Новейшие технологии энергосбережения

Наноантенны в солнечных стёклах

Наноантенны в солнечных стёклах

Рациональное внедрение новых энергосберегающих технологий обеспечивает сокращение производственных расходов и снижение себестоимости продукции и услуг.

В этой статье мы посмотрим на последние тенденции в сфере энергосберегающих технологий:

Наноантенны в солнечных стёклах

На поверхность стекла наносят тонкое покрытия из оксида никель-алюминия.

Покрытие эффективно поглощает солнечные лучи и нагревает стекло.

Температура стекла увеличивается на несколько градусов, даже в морозную погоду.

Стекло становится источником тепла для помещения.

Если использовать технологию энергосбережения на всей поверхности остекления (есть небоскребы, которые покрыты стеклом полностью), то наноантенны могут стать основным источником тепла для помещений.

Наноантенны также используют для охлаждения.

Изменяя химический состав и форму нанотрубок подбирают покрытие под конкретный спектр излучения.

Техника, оборудование при работе выделяют тепло.

Излучаемое тепло поглощают наноантенны.

Наносить покрытие можно на разные поверхности, а не только на стекла.

Останется только отвести тепло от этой поверхности за пределы помещения.

Ещё эту технологию энергосбережения применяют для теплоизоляции объектов.

Плюсы ноноантен:

  • уменьшаются теплопотери через окна, а это около 20% от всего объёма,
  • оконное стекло обогревает помещение бесплатно, снижаются расходы на отопление.
  • покрытие прозрачное, для человека незаметно,
  • наноантенны в стёклах поглощают тепло, но не изменяют цвета и видимость.

Минусы этой технологии:

  • сложная технология изготовления,
  • высокая стоимость производства нанопокрытия,
  • нет возможности нанести покрытие на установленные стекла.

В России наноантены экономически выгодно устанавливать на здания в солнечных регионах, например, в Краснодарском крае.

Новейшие технологии энергосбережения - наноатены

Новейшие технологии энергосбережения — наноатены

В Питере и Москве солнечных дней мало, поэтому срок окупаемости наноантен будет очень длинным.

Наноантены подходят для бизнес-центров с классом энергоэффективности А+.

А+ присваивается зданиям, которые потребляют на 60% меньше энергии на отопление, чем среднее (обычное) здание в России.

Здесь можно узнать про классы энергеэффективности зданий, а здесь про классы энергоэффективности кондиционеров и ламп.

Термогенераторы вихревого типа

Термогенераторы вихревого типа

Как это работает:

Жидкость при помощи крыльчатки раскручивается в корпусе – улитке.

Поток жидкости превращается в вихрь.

Проявляется эффект кавитации (множественное образование в вихревом потоке пузырьков газа).

Пузырьки схлопываются, высвобождаемая энергия нагревает воду.

Полностью этот эффект не исследован, но успешно применяется на практике.

Крыльчатка приводится в действие при помощи электродвигателя.

В другом варианте исполнения не используют крыльчатку, применяют электрический насос.

Насос под давлением подает воду в кавитационную трубу, а дальше все так же: вихрь, пузырьки, тепло.

Можно отапливать здания, организовывать систему горячего водоснабжения.

Плюсы технологии энергосбережения:

  • высокая эффективность, коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую достигает 1, для электронагревательных приборов это недостижимо,
  • автономность от централизованных систем отопления и горячего водоснабжения,
  • нет необходимости проводить долгие согласования с надзорными ведомствами,
  • простой монтаж, легко подключить к системе водяного отопления здания,
  • надёжность конструкции.

Минусы у термогенераторов тоже есть:

  • высокая стоимость оборудования,
  • высокий уровень шума от электродвигателей и кавитаторов,
  • большие размеры конструкции.
Новейшие технологии - термогенераторы

Новейшие технологии — термогенераторы

Рекомендации:

Термогенераторы вихревого типа подойдут для отопления отдельных зданий, не подключенных к системе централизованного отопления.

На данный момнет, термогенераторы – новая технология энергосбережения, еще не получившая широкого применения для отопления.

Термогенераторы изготавливают разной мощности (от одного-двух до десятков киловатт).

Подбирая модель по объему помещений, необходимо учитывать возможности электросети по нагрузке.

Теплообменники в системе вентиляции (рекуперация тепла и холода)

Как это работает:

Система вентиляции при удалении воздуха из здания зимой, забирает также и тепло.

Снижать скорость воздухообмена нельзя, ухудшаются параметры микроклимата.

Технологии энергосбережения - рекуперация тепла и холода

Для снижения энергозатрат применяют теплообменники.

Теплообменники устанавливают в системе вентиляции.

Тепловая энергия от воздуха из вытяжного канала передаётся воздуху в канале притока.

Летом теплообменник работает в обратную сторону: охлажденный кондиционерами воздух из помещений охлаждает входящий поток.

Теплообменники в системах вентиляции бывают следующих видов:

  • радиаторного типа (холодный и теплый воздух проходят по разным каналам, но у них общие стенки – так происходит теплообмен),
  • теплообменники с дополнительным теплоносителем (в приточном и вытяжном канале устанавливают два радиатора, которые связаны между собой трубопроводами с газом или жидкостью),
  • теплообменники, которые частично смешивают потоки «грязного» и свежего воздуха.

Плюсы этой технологии энергосбережения:

Минусы теплообменников

Теплообменники занимают много места, размер короба в два-три раза превышает размеры вентиляционных каналов.

Необходимо проектировать систему вентиляции с учетом блоков теплообмена сразу, дооборудовать потом сложно.

Минусы теплообменников

Рекомендации

Системы теплообмена устанавливают не только в жилых, служебных и административных помещениях.

Различное оборудование при работе выделяет тепло, которое можно использовать для обогрева других помещений.

Компьютеры и сетевое оборудование в серверных помещениях требуется охлаждать постоянно, в любое время года.

Выделяемое электросхемами тепло с помощью теплообмена в вентиляции можно использовать для отопления.

Такая же история и с промышленным оборудованием и с животноводческими фермами – тепло выделяемое животными тоже можно использовать для экономии на отоплении.

Гелиоактивные здания

Стены и крыша гелиоактивного здания покрыты панелями, которые поглощают энергию солнечного излучения и нагревают теплоноситель.

Экраны, которыми покрыто здание пропускают солнечные лучи.

Гелиоактивные здания

Гелиоактивные здания

За экранами циркулирует теплоноститель.

Теплоносителем может быть воздух, вода, газ.

За каналами с теплоносителем установлена светопоглащающая поверхность.

Поверхность нагревается и тоже излучает тепло.

Гелиоактивные системы –это одна из новейших технологий энергосбережения.

Здание проектируют с учетом гелиоактивных систем.

Гелиоактивные панели используются для отопления помещений, нагрева воды.

Для того, чтобы в темное время суток было достаточно тепла – используют аккумуляторы тепла.

Плюсы технологии:

  • Гелиактивное здание может полностью отапливаться за счет энергии солнца.
  • В солнечных регионах гелиоактивные панели обеспечивают больше половины потребности в горячей воде.
  • Потоки воздуха, которые используются для отопления, также участвуют в организации воздухообмена.
Гелиоактивные панели

Гелиоактивные панели

Минусы технологии

  • Высокая стоимость гелиоактивных систем.
  • Здание должно быть построено с учетом эффективного энергосбережения.
  • Переоборудовать обычное здание в современный гелиоактивный комплекс сложно и дорого, нужно проектировать и строить с нуля.

Рекомендации

Применение гелиоактивных технологий энергосбережения оправдано в солнечных регионах страны.

В других регионах можно использовать гелиактивные панели в летний период времени.

Солнечные коллекторы

Для решения локальных задач отопления и нагрева воды – устанавливают отдельные солнечные коллекторы.

Солнечные коллекторы — отдельные панели, которые поглащают солнечное тепло и нагревают жидкий теплоноситель.

Коллекторы можно устанавливать на солнечную сторону или крышу здания.

В отличии от гелиоактивного здания, полностью обеспечить здание теплом несколько солнечных коллекторов не смогут, но снизят затраты на отопление и горячее водоснабжение.

Солнечные коллекторы – это новая технология энергосбережения, но уже есть в продаже готовые комплекты для нагрева воды и отопления помещений.

В состав таких комплектов входят панели солнечного коллектора, накопители тепла, трубопроводы.

Система 2-х контурная.

Вода циркулирует по каналам коллектора без дополнительных насосов, за счет нагревания.

Горячая вода аккумулируется в накопителе (большом баке с термоизоляцией) и расходуется потребителями уже из него.

Светодиодные технологии энергосбережения

Наружное и внутреннее освещение с помощью светодиодов постепенно входит в норму.

Несколько лет назад учёным удалось повысить яркость светодиодов.

Светодиодные технологии энергосбережения

Светодиодные технологии энергосбережения

По энергоэффективности в освещении светодиодам нет равных.

При том же уровне освещения, потребление электроэнергии снижается в несколько раз.

По сравнению с лампами накаливания в 8 раз, а по сравнению с энергосберегающими газоразрядными лампами в 3 раза.

Как работает эта технология

На небольшую электронную плату крепят светодиоды.

Светодиоды — это полупроводники, которые светятся при пропускании через них электрического тока.

В зависимости от состава полупроводника изменяется спектр излучаемого света.

Светодиоды используют в бытовой технике, переносных осветительных приборах.

Благодаря низкому энергопотреблению значительно увеличен срок автономности перносных устройств (гаджетов, фонарей и т.д.)

Плюсы светодиодов:

  • впечатляющие результаты по энергосбережению, светодиоды — это одна из новых технологий энергосбережения, которая стала массовой;
  • долговечность светодиодов;
  • светодиодные лампы меньше нагреваются, можно использовать для колбы пластик, а не стекло;
  • лампы выпускаются под все стандартные цоколи и разъёмы;
  • светодиодные лампы не мерцают;
  • в составе ламп нет вредных соединений, их не надо специально утилизировать.

Светодиодная лампа

Минусы

  • относительно высокая стоимость светодиодных изделий;
  • встречается экономия производителей на периферийных деталях, именно они выходят из строя в светодиодной лампе, сами светодиоды долговечны;
  • ухудшение, со временем, светоотдачи светодиодных источников света.

Рекомендации:

Можно использовать светодиодные лампы для внутреннего и наружного освещения, световой индикации приборов.

Здесь вы можете узнать про сокращение затрат на освещение и обследование системы освещения.

Энергия ветра – роторные ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

Использовать обычные ветрогенераторы на большей территории нашей страны не выгодно.

Лопастные ветрогенераторы с горизонтальной осью можно использовать на морском побережье.

Новая технология энергосбережения – это роторные генераторы, карусельного типа.

роторные ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

Роторный ветрогенератор с вертикальной осью вращения

Главная особенность этих устройств — они начинают работать при скорости ветра 3 м/с.

Изогнутые лопасти установлены на горизонтальный барабан.

Роторным ветрогенераторам не страшны турбулентные процессы в воздухе у поверхности земли.

Воздушный поток у поверхности земли не постоянен из-за препятствий, поэтому мощные лопастные ветрогенераторы поднимают на высоту 100 метров.

Плюсы роторных ветрогенераторов:

  • низкая себестоимость производства, нет необходимости устанавливать несущую 100- метровую башню;
  • возможность установить на любом здании;
  • не высокая скорость вращения ротора – нет разрушающей вибрации, повышенного шума.

Есть и минусы у этих устройств:

  • не высокая мощность, для обеспечения здания нужно несколько таких генераторов;
  • необходимо использовать устройство для преобразования тока от генератора в бытовое напряжение (220В, 50Гц) – это делает инвертор;
  • при использовании ветрогенератора, как основного источника электроснабжения, необходимо устанавливать дорогие аккумуляторы (для безветренной погоды);
  • необходимо использовать ограждение, для обеспечения безопасности людей и животных;

Рекомендации:

Использовать ветрогенераторы роторного типа можно на любом здании, для уменьшения нагрузки на электросеть.

Такие генераторы могут служить источником электроснабжения для небольших технологических объектов, где нет стационарной электросети (вышки сотовой связи, метеорологические станции, удаленные базы отдыха).

Энергия приливов и отливов – подводные электростанции

Амплитуда океанских приливов и отливов достигает десятков метров.

Огромные массы воды, с большой скоростью двигаются в одну сторону во время прилива и в обратную при отливе.

Подводные электростанции

Подводные электростанции

Для преобразования этой энергии в электричество используют приливные электростанции.

Использование новой технологии энергосбережения – энергии приливов и отливов, встречается все чаще.

Они могут быть стационарными – на дно устанавливают стойку с большими лопастными генераторами.

Могут быть и передвижными – плавучая платформа в выбранном месте опускает на дно массивную раму с генераторами.

Поток воды вращает лопасти генераторов, а электроэнергия передаётся на берег по кабелю.

Плюсы такой технологии:

  • в отличии от ветра, продолжительность и амплитуда прилива и отлива в каждой местности известна и постоянна, такая станция может быть постоянным источником энергии;
  • энергия приливов – возобновляемый природный ресурс, нет доказанного отрицательного влияния на окружающую среду;
  • приливная электростанция может стать основным источником электроснабжения для прибрежного города.
Энергия приливов и отливов

Энергия приливов и отливов

Минусы технологии:

  • высокая стоимость изготовления и установки станции, окупаемость за счет электроэнергии – десятки лет;
  • возможность использовать только в местах с большой амплитудой прилива и отлива (как правило, это океанские побережья);
  • затрудняет судоходство и рыбный промысел в месте установки.

Оборотное водоснабжение

Для снижения объёма потребления воды на предприятиях, жилых и офисных зданиях, можно использовать оборотные системы водоснабжения.

На промышленных предприятиях, где вода необходима для технологических процессов, используют системы очистки, охлаждения.

Вода фильтруется, очищается и попадает обратно в систему технического водоснабжения.

При охлаждении воды тоже можно использовать теплообменники, а не просто отводить тепло в атмосферу.

Сохраненное тепло можно использовать для отопления предприятия или соседних зданий.

Очистить сточные воды до состояния питьевой воды сложно и дорого.

Оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение

В системах оборотной воды зданий предусматривают разделение трубопроводов.

Отдельно питьевой трубопровод и технический.

Технический трубопровод может использоваться для уборки помещений, слива сантехники, полива газонов, уборки территории.

Использование систем оборотной воды приводит к значительной экономии.

Для хранения запаса очищенной оборотной воды используют накопительные резервуары.

Плюсы технологии:

  • снижение расходов на водоснабжение, а в некоторых случаях и на отопление;
  • запас автономности предприятия за счет объёма технической воды.

Минусы технологии:

  • увеличение расходов при проектировании и строительстве зданий с системами оборотной воды (установка градирней охлаждения, дублирующего водопровода, резервуаров для технической воды);
  • при низком расходе технической воды переполняются накопительные резервуары и излишки сливаются в систему водоотведения;
  • дорогие установки очистки воды, они требуют регулярного обслуживания, замены химических реактивов.
Технологии энергосбережения - оборотные системы воды

Технологии энергосбережения — оборотные системы воды

Рекомендации:

Оборотные системы – это новая технология энергосбережения, но это затратная технология.

Использование систем оборотной воды целесообразно там, где нет источника централизованного водоснабжения, либо возможность потребления ограничена (дефицит воды).

В районах с низким качеством воды (высокое содержание примесей), такая вода требует подготовки и очистки до подачи потребителю – это более дорогая вода.

Узнать еще про экономию воды и обследование водоснабжения.

Электрические теплоаккумуляторы

Электрический теплоаккумулятор — это электрический конвектор, в котором установлены блоки накопления тепла.

Блоки делают из чугуна, камня (магнезит) и даже соли.

Блоки покрыты теплоизоляцией.

Электрический теплоаккумулятор потребляет максимальное количество электроэнергии в ночное время.

Он отапливает помещение и нагревает тепловые аккумуляторы, этим процессом руководит электронный блок.

В дневное время, когда стоимость электроэнергии выше, а также выше общая нагрузка на электросеть, теплоаккумулятор не потребляет электричество, он отдает накопленное блоками тепло.

После того, как блоки охладятся, прибор работает, как обычный конвектор.

Заряжать блоки он будет ночью.

Электрические теплоаккумуляторы

Плюсы новой технологии энергосбережения:

  • экономия электроэнергии, в ночное время электричество дешевле;
  • равномерный нагрев помещений за счет управления электроникой и показаний датчиков температуры;
  • снижение пиковой нагрузки на электрическую сеть.

Минусы электрических теплоаккумуляторов:

  • большая масса приборов;
  • высокая стоимость.

Электрические теплоаккумуляторы используют при 2-х тарифной системе оплаты за электричество.

При частых перебоях в электроснабжении такие приборы увеличивают автономность.

Инновации в энергосбережении

Подводя итог — Инновации в энергосбережении

Инновации в энергосбережении позволяют существенно сократить расход исчерпаемых природных ресурсов.

Помимо увеличения энергопотребления во всем мире не менее остро стоит целый ряд глобальных экологических проблем.

Их решение напрямую зависит от своевременного применения целого комплекса мероприятий, позволяющего снизить потребление основных энергоресурсов.

Таким образом, используя инновационных технологии в энергетике можно убить сразу двух зайцев:

Обеспечить рациональное потребление полезных ископаемых и сохранить природу в ее первозданной красе.

Безусловный лидер альтернативной энергетики дня сегодняшнего – это биотопливо.

Побочный продукт пищевой и перерабатывающей отрасли этанол успешно применяется в качестве основного вида топлива для промышленных потребностей и заправки автотранспорта.

Благодаря переориентации многих сельскохозяйственных регионов на выращивание рапса, в РФ в ближайшей перспективе биоэтанол на энергетическом рынке сможет потеснить солярку и бензин.

Неплохие результаты в южных регионах демонстрируют ветряные парки.

Однако в условиях климатических поясов России такие инновации в энергосбережении пока что не могут рассматриваться в качестве реальной альтернативы традиционной энергетике.

Технологии в энергосбережении

Одним из наиболее экологически безопасных инновационных методов альтернативной энергетики является использование энергии солнца.

Применение солнечных батарей особенно эффективно в условиях частного жилого сектора.

Рациональная эксплуатация солнечных модулей позволит сэкономить до 50% потребляемой энергии в весенне-летний период.

В российской электроэнергетической отрасли чрезвычайно высокие результаты в энергосбережении может принести комплекс инновационных мероприятий, направленный на модернизацию ее основных мощностей.

Из-за того, что более 40% эксплуатируемых объектов отрасли безвозвратно устарели, до 25% первичных энергоресурсов теряются во время их передачи.

Разрешить данную проблему можно с помощью ввода в эксплуатацию новых энерговырабатывающих объектов.

Стоит отметить, что РФ в ближайшей перспективе доля нефти, угля и природного газа в структуре энергопотребления будет неумолимо сокращаться.

Применяя инновации в энергосбережении, в обозримом будущем вполне возможным представляется полный переход на альтернативные источники энергии.

Ведь их потенциал практически безграничен.

Вам может понравиться:

Опубликовано в разделе Портал Энергосбережения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *