Как новые технологии экономят энергию
Несколько месяцев назад представители компании Philips объявили, что благодаря замене традиционного освещения на полупроводниковое (светодиодное) в Польше удалось избежать строительства новых электростанций мощностью 2 тыс. МВт и сэкономить в общей сложности около 12,8 млрд злотых.
«19 процентов энергии, которую мы используем сегодня в мире, поглощается освещением. В городе на освещение уходит до 50 процентов энергии. Если нам удастся снизить эти коэффициенты, мы значительно сократим потребление энергии в целом», — сказал Йост Лифланг, генеральный директор Philips в Центральной и Восточной Европе, которого цитирует информационное агентство Newseria Biznes.
1. Освещение улицы светодиодными фонарями
По другим оценкам этой компании, включенным в отчет «Революция светодиодного освещения» от 2012 г., глобальное потребление энергии на освещение к 2020 г. упадет примерно на треть по сравнению с 2006 г. В результате выбросы СО2 в атмосферу снизятся на 515 миллионов тонн.
Пришлось подать заявку энергосберегающая светодиодная технология (1) Во всех осветительных установках по всему миру потребление энергии будет снижено на 40 процентов. Американские домохозяйства сегодня потребляют столько же электроэнергии, сколько и в 2001 году.
Это результат данных органов местного самоуправления, отвечающих за энергетику, — сообщало агентство Associated Press на рубеже 2013 и 2014 годов.
По словам экспертов, которых цитирует агентство, это в основном связано с экономией и повышением энергоэффективности бытовой техники. По данным Ассоциации производителей бытовой техники, среднее потребление энергии обычными кондиционерами в США с 2001 года снизилось на 20 процентов.
Энергопотребление всех бытовых приборов уменьшилось в аналогичной степени, включая телевизоры, жидкокристаллические или светодиодные дисплеи которых потребляют на 80 процентов меньше энергии, чем старое оборудование. Одно из госучреждений США провело анализ, в котором сравнило различные сценарии энергосбережение.
Из этого, предсказывающего высокую насыщенность экономики ИТ-технологиями, вытекало, что к 2030 году только в США удалось снизить энергопотребление на величину, равную электроэнергии, вырабатываемой тридцатью 600-мегаваттными электростанциями!
Светодиоды бьют рекорды, которые будут бить
Светодиоды Инновации в этой области, а, следовательно, и возможности для дальнейшей экономии, ускоряются. Недавно Cree, Inc. поразила мир еще одним рекордом производительности для светодиодного источника белого света. Ей удалось получить 303 люмена с ватта электричества (2).
2. Скорость увеличения эффективности светодиодов
Это значительное улучшение по сравнению с предыдущим достижением компании в 276 люмен/ватт год назад. Рекорд эффективности лампы был достигнут при комнатной температуре, с цветовой температурой 5150 К и током 350 мА.
Световая отдача (световая отдача) – это отношение светового потока, излучаемого конкретным источником света, к энергии, потребляемой им в единицу времени.
Вот примеры светоотдачи различных источников света: лампа накаливания: 8-10 лм/Вт, галогенная лампа: 16 лм/Вт, люминесцентная лампа: 45-104 лм/Вт, металлогалогенная лампа: 85-115 лм/Вт, натриевая лампа высокого давления: 150 лм/Вт, натриевая лампа низкого давления: 200 лм/Вт.
По прогнозам, в ближайшие 10 лет эффективность бытовых светодиодов вырастет в 20 раз, а их цена упадет в 10 раз. На ожидаемый рост популярности светодиодного освещения может повлиять ухудшение мнения о компактных люминесцентных лампах, которые моргают и перегорают чаще, чем указано производителем.
3. Японская светящаяся панель, покрытая углеродными нанотрубками
Они также содержат ртуть, что не соответствует проэкологическим тенденциям развития технологий.
Все больше профессиональных и технологичных световых решений с использованием светодиодов можно встретить на городских улицах, на рабочих местах, в самолетах и даже на театральных сценах.
Ноутбуки и телевизоры сегодня широко используют эту технологию.
В результате они тоньше, легче и прочнее. энергоэффективным чем устройства эпохи флуоресцентных ламп с холодным катодом (CCFL). Пока глобальная экспансия светодиодных ламп продолжается, научные лаборатории уже работают над технологиями, которые будут еще эффективнее и дешевле.
Исследователи из Университета Тохоку в Японии сконструировали, например, несколько месяцев назад панель, покрытую углеродными нанотрубками, которая излучает свет, используя в сто раз меньше энергии, чем LED сопоставимой яркости (3). Источник света, сконструированный профессором Норихиро Симои и его командой, внешне напоминает светодиодную лампу.
Однако испускание фотонов основано на других физических принципах. Это больше похоже на электронно-лучевые трубки, используемые в старых телевизорах. В этом случае каждая углеродная нанотрубка представляет собой нанолампу, испускающую электроны, которые при попадании на люминофор заставляют его светиться.
Прототип требует высокого начального напряжения (5 вольт), которое создает сильное электрическое поле и вызывает эмиссию электронов. Однако общая мощность такой световой панели составляет всего 0,1 Вт. Нанотрубки почти не имеют электрического сопротивления, и весь процесс чрезвычайно эффективен.
Не только электричество
Использование энергосберегающих бытовых приборов и электроники позволяет значительно сократить счета за электроэнергию – мы это уже хорошо знаем. Выбор оптимального и в то же время энергосбережение бытовая техника/электроника облегчаются этикетками энергоэффективности.
4. Маркировка энергоэффективности
Система маркировки была введена на основании директивы Европарламента.
Польша ввела положения вышеупомянутого правового акта Законом от 14 сентября 2012 г. об обязанности информировать о потреблении энергии энергопотребляющими продуктами.
Список устройств, подлежащих маркировке, постоянно пополняется новинками. Для использования этой функции необходимо знать символы на этикетках. Основная информация — это класс энергоэффективность.
Обозначается буквой, в диапазоне 10 классов от А+++ до G. По мере развития технологий маркировка продуктов, маркируемых в настоящее время по шкале от А до G, будет включать классы А+, А++ и А+ ++, а низшие классы: E, F, G исчезнут.
Маркировка есть на этикетках, на цветных стрелках, с правилом, что высший класс — зеленый, а низший — красный (4).
При масштабировании энергоэффективности речь идет не только об энергопотреблении устройства. В случае со стиральной машиной, например, это потребление энергии электричество и вода в год, при 220 стандартных циклах стирки.
Из этикетки на стиральной машине потребитель также узнает об уровне шума модели, как при стирке, так и при отжиме. То же самое относится и к посудомоечным машинам. В свою очередь, при выборе холодильника, помимо класса энергопотребления, пользователь должен учитывать свои реальные потребности.
Определяем мощность холодильного оборудования исходя из количества пользователей. Слишком большой холодильник вызывает ненужный расход энергии. Предполагается, что для одного пользователя достаточно 60 л емкости; поэтому для семьи из 4 человек следует выбирать устройство емкостью до 240 л.
В описанных выше случаях этикетка обычно представляет собой наклейку, размещаемую на передней или верхней части каждого продукта, выставленного в точках продажи. В случае с лампами этикетка печатается на упаковке и сообщает не только о классе энергоэффективности, но и о взвешенном годовом потреблении энергии в кВтч на 1 тыс. часов света.
Сеть экономит лучше
5. Полностью интегрированная архитектура сети «Умный дом»
Сейчас энергосберегающие технологии не ограничивайтесь заменой старых лампочек на энергосберегающие источники света или покупкой все более современной бытовой техники.
Специалисты уже говорят о сквозных сетях «Умный дом». Решения ISD, состоящие из: устройств домашней автоматизации, средств связи и счетчиков Advanced Measurement Structure (AMI).
Устройства домашней автоматизации включают в себя, например, один пульт дистанционного управления для нескольких устройств, удаленное управление через Интернет или приложения, комплексную защиту и мониторинг, централизованное управление энергопотреблением дома.
Еще одним важным элементом ISD является обеспечение связи с устройствами, установленными как часть домашней автоматизации.
Интеллектуальный счетчик обеспечивает двустороннюю связь между потребителем и энергетическими компаниями. В архитектуре ISD «без удаленного управления» обязательным элементом ISD является домашний шлюз, который обеспечивает связь между интеллектуальным счетчиком и устройствами внутри ISD.
Помимо основного функционала домашних ворот предлагается установка средств домашней безопасности и управления мультимедийными устройствами. ISD может быть основан на беспроводных коммуникационных решениях (например, Wi-Fi или ZigBee) или проводных протоколах (например, Ethernet, Homeplug).
В данной архитектуре не предусмотрена возможность управления сетью через WWW-интерфейс или мобильное приложение. Известны и другие варианты ISD. Например, тот, который называется «без интеллектуальных устройств», подразумевает использование интеллектуальных коммутаторов.
6. Термостат Google — Nest
7. Панель инфраструктуры современной домашней сети — In-Home Display
8. Влияние домашних дисплеев на снижение энергопотребления
«Безумный счетчик», в свою очередь, предполагает центральное положение домашнего шлюза, который предоставляет потребителю и поставщику энергии информацию о энергопотребление в настоящее время. Жилые ворота также играют центральную роль в архитектуре «Полностью интегрированный ISD» (5).
Он собирает информацию о фактическом энергопотреблении интеллектуального счетчика и расчетных (или фактических) значениях потребления с отдельных устройств. Затем он отправляет собранную и обработанную информацию по беспроводной сети на настольный компьютер, ноутбук или планшетный компьютер.
Информация обновляется время от времени (например, каждые 15 секунд). В перспективе архитектура должна разработать способы реагирования интеллектуальных устройств на колебания цен на энергоносители, информация о которых поступает от поставщика энергии. Умные устройства таким образом, они автоматически задерживают циклы или приостанавливают некоторые функции до тех пор, пока цена на электроэнергию не снизится.
Жилой шлюз используется для связи между устройствами ISD и сетью WAN или Ethernet в заданном месте. Он позволяет ограничить доступ к конкретному ИСД только устройствами данного потребителя.
Также обеспечивается авторизованный доступ к ИСД через интернет-канал или мобильный телефон, удаленное управление устройствами внутри ИСД через интернет-платформу. Интеллектуальный счетчик является посредником между распределительной сетью и ИСД.
Он позволяет централизованно и удаленно считывать информацию о параметрах потребления, а также отправлять стоимостные и технические сигналы с использованием инфраструктуры AMI. Базовая функциональность интеллектуальных счетчиков также позволяет потребителям получать доступ к информации о потреблении электроэнергии в режиме реального времени и архивировать данные.
9. Кампус Microsoft в Редмонде, Калифорния
Измеритель AMI должен быть оснащен стандартным коммуникационным интерфейсом, обеспечивающим двунаправленную связь с ISD или для подключения преобразователя сигналов.
Интеллектуальный, и конечно же, термостат (6) со встроенной связью, регулирует уровень потребляемой в ИСД электроэнергии под нужды на основании сигнала, полученного от потребителя или поставщика энергии, отображает текущую цену, фактическую использование электроэнергии и исторические данные об энергопотреблении позволяют удаленно обновлять программное обеспечение.
Получение информации о текущей цене на электроэнергию позволяет интеллектуальным устройствам подстраивать профиль потребления под цены. Таким образом, энергоемкая деятельность может выполняться в периоды с более низкой ценой за кВтч (например, ночью).
Умные выключатели контролируют доступ данного устройства к электричеству через электрическую розетку. Они обеспечивают двустороннюю связь с ISD. Они позволяют дистанционно выключать/включать данное устройство (как потребителем, так и энергетической компанией, например, в рамках программы).
10. Магазин Walgreens с нулевым энергетическим балансом
Панель инфраструктуры домашней сети In-Home Display (7) представляет собой устройство для приема и отображения информации о ценах и потребление электроэнергии оперативная и архивная информация. Дисплей может быть портативным устройством.
В настоящее время предлагаются и гораздо более совершенные устройства, сочетающие в себе функции отображения информации, управления энергопотреблением и автоматизации процессов. Домашним дисплеем все чаще могут быть телевизоры, оснащенные интерфейсом LAN.
Кроме того, основные функции домашнего дисплея могут быть встроены в другое устройство, например, в интеллектуальный термостат. Согласно исследованиям организации VaasaETT (8), специализирующейся на вопросах энергетики, установка домашних дисплеев позволяет снизить потребление электроэнергии в среднем на 10 процентов.
Наивысшая эффективность была достигнута в Канаде. В США, где потребление электроэнергии на душу населения очень высока, установка домашних дисплеев приносит самые низкие результаты (7 процентов). Результат для Европы составил 10 процентов с наблюдаемой высокой изменчивостью от страны к стране.
Функциональность домашнего дисплея также может быть реализована через веб-интерфейс или мобильное приложение. По сравнению с домашним дисплеем веб-интерфейс обеспечивает удаленный доступ к информации, большую функциональность и более простой процесс обновления программного обеспечения.
Интернет-платформа также может использоваться для удаленной настройки ISD поставщиком услуг ISD, действующим от имени получателя. На сайте BBC сама Microsoft хвасталась эффектами от внедрения подобных систем интеллектуальной энергетической инфраструктуры.
В своем кампусе площадью 88 акров в Редмонде, штат Калифорния (9), компания установила аналогичные решения в 125 зданиях, в которых работает 30 500 человек. устройства, выполняющие 10 миллионов операций в день. Это позволило ей сэкономить около XNUMX процентов на затратах на электроэнергию, а это, на практике, миллионы долларов, оставшиеся в кассе компании.
Другой пример — крупная американская сеть Walgreens, которая потратила 20 миллионов долларов на систему такого типа, разработанную калифорнийской компанией Riptide IO. Уже в первый год работы он сократил счета за электроэнергию на 14 миллионов долларов США.
Walgreens также известен первым магазином (недалеко от Чикаго) с «нулевым» энергетическим балансом (10). Установки фотоэлектрических панелей, ветряных турбин и Светодиодное освещение убедиться, что ему не требуется энергия извне, т.е. из электросети.
