загрязнения. Самая загрязненная вода ни для чего не используется, а наименее загрязненная вода подается в места, где вода широко используется. Это может привести к появлению различных других концепций защиты окружающей среды, устойчивого развития и т. д. [5] Оно включает в себя процесс удаления примесей из загрязненной воды перед повторным введением ее в естественные водоемы или водоносные горизонты. Промышленная (производственные предприятия) и жилая (прачечная, баня, туалеты, мытье посуды) деятельность приводит к образованию сточных вод и сточных вод в виде серых и черных вод. Процесс очистки может включать хранение сточных вод в контейнерах для осаждения твердых частиц, использование микроорганизмов для удаления растворенных и взвешенных биологических веществ и последующий сброс очищенной воды в чувствительную экосистему. Некоторые из распространенных методов очистки сточных вод и сточных вод включают в себя; фильтрация, обработка активированным углем, отстойник, обратный осмос и песчаная фильтрация.
Восстановление окружающей среды – это удаление загрязняющих веществ или загрязняющих веществ для общей защиты окружающей среды. Это достигается различными химическими, биологическими и массовыми методами. [6] это относится к процессу, посредством которого загрязняющие вещества или загрязнители из почвы, воды и других сред удаляются для улучшения качества окружающей среды. Основное внимание уделяется снижению содержания опасных веществ в окружающей среде. Некоторые из областей, связанных с восстановлением окружающей среды, включают; загрязнение почвы, опасные отходы, загрязнение грунтовых вод, разливы нефти, газа и химикатов.
Управление твердыми отходами – это очистка, потребление, повторное использование, удаление и обработка твердых отходов , которые осуществляются правительством или руководящими органами города. [7] Это относится к сбору, переработке и утилизации нерастворимых твердых отходов. Твердые отходы связаны как с промышленной, институциональной, коммерческой, так и с жилой деятельностью. Опасные твердые отходы при неправильной утилизации могут способствовать заражению насекомыми и грызунами, способствуя распространению болезней. Некоторые из наиболее распространенных типов обращения с твердыми отходами включают в себя; свалки, вермикомпостирование, компостирование, переработка и сжигание. Однако основным препятствием для практики управления твердыми отходами являются высокие затраты, связанные с переработкой, и риски увеличения загрязнения.
Обеспокоенность по поводу загрязнения окружающей среды и парниковых газов стимулировала поиск устойчивых альтернатив нынешнему использованию топлива. Глобальное сокращение выбросов парниковых газов требует принятия мер по энергосбережению, а также устойчивому производству. Снижение экологического вреда предполагает глобальные изменения, такие как:
Поскольку на топливо, используемое промышленностью и транспортом, приходится большая часть мирового спроса, инвестируя в сохранение и эффективность (использование меньшего количества топлива), загрязнение и выбросы парниковых газов в этих двух секторах могут быть сокращены во всем мире. Передовые энергоэффективные технологии электродвигателей (и электрогенераторов ), которые являются экономически эффективными и стимулируют их применение, например, генераторы с регулируемой скоростью и эффективное использование энергии , могут снизить количество углекислого газа (CO 2 ) и диоксида серы (SO 2 ), которые в противном случае они попадут в атмосферу, если электроэнергия будет производиться с использованием ископаемого топлива. Greasestock – это мероприятие, проводимое ежегодно в Йорктаун-Хайтс , штат Нью-Йорк , и являющееся одной из крупнейших выставок экологических технологий в Соединенных Штатах . [8] [9] [10] [11] [12] Некоторые ученые выразили обеспокоенность тем, что внедрение новых экологических технологий в высокоразвитых национальных экономиках может вызвать экономические и социальные потрясения в менее развитых экономиках. [13]
Возобновляемая энергия – это энергия , которую можно легко пополнить. В течение многих лет мы использовали такие источники, как древесина , солнце , вода и т. д., для производства энергии. Энергия, которую могут производить природные объекты, такие как солнце, ветер и т. д., считается возобновляемой. Используемые технологии включают энергию ветра, гидроэнергетику, солнечную энергию, геотермальную энергию и биомассу/биоэнергию. Это относится к любой форме энергии, которая естественным образом восстанавливается с течением времени и не иссякает. Эта форма энергии естественным образом восполняется и характеризуется низким выбросом углекислого газа. Некоторые из наиболее распространенных типов возобновляемых источников энергии включают; солнечная энергия, энергия ветра, гидроэлектроэнергия и биоэнергия, вырабатываемая путем сжигания органических веществ.
Искусственный интеллект в возобновляемой энергетике
Абстрактный
Использование искусственного интеллекта (ИИ) в возобновляемой энергетике становится все более важным по мере роста мирового спроса на устойчивые энергетические решения. ИИ может оптимизировать работу энергетических систем за счет более эффективного управления и прогнозирования возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия.
Потенциальные выгоды
Оптимизация ресурсов: ИИ оптимизирует планировку и работу объектов возобновляемой энергетики, анализируя большие объемы данных об условиях окружающей среды.
Энергоэффективность: ИИ прогнозирует структуру спроса и предложения энергии, чтобы сократить отходы и повысить эффективность производства и распределения энергии.
Управление энергосистемой: алгоритмы искусственного интеллекта помогают балансировать нагрузку на энергосистему с учетом нестабильности возобновляемых источников энергии.
Техническое обслуживание и долговечность. Прогностическое обслуживание ИИ продлевает срок службы оборудования, использующего возобновляемые источники энергии, за счет прогнозирования потенциальных сбоев.
Проблемы
Несмотря на потенциал ИИ совершить революцию в технологиях возобновляемой энергетики, в его реализации остаются проблемы, такие как потребность в мощности обработки данных, конфиденциальность данных и проблемы безопасности.
Промышленное применение
Солнечная энергия: применение методов машинного обучения для прогнозирования доступности солнечного света и повышения эффективности фотоэлектрических систем.
Хранение энергии: ИИ определяет оптимальные сроки хранения и высвобождения энергии, уделяя особое внимание управлению прерывистостью возобновляемой энергии.
Перспективы на будущее
Роль искусственного интеллекта в возобновляемой энергетике — это активная область исследований и разработок, потенциально достаточно влиятельная, чтобы значительно улучшить масштабируемость и устойчивость решений в области возобновляемых источников энергии. Однако для полной реализации этих преимуществ необходимы дальнейшие достижения в области технологий искусственного интеллекта и анализа данных.
Энергосбережение — это использование устройств, которым требуется меньшее количество энергии, с целью снижения потребления электроэнергии. Сокращение использования электроэнергии приводит к сжиганию меньшего количества ископаемого топлива для производства этой электроэнергии. И это относится к практике использования меньшего количества энергии за счет изменения индивидуального поведения и привычек. Основной акцент в энергосбережении делается на предотвращение расточительного использования энергии в окружающей среде, чтобы повысить ее доступность. Некоторые из основных подходов к энергосбережению включают в себя воздержание от использования устройств, которые потребляют больше энергии, где это возможно.
Прогнозирование Egain — это метод, использующий технологию прогнозирования для прогнозирования воздействия будущей погоды на здание. [14] Регулируя отопление на основе прогноза погоды, система исключает избыточное использование тепла, тем самым снижая потребление энергии и выбросы парниковых газов . [15] Это технология, представленная шведской компанией eGain International, которая разумно балансирует энергопотребление здания. Технология предполагает прогнозирование количества тепловой энергии, необходимой зданию в течение определенного периода, что приводит к повышению энергоэффективности и устойчивости. eGain снижает энергопотребление здания и выбросы, одновременно определяя время на техническое обслуживание там, где наблюдается неэффективность.
Солнечная энергия или солнечная энергия — это возобновляемая и устойчивая форма энергии, производимая из солнечного света. [16] Он улавливается с помощью фотоэлектрических (PV) элементов, которые используют фотоэлектрический эффект для прямого преобразования солнечного света в энергию. «Эффективность фотоэлектрических (PV) элементов, составляющих солнечную панель, рассчитывается на основе энергии солнечного света, которая преобразуется в электричество с помощью полупроводников. Эффективная солнечная панель — это та, которая генерирует больше электроэнергии, занимая меньше места». [17]
Более того, солнечная энергия имеет множество преимуществ, что делает ее все более популярным вариантом производства возобновляемой энергии во всем мире. Существует бесчисленное множество причин, по которым люди используют солнечную энергию вместо электричества. «Основная причина довольно проста: солнечная фотоэлектрическая энергия отличается от любого другого источника электроэнергии тем, что делает ее уникально подходящей для нужд 21-го века». [18] Начнем с того, что солнечная энергия безгранична и безгранична: Солнце дает Земле за час больше энергии, чем все население мира использует за год.
Кроме того, солнечные панели можно устанавливать на различных поверхностях, включая крыши, незанятую землю и водные объекты, что повышает их адаптируемость и доступность. [19] « С 2008 года по всей стране появились сотни тысяч солнечных панелей, поскольку все большее число американцев предпочитают обеспечивать свою повседневную жизнь солнечной энергией. Отчасти благодаря инвестициям Управления технологий солнечной энергетики (SETO) стоимость использования солнечной энергии снижается с каждым годом». [20] Как показано выше, похоже, что все большее число американцев переходят на солнечную энергию для обеспечения своей повседневной жизни, что сигнализирует о тенденции к более устойчивым и экологически чистым источникам энергии. Эта тенденция, скорее всего, мотивирована несколькими причинами, в том числе растущими знаниями об изменении климата, опасениями по поводу энергетической надежности и желанием свести к минимуму зависимость от ископаемого топлива. В результате эти солнечные энергетические системы можно использовать для уменьшения воздействия на окружающую среду и борьбы с изменением климата.
Вычислительная устойчивость — это новая область, которая пытается сбалансировать социальные, экономические и экологические ресурсы для будущего благополучия человечества, используя методы математики , информатики и информатики . [21] [22] Устойчивость в этом контексте относится к способности мира поддерживать биологические, социальные и экологические системы в долгосрочной перспективе.
Используя возможности компьютеров для обработки больших объемов информации, алгоритмы принятия решений распределяют ресурсы на основе информации в реальном времени. [23] Приложения, разработанные в этой области, широко распространены в различных областях. Например, методы искусственного интеллекта и машинного обучения создаются для содействия долгосрочному сохранению биоразнообразия и защите видов. [24] [25] Интеллектуальные сети реализуют возобновляемые ресурсы и возможности хранения для контроля производства и расходования энергии. [26] Технологии интеллектуальных транспортных систем могут анализировать дорожные условия и передавать информацию водителям, чтобы они могли принимать более разумные и экологически выгодные решения на основе информации о дорожном движении в режиме реального времени. [27] [28]Курсы, направленные на развитие у выпускников некоторых конкретных навыков в области экологических систем или экологических технологий, становятся все более распространенными и делятся на три широких класса:
Экологический портал
Портал наук о Земле
Экологический портал
Портал возобновляемой энергетики
Технологический порталОршулик, С.Т. (ред.). (2008). Экологические технологии в нефтяной промышленности (с. 78-79). Дордрехт, Нидерланды: Springer.
Ахуджа, С. (Ред.). (2022). Отделение загрязнителей воды с помощью нанотехнологий. Эльзевир.
Покхум, К., Интасанта, В., Яипимай, В., Субджалеарнди, Н., Сриситтираткул, К., Понгсоррарит, В., ... и Чавенгкиджванич, К. (2018). Простой и экономичный метод удаления психротрофной бактериальной и грибковой флоры, переносимой по воздуху в помещении, на основе наночастиц оксидов серебра и цинка, нанесенных на волокнистый воздушный фильтр. Исследование загрязнения атмосферы, 9(1), 172-177.
Штейн А. и Керле Н. (2008). Восстановление окружающей среды. Энциклопедия количественного анализа и оценки рисков, 2.
Твиделл, Дж. (2021). Возобновляемые энергетические ресурсы. Рутледж.
Носоновский М. и Бхушан Б. (ред.). (2012). Зеленая трибология: биомиметика, энергосбережение и устойчивость. Springer Science & Business Media.
Аббас, ОМ (2017). Прогнозирование с помощью машинного обучения. Международный компьютерный журнал (IJC), 26 (1), 184–194.
Санамдикар, С.Т., и Харн, КР (2012). Усовершенствованный метод очистки сточных вод. Международный журнал передовых технологий в гражданском строительстве, ISSN, 2231-5721.
Топаре Н.С., Аттар С.Дж. и Манфе М.М. (2011). Технологии очистки сточных вод: обзор. наук. Обороты. хим. Коммуна, 1(1), 18-24.
Аллеш А. и Бруннер ПХ (2014). Методы оценки управления твердыми отходами: обзор литературы. Управление отходами и исследования, 32 (6), 461–473.
Гомес К., Диттерих Т., Барретт К., Конрад Дж., Дилкина Б., Эрмон С., ... и Зееман МЛ (2019). Вычислительная устойчивость: Компьютеры для лучшего мира и устойчивого будущего. Сообщения ACM, 62 (9), 56-65.
Лессиг Дж., Керстинг К. и Морик К. (ред.). (2016). Вычислительная устойчивость (Том 645). Спрингер.
· «ИИ в возобновляемой энергетике: энергия для более экологичного будущего». www.linkedin.com , www.linkedin.com/pulse/ai-renewable-energy-powering-up-greener-tomorrow-neil-sahota. По состоянию на 16 апреля 2024 г.
· Это контент, опубликованный Linkedin Press, поэтому он должен быть надежным источником. И это обеспечивает углубленное изучение содержания окружающей среды.
· Участники Википедии. "Очистка сточных вод." Википедия , Фонд Викимедиа, 25 апреля 2019 г., en.wikipedia.org/wiki/Green_technology/Sewage_treatment.
· Эта статья в Википедии углубляется в раздел, посвященный очистке сточных вод с помощью экологических технологий, подробно объясняет этот раздел и является надежным источником.
