Эффективное использование энергии , иногда называемое просто энергоэффективностью , — это процесс снижения количества энергии, необходимой для производства продуктов и услуг. Например, изоляция здания позволяет использовать меньше энергии для отопления и охлаждения для достижения и поддержания теплового комфорта . Установка светодиодных ламп , люминесцентного освещения или естественных мансардных окон снижает количество энергии, необходимой для достижения того же уровня освещенности, по сравнению с использованием традиционных ламп накаливания . Повышение энергоэффективности обычно достигается за счет внедрения более эффективной технологии или производственного процесса [1] или за счет применения общепринятых методов снижения потерь энергии.
Существует множество мотивов для повышения энергоэффективности. Снижение энергопотребления снижает затраты на электроэнергию и может привести к экономии финансовых затрат для потребителей, если экономия энергии компенсирует любые дополнительные затраты на внедрение энергоэффективной технологии. Сокращение энергопотребления также рассматривается как решение проблемы минимизации выбросов парниковых газов . Повышение энергоэффективности зданий , промышленных процессов и транспорта может сократить мировые потребности в энергии в 2050 году на одну треть и помочь сократить глобальные выбросы парниковых газов. [2] Еще одним важным решением является отмена государственных энергетических субсидий , которые способствуют высокому энергопотреблению и неэффективному использованию энергии в более чем половине стран мира. [3]
Считается, что энергоэффективность и возобновляемые источники энергии являются двумя столпами устойчивой энергетической политики [4] и являются высокими приоритетами в иерархии устойчивой энергетики . Во многих странах считается, что энергоэффективность приносит пользу национальной безопасности, поскольку ее можно использовать для снижения уровня импорта энергии из зарубежных стран и замедления темпов истощения внутренних энергетических ресурсов.
Энергопроизводительность , которая измеряет выпуск и качество товаров и услуг на единицу затрат энергии , может быть получена либо за счет уменьшения количества энергии, необходимой для производства чего-либо, либо за счет увеличения количества или качества товаров и услуг за счет того же количества энергии . .
С точки зрения потребителя энергии , основной мотивацией энергоэффективности часто является просто экономия денег за счет снижения стоимости приобретения энергии. Кроме того, с точки зрения энергетической политики , существует давняя тенденция к более широкому признанию энергоэффективности как «первого топлива», что означает возможность заменить или избежать 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 ископаемое топливо (т.е. нефть, уголь и натуральный газ). [5]
Более того, давно признано, что энергоэффективность приносит и другие выгоды, помимо сокращения энергопотребления. [6] Некоторые оценки стоимости этих других выгод, часто называемых множественными выгодами , сопутствующими выгодами , дополнительными выгодами или неэнергетическими выгодами , показывают, что их суммарная стоимость даже выше, чем у прямых энергетических выгод. [7]
Эти многочисленные преимущества энергоэффективности включают в себя такие вещи, как сокращение выбросов парниковых газов , снижение загрязнения воздуха , улучшение здоровья и повышение энергетической безопасности . Были разработаны методы расчета денежной стоимости этих многочисленных выгод, включая, например, метод эксперимента выбора для улучшений, которые имеют субъективный компонент (например, эстетика или комфорт) [5] и метод Туоминена-Сеппянена для снижения ценового риска. [8] [9] При включении в анализ экономическая выгода от инвестиций в энергоэффективность может оказаться значительно выше, чем просто стоимость сэкономленной энергии. [5]
Энергоэффективность оказалась экономически эффективной стратегией построения экономики без обязательного увеличения энергопотребления . Например, штат Калифорния начал внедрять меры по энергоэффективности в середине 1970-х годов, включая строительные нормы и стандарты и стандарты бытовой техники со строгими требованиями к эффективности. В последующие годы потребление энергии в Калифорнии оставалось примерно неизменным в расчете на душу населения, в то время как национальное потребление в США удвоилось. [10] В рамках своей стратегии Калифорния внедрила «порядок загрузки» новых энергетических ресурсов, в котором на первое место ставится энергоэффективность, на второе — возобновляемые источники электроэнергии, а на последнее — новые электростанции, работающие на ископаемом топливе . [11] Такие штаты, как Коннектикут и Нью-Йорк, создали квазигосударственные зеленые банки , чтобы помочь владельцам жилых и коммерческих зданий финансировать модернизацию энергоэффективности, которая снижает выбросы и снижает затраты потребителей на электроэнергию. [12]
Энергосбережение шире, чем энергоэффективность, и включает в себя активные усилия по снижению потребления энергии, например, за счет изменения поведения , а также более эффективное использование энергии. Примерами экономии без повышения эффективности являются меньшее отопление помещения зимой, меньшее использование 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 размытой, но оба они важны с экологической и экономической точки зрения. [13]
Энергоэффективность – использование меньшего количества энергии для предоставления тех же товаров или услуг или предоставление сопоставимых услуг меньшим количеством товаров – является краеугольным камнем многих стратегий устойчивой энергетики . [14] [15] Международное энергетическое агентство (МЭА) подсчитало, что повышение энергоэффективности может обеспечить 40% сокращения выбросов парниковых газов, необходимых для достижения целей Парижского соглашения. [16] Энергию можно сохранить за счет повышения технической эффективности приборов, транспортных средств, промышленных процессов и зданий. [17]
Если спрос на энергетические услуги останется постоянным, повышение энергоэффективности приведет к сокращению потребления энергии и выбросов углекислого газа. Однако многие улучшения эффективности не снижают потребление энергии на величину, прогнозируемую простыми инженерными моделями. Это происходит потому, что они удешевляют энергетические услуги, и поэтому потребление этих услуг увеличивается. Например, поскольку экономичные транспортные средства удешевляют поездки, потребители могут предпочесть ездить дальше, тем самым компенсируя часть потенциальной экономии энергии. Аналогичным образом, обширный исторический анализ повышения технологической эффективности убедительно показал, что повышение энергоэффективности почти всегда опережало экономический рост, что приводило к чистому увеличению использования ресурсов и связанному с этим загрязнению. [18] Это примеры прямого эффекта отскока . [19]
Оценки размера эффекта отскока варьируются примерно от 5% до 40%. [20] [21] [22] Эффект отскока, вероятно, составит менее 30% на уровне домохозяйств и может быть ближе к 10% для транспорта. [19] Эффект отскока в 30% означает, что повышение энергоэффективности должно достичь 70% сокращения энергопотребления, прогнозируемого с использованием инженерных моделей.
Современные приборы, такие как морозильники , духовки , плиты , посудомоечные машины , стиральные и сушильные машины, потребляют значительно меньше энергии, чем старые приборы. Современные энергоэффективные холодильники, например, потребляют на 40 процентов меньше энергии, чем традиционные модели в 2001 году. После этого, если все домохозяйства в Европе заменят свои приборы, которым более десяти лет, на новые, будет потрачено 20 миллиардов кВтч электроэнергии. экономится ежегодно, тем самым сокращая выбросы CO 2 почти на 18 миллиардов кг. [23] В США соответствующие цифры составят 17 миллиардов кВтч электроэнергии и 27 000 000 000 фунтов (1,2 × 10 10 кг) CO 2 . [24] Согласно исследованию McKinsey & Company , проведенному в 2009 году , замена старой бытовой техники является одной из наиболее эффективных глобальных мер по сокращению выбросов парниковых газов. [25] Современные системы управления электропитанием также сокращают потребление энергии неработающими приборами, отключая их или переводя в режим низкого энергопотребления через определенное время. Многие страны идентифицируют энергоэффективные приборы с помощью маркировки потребляемой энергии . [26]
Влияние энергоэффективности на пиковую нагрузку зависит от того, когда используется прибор. Например, кондиционер потребляет больше энергии во второй половине дня, когда жарко. Таким образом, энергоэффективный кондиционер будет иметь большее влияние на пиковый спрос, чем на внепиковый спрос. С другой стороны, энергоэффективная посудомоечная машина потребляет больше энергии поздним вечером, когда люди моют посуду. Это устройство может практически не влиять на пиковый спрос.
В период 2001–2021 годов технологические компании заменили традиционные кремниевые переключатели в электрических цепях на более быстрые транзисторы из нитрида галлия , чтобы сделать новые гаджеты максимально энергоэффективными. Однако транзисторы из нитрида галлия более дороги. Это значительное изменение в снижении выбросов углекислого газа . [27] [28] [29]
Здания являются важной областью повышения энергоэффективности во всем мире, поскольку они являются основным потребителем энергии. Однако вопрос использования энергии в зданиях не является однозначным, поскольку условия внутри помещений, которых можно достичь с помощью использования энергии, сильно различаются. Меры по поддержанию комфорта в зданиях (освещение, отопление, охлаждение и вентиляция) потребляют энергию. Обычно уровень энергоэффективности здания измеряется путем деления потребляемой энергии на площадь здания, которая называется удельным энергопотреблением или интенсивностью использования энергии: [32]
Однако проблема более сложна, поскольку строительные материалы содержат в себе энергию . С другой стороны, энергия может быть извлечена из материалов при демонтаже здания путем повторного использования материалов или их сжигания для получения энергии. Более того, когда здание используется, условия внутри него могут меняться, что приводит к повышению или ухудшению качества внутренней среды. Наконец, на общую эффективность влияет использование здания: занято ли здание большую часть времени и эффективно ли используются пространства, или же здание в основном пустует? Было даже предложено, чтобы для более полного учета энергоэффективности следует внести поправки в удельное энергопотребление, включив в него следующие факторы: [33]
Таким образом, сбалансированный подход к энергоэффективности зданий должен быть более комплексным, чем просто попытка минимизировать потребляемую энергию. 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 использовании энергии, например, лучшую изоляцию. Многие из них выполняют различные функции, улучшая условия в помещении, а также сокращая потребление энергии, например, увеличивая использование естественного света.
Расположение здания и его окружение играют ключевую роль в регулировании его температуры и освещенности. Например, деревья, ландшафт и холмы могут обеспечивать 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 итоге тепловой энергии), попадающего в здание, сводя к минимуму потребление энергии за счет максимизации пассивного солнечного обогрева . Плотная конструкция здания, включающая энергоэффективные окна, герметичные двери и дополнительную теплоизоляцию стен, плит подвала и фундамента, позволяет снизить теплопотери на 25–50 процентов. [26] [34]
На темных крышах температура может быть на 39 °C (70 °F) выше, чем на самых отражающих белых поверхностях . Они передают часть этого дополнительного тепла внутрь здания. Исследования в США показали, что крыши светлых тонов потребляют на 40 процентов меньше энергии для охлаждения, чем здания с более темными крышами. Системы белой крыши экономят больше энергии в солнечном климате. Передовые электронные системы отопления и охлаждения могут снизить потребление энергии и повысить комфорт людей в здании. [26]
Правильное размещение окон и мансардных окон, а также использование архитектурных особенностей, отражающих свет в здание, могут снизить потребность в искусственном освещении. Одно исследование показало, что более широкое использование естественного и рабочего освещения повышает производительность в школах и офисах. [26] Компактные люминесцентные лампы потребляют на две трети меньше энергии и могут служить в 6–10 раз дольше, чем лампы накаливания . Новые люминесцентные лампы дают естественный свет, и в большинстве случаев они экономически эффективны, несмотря на более высокую первоначальную стоимость, а период окупаемости составляет всего несколько месяцев. Светодиодные лампы потребляют лишь около 10% энергии, необходимой лампе накаливания.
Эффективный энергоэффективный проект здания может включать использование недорогих пассивных инфракрасных источников света для отключения освещения в незанятых помещениях, 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 затемнять освещение до заранее заданных уровней, чтобы учесть естественное освещение и тем самым снизить потребление. Системы управления зданием объединяют все это в одном централизованном компьютере для управления освещением и энергопотреблением всего здания. [35]
В анализе, который объединяет восходящее моделирование жилых помещений с экономической многосекторной моделью, было показано, что переменные приросты тепла, вызванные изоляцией и эффективностью кондиционирования воздуха, могут иметь эффекты смещения нагрузки, которые не являются равномерными для электрической нагрузки. Исследование также подчеркнуло влияние более высокой эффективности домохозяйств на выбор мощностей по производству электроэнергии, который делает энергетический сектор. [36]
Выбор того, какую технологию отопления или охлаждения использовать в зданиях, может оказать существенное влияние на использование энергии и эффективность. Например, замена старой газовой печи с КПД 50% на новую печь с КПД 95% значительно сократит потребление энергии, выбросы углекислого газа и счета за природный газ в зимнее время. Геотермальные 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 из большого теплового резервуара, находящегося в близлежащей земле. В результате тепловые насосы обычно используют в четыре раза меньше электроэнергии для выработки эквивалентного количества тепла, чем электрический нагреватель прямого действия. Еще одним преимуществом геотермального теплового насоса является то, что в летнее время его можно реверсировать и работать для охлаждения воздуха путем передачи тепла от здания к земле. Недостатком геотермальных тепловых насосов является их высокая первоначальная капитальная стоимость, но она обычно окупается в течение пяти-десяти лет в результате более низкого энергопотребления.
Интеллектуальные счетчики постепенно внедряются в коммерческом секторе, чтобы информировать персонал и в целях внутреннего мониторинга об использовании энергии в здании в динамичном и презентабельном формате. Использование анализаторов качества электроэнергии может быть внедрено в существующее здание для оценки использования, гармонических искажений, пиков, выбросов и перебоев, среди прочего, чтобы в конечном итоге сделать здание более энергоэффективным. Часто такие счетчики обмениваются данными с помощью беспроводных сенсорных сетей .
Green Building XML — это новая схема, часть усилий по информационному моделированию зданий , ориентированная на проектирование и эксплуатацию «зеленых» зданий. Он используется в качестве входных данных в нескольких механизмах моделирования энергетики. Но с развитием современных компьютерных технологий на рынке появилось большое количество инструментов моделирования эксплуатационных характеристик зданий . Выбирая, какой инструмент моделирования использовать в проекте, пользователь должен учитывать точность и надежность инструмента, принимая во внимание имеющуюся у него информацию о здании, которая будет служить входными данными для инструмента. Езиоро, Донг и Лейте [37] разработали подход с использованием искусственного интеллекта для оценки результатов моделирования характеристик зданий и обнаружили, что более детальные инструменты моделирования имеют наилучшие характеристики моделирования с точки зрения потребления электроэнергии для отопления и охлаждения в пределах 3% от средней абсолютной ошибки.
Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании (LEED) — это рейтинговая система, организованная Советом по экологическому строительству США (USGBC) для продвижения 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 внутри помещений. и инновации в дизайне. [38] В 2013 году USGBC разработал LEED Dynamic Plaque — инструмент для отслеживания эффективности строительства по показателям LEED и потенциальный путь к повторной сертификации. В следующем году совет в сотрудничестве с Honeywell получил данные об использовании энергии и воды, а также о качестве воздуха в помещении из BAS для автоматического обновления таблички, обеспечивая представление производительности практически в реальном времени. Офис USGBC в Вашингтоне, округ Колумбия, является одним из первых зданий, на которых установлена обновляемая в реальном времени динамическая табличка LEED. [39]
Глубокая энергетическая модернизация — это процесс анализа и строительства всего здания, который позволяет добиться гораздо большей экономии энергии, чем традиционная энергетическая модернизация . Глубокая энергетическая модернизация может применяться как к жилым, так и к нежилым («коммерческим») зданиям. Глубокая энергетическая модернизация обычно приводит к экономии энергии на 30 процентов или более, возможно, на несколько лет, и может значительно повысить стоимость здания. [40] Эмпайр -стейт-билдинг прошел процесс глубокой энергетической модернизации, который был завершен в 2013 году. Команда проекта, состоящая из представителей Johnson Controls , Rocky Mountain Institute , Clinton Climate Initiative и Jones Lang LaSalle , достигнет годового энергопотребления. сокращение на 38% и $4,4 млн. [41] Например, 6500 окон были переоборудованы на месте в суперокна, которые блокируют тепло, но пропускают свет. Эксплуатационные расходы на кондиционирование воздуха в жаркие дни были сокращены, что позволило немедленно сэкономить 17 миллионов долларов капитальных затрат проекта, частично профинансировав другую модернизацию. [42] Получив золотой рейтинг «Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании» (LEED) в сентябре 2011 года, Эмпайр-стейт-билдинг является самым высоким сертифицированным LEED зданием в Соединенных Штатах. [30] В здании Индианаполис-Сити-Каунти недавно была проведена глубокая энергетическая модернизация, в результате которой было достигнуто ежегодное снижение энергопотребления на 46% и ежегодная экономия энергии на 750 000 долларов США.
Энергетическая модернизация, в том числе глубокая, и другие виды, проводимые в жилых, коммерческих или промышленных объектах, обычно поддерживаются посредством различных форм финансирования или стимулов. Стимулы включают заранее упакованные скидки, когда покупатель/пользователь может даже не знать, что на используемый товар была произведена скидка или «выкуплен». Для эффективных осветительных приборов характерны скупки «вверх по течению» или «в мидстриме». Другие скидки более явны и прозрачны для конечного пользователя благодаря использованию официальных приложений. Помимо скидок, которые могут предлагаться в рамках государственных или коммунальных программ, правительства иногда предлагают налоговые льготы для проектов по повышению энергоэффективности. Некоторые организации предлагают скидки и рекомендации по оплате, а также услуги по содействию, которые позволяют потребителям энергии, потребляющим энергию, воспользоваться программами скидок и стимулирования.
Для оценки экономической обоснованности инвестиций в энергоэффективность зданий можно использовать анализ экономической эффективности или CEA. Расчет CEA даст стоимость сэкономленной энергии, иногда называемую негаваттами , в долларах США/кВтч. Энергия в таких расчетах является виртуальной в том смысле, что она никогда не потреблялась, а скорее сохранялась благодаря некоторым инвестициям в энергоэффективность. Таким образом, CEA позволяет сравнивать цену негаватт с ценой на энергию, такую как электричество из сети или самую дешевую возобновляемую альтернативу. 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 в оценке инвестиций в энергоэффективность. [43]
Промышленность использует большое количество энергии для обеспечения разнообразного спектра 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 электричества . 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 из них зависят от конкретных технологий и процессов, используемых на каждом промышленном объекте. Однако существует ряд процессов и энергетических услуг, которые широко используются во многих отраслях.
Различные отрасли промышленности производят пар и электроэнергию для последующего использования на своих объектах. При выработке электроэнергии тепло, образующееся в качестве побочного продукта, можно улавливать и использовать для технологического пара, отопления или других промышленных целей. Традиционное производство электроэнергии имеет эффективность около 30%, тогда как комбинированное производство тепла и электроэнергии (также называемое когенерацией ) преобразует до 90 процентов топлива в полезную энергию. [44]
Усовершенствованные котлы и печи могут работать при более высоких температурах, сжигая при этом меньше топлива. Эти технологии более эффективны и производят меньше загрязняющих веществ. [44]
Более 45 процентов топлива, используемого производителями США, сжигается для получения пара. Типичный промышленный объект может сократить потребление энергии на 20 процентов (по данным Министерства энергетики США ) за счет изоляции линий возврата пара и конденсата, прекращения утечки пара и технического обслуживания пароотделителей. [44]
Электродвигатели обычно работают с постоянной скоростью, но привод с регулируемой скоростью позволяет выходной энергии двигателя соответствовать требуемой нагрузке. Благодаря этому 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. [44] Двигатели также могут выиграть от оптимизации напряжения . [45] [46]
В промышленности используется большое количество насосов и компрессоров всех форм и размеров и в самых разных областях применения. Эффективность насосов и компрессоров зависит от многих факторов, но зачастую улучшения можно добиться за счет улучшения управления технологическими процессами и улучшения методов технического обслуживания. Компрессоры обычно используются для подачи сжатого воздуха , который используется для пескоструйной обработки, покраски и других электроинструментов. По данным Министерства энергетики США, оптимизация систем сжатого воздуха путем установки приводов с регулируемой скоростью, а также профилактическое обслуживание для обнаружения и устранения утечек воздуха могут повысить энергоэффективность на 20–50 процентов. [44]
Расчетная энергоэффективность автомобиля составляет 280 пассажиро-миль/10 6 БТЕ. [48] Есть несколько способов повысить энергоэффективность автомобиля. Использование улучшенной аэродинамики для минимизации сопротивления может повысить топливную экономичность автомобиля . Снижение веса автомобиля также может улучшить экономию топлива, поэтому в кузовах автомобилей широко используются композитные материалы .
Более совершенные шины с меньшим сопротивлением трению дороги и качению позволяют экономить бензин. Экономия топлива может быть улучшена на 3,3%, если поддерживать давление в шинах до правильного давления. [49] Замена засоренного воздушного фильтра может снизить расход топлива на старых автомобилях на целых 10 процентов. [50] На новых автомобилях (1980-х годов и новее) с инжекторными двигателями с компьютерным управлением засоренный воздушный фильтр не влияет на расход топлива, но его замена может улучшить ускорение на 6–11 процентов. [51] Аэродинамика также способствует повышению эффективности автомобиля. Конструкция автомобиля влияет на количество газа, необходимого для его перемещения по воздуху. Аэродинамика затрагивает воздух вокруг автомобиля, что может влиять на эффективность затрачиваемой энергии. [52]
Турбокомпрессоры могут повысить топливную экономичность за счет использования двигателя меньшего объема. «Двигатель года 2011» — двигатель Fiat TwinAir, оснащенный турбонагнетателем MHI. «По сравнению с 1,2-литровым двигателем 8V новый турбодвигатель 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». [53]
Энергоэффективные транспортные средства могут достичь вдвое большей топливной экономичности, чем средний автомобиль. Передовые разработки, такие как дизельный концептуальный автомобиль Mercedes-Benz Bionic , позволили достичь топливной эффективности, достигающей 84 миль на галлон США (2,8 л/100 км; 101 миль на галлон — имп ), что в четыре раза превышает нынешний средний показатель для обычных автомобилей. [54]
Основной тенденцией в повышении эффективности автомобилестроения является рост количества электромобилей (полностью электрических или гибридных электромобилей). Электродвигатели имеют более чем вдвое больший КПД, чем двигатели внутреннего сгорания. [ нужна цитата ] Гибриды, такие как Toyota Prius , используют рекуперативное торможение для возврата энергии, которая рассеивается в обычных автомобилях; эффект особенно заметен при езде по городу. [55] Подключаемые гибриды также имеют увеличенную емкость аккумулятора, что позволяет проезжать ограниченные расстояния, не сжигая бензин; в этом случае энергоэффективность определяется тем, какой процесс (например, сжигание угля, гидроэлектростанция или возобновляемый источник энергии) создал энергию. Плагины обычно могут проехать около 40 миль (64 км) исключительно на электричестве без подзарядки; если батарея разряжается, включается бензиновый двигатель, позволяющий увеличить запас хода. Наконец, популярность полностью электрических автомобилей также растет; Седан Tesla Model S — единственный высокопроизводительный полностью электрический автомобиль, представленный в настоящее время на рынке.
Города по всему миру освещают миллионы улиц 300 миллионами фонарей. [56] Некоторые города стремятся снизить энергопотребление уличного освещения , приглушая освещение в непиковые часы или переходя на светодиодные лампы. [57] Известно, что светодиодные лампы снижают потребление энергии на 50–80%. [58] [59]
Существует несколько способов улучшить использование энергии авиацией за счет модификации самолетов и управления воздушным движением. Самолеты улучшаются за счет улучшения аэродинамики, двигателей и веса. Плотность сидений и коэффициент загрузки груза способствуют повышению эффективности.
Системы управления воздушным движением могут позволить автоматизировать взлет, посадку и предотвращение столкновений, а также внутри аэропортов: от простых вещей, таких как ОВКВ и освещение, до более сложных задач, таких как безопасность и сканирование.
На Конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2023 года одной из принятых деклараций стало ГЛОБАЛЬНОЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВО ПО ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ, подписанное 123 странами. Декларация включает обязательства рассматривать энергоэффективность как «первое топливо» и удвоить темпы повышения энергоэффективности с 2% в год до 4% в год к 2030 году. [60] Китай и Индия не подписали это обязательство. [61]
Международные стандарты ISO 17743 и ISO 17742 предоставляют документированную методологию расчета и отчетности по энергосбережению и энергоэффективности для стран и городов. [62] [63]
Первая цель по энергоэффективности в масштабах ЕС была установлена в 1998 году. Государства-члены согласились повышать энергоэффективность на 1 процент в год в течение двенадцати лет. Кроме того, законодательство о продуктах, промышленности, транспорте и зданиях способствовало созданию общей структуры энергоэффективности. Необходимо приложить больше усилий для решения проблем отопления и охлаждения: при производстве электроэнергии в Европе теряется больше тепла, чем требуется для обогрева всех зданий на континенте. [64] В целом, законодательство ЕС по энергоэффективности, по оценкам, обеспечит экономию в размере до 326 миллионов тонн нефти в год к 2020 году. [65]
ЕС поставил перед собой цель экономии энергии на 20% к 2020 году по сравнению с уровнем 1990 года, но государства-члены индивидуально решают, как будет достигнута экономия энергии. На саммите ЕС в октябре 2014 года страны ЕС договорились о новой цели по энергоэффективности на уровне 27% или выше к 2030 году. Одним из механизмов, используемых для достижения цели в 27%, являются «Обязательства поставщиков и белые сертификаты». [66] Продолжающиеся дебаты вокруг Пакета чистой энергии 2016 года также делают упор на энергоэффективность, но цель, вероятно, останется примерно на 30% большей эффективности по сравнению с уровнями 1990 года. [65] Некоторые утверждают, что этого будет недостаточно для достижения ЕС целей Парижского соглашения по сокращению выбросов парниковых газов на 40% по сравнению с уровнями 1990 года.
В Европейском Союзе 78% предприятий предложили методы энергосбережения в 2023 году, 67% назвали пересмотр энергетических контрактов своей стратегией, а 62% заявили, что перекладывают затраты на потребителей в качестве плана борьбы с тенденциями энергетического рынка. [67] [68] [69] Было обнаружено, что более крупные организации с большей вероятностью будут инвестировать в энергоэффективность, зеленые инновации и изменение климата, при этом о значительном росте инвестиций в энергоэффективность сообщили МСП и компании со средней капитализацией. [70]
Энергоэффективность занимает центральное место в энергетической политике Германии . [71] По состоянию на конец 2015 года национальная политика включает следующие цели по эффективности и потреблению (с фактическими значениями на 2014 год): [72] : 4
Недавний прогресс в повышении эффективности был устойчивым, если не считать финансового кризиса 2007–2008 годов . [73] Некоторые, однако, считают, что энергоэффективность все еще недостаточно признана с точки зрения ее вклада в энергетическую трансформацию Германии (или Energiewende ). [74]
Усилия по сокращению конечного потребления энергии в транспортном секторе не увенчались успехом: в период с 2005 по 2014 год рост составил 1,7%. Этот рост обусловлен как пассажирскими, так и грузовыми автомобильными перевозками. Оба сектора увеличили общий пройденный путь, достигнув самого высокого показателя 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. [75] : 12
В 2014 году федеральное правительство Германии опубликовало Национальный план действий по энергоэффективности (NAPE). [76] [77] Охваченными областями являются энергоэффективность зданий, энергосбережение для компаний, энергоэффективность потребителей и энергоэффективность транспорта. Центральные краткосрочные меры NAPE включают введение конкурсных торгов по энергоэффективности, привлечение финансирования на реконструкцию зданий, введение налоговых льгот для мер по повышению эффективности в строительном секторе, а также создание сетей энергоэффективности совместно с бизнесом и промышленность.
В 2016 году правительство Германии выпустило для общественных консультаций «зеленую книгу» по энергоэффективности (на немецком языке). [78] [79] В нем излагаются потенциальные проблемы и действия, необходимые для сокращения потребления энергии в Германии в ближайшие десятилетия. На презентации документа министр экономики и энергетики Зигмар Габриэль заявил, что «нам не нужно производить, хранить, передавать и платить за энергию, которую мы экономим». [78] В «зеленой книге» приоритетом является эффективное использование энергии в качестве «первого» ответа, а также обрисовываются возможности для объединения секторов , включая использование возобновляемых источников энергии для отопления и транспорта. [78] 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. [80]
В Испании четыре из каждых пяти зданий потребляют больше энергии, чем следовало бы. Они либо недостаточно изолированы, либо потребляют энергию неэффективно. [81] [82] [83]
Unión de Créditos Immobiliarios (UCI), действующий в Испании и Португалии, увеличивает кредиты домовладельцам и группам управления зданиями для инициатив по энергоэффективности. Их инициатива по восстановлению энергии в жилых домах направлена на реконструкцию и поощрение использования возобновляемых источников энергии как минимум в 3720 домах в Мадриде, Барселоне, Валенсии и Севилье. Ожидается, что к 2025 году эти работы позволят мобилизовать около 46,5 миллионов евро на повышение энергоэффективности и сэкономить около 8,1 ГВтч энергии. Он способен сократить выбросы углекислого газа на 7545 тонн в год. [84] [85] [83]
В мае 2016 года Польша приняла новый Закон об энергоэффективности, который вступит в силу 1 октября 2016 года. [86]
В июле 2009 года Совет правительств Австралии , который представляет отдельные штаты и территории Австралии, согласовал Национальную стратегию по энергоэффективности (NSEE). [87] Это десятилетний план, ускоряющий реализацию общенационального внедрения энергоэффективных методов и подготовку к преобразованию страны в низкоуглеродное будущее . Главным соглашением, регулирующим эту стратегию, является Соглашение о национальном партнерстве в области энергоэффективности. [88]
В августе 2017 года правительство Канады опубликовало Стратегию строительства зданий Канады «Build Smart» в качестве ключевой движущей силы Панканадской рамочной программы по чистому росту и изменению климата , национальной климатической стратегии Канады. [89]
В исследовании Форума энергетического моделирования 2011 года , охватывающем Соединенные Штаты, изучалось, 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 выбросов углекислого газа, но для достижения климатических целей потребуется четкая политика. Эта политика включает в себя: 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. [90]
Программы и организации:
Международные программы:
{{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь ){{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь )