Энергосбережение в США - Energy conservation in the United States

В Соединенные Штаты второй по величине сингл потребитель энергии в мире. В Министерство энергетики США классифицирует использование энергии в стране по четырем широким секторам: транспорт, жилищный, коммерческий и промышленный.[1]

Энергопотребление в США в 2019 г.

Использование энергии в транспортном и жилом секторах (около половины потребления энергии в США) в значительной степени контролируется отдельными внутренними потребителями. Коммерческие и промышленные затраты на энергию определяются субъектами хозяйствования и другими управляющими объектами. Национальная энергетическая политика оказывает значительное влияние на потребление энергии во всех четырех секторах.

Транспорт

В транспорт сектор включает все автомобили используется для личных или грузовых перевозок. Из энергии, используемой в этом секторе, примерно 65% потребляется бензин -мощные автомобили, в основном личные. Дизель Транспортные средства (поезда, торговые суда, тяжелые грузовики и т. д.) потребляют около 20%, а воздушные перевозки потребляют большую часть из оставшихся 15%.[2]Два кризис поставок нефти 1970-х годов стимулировали создание в 1975 году федерального Средняя корпоративная экономия топлива (CAFE), в соответствии с которой автопроизводители должны были достигать все более высоких показателей экономии топлива для автопарка. Следующее десятилетие ознаменовалось резким улучшением экономии топлива, в основном в результате уменьшения размера и веса транспортного средства, которое началось в конце 1970-х годов, а также с переходом на передний привод. Эти достижения несколько снизились после 1990 г. из-за растущей популярности внедорожники, пикапы и минивэны, которые подпадают под более мягкий стандарт CAFE для легких грузовиков.

В дополнение к программе CAFE правительство США пыталось поощрять лучшие эффективность автомобиля через налоговую политику. С 2002 года налогоплательщики имеют право на получение налоговых льгот для газовых / электрических гибридных автомобилей. А "пожиратель газа «С 1978 года налог взимается с производителей автомобилей с исключительно низкой топливной экономичностью. Хотя этот налог остается в силе, он приносит очень мало доходов, поскольку общая экономия топлива улучшилась.

Еще одним направлением экономии бензина является сокращение пробега. Примерно 40% использования автомобилей в Америке связано с ежедневным поездка на работу. Многие городские районы предлагают субсидированный общественный транспорт для уменьшения дорожного движения и поощрения совместное использование автомобилей путем предоставления обозначенных полосы движения для автомобилей с высокой посещаемостью и более низкие сборы для автомобилей с несколькими пассажирами. В былые времена дистанционная работа также стала жизнеспособной альтернативой поездкам на работу на работу, но в 2003 году только 3,5% работников были надомными. По иронии судьбы сотни тысяч американских и европейских рабочих были заменены рабочими в Азия которые работают удаленно за тысячи миль.

Поведение, обеспечивающее максимальную экономию топлива также помогают снизить расход топлива. Среди наиболее эффективных - умеренное (в отличие от агрессивного) вождение, вождение на более низких скоростях, использование круиз-контроля и выключение двигателя автомобиля на остановках, а не на холостом ходу. Расход топлива транспортного средства быстро уменьшается с увеличением скорости движения по шоссе, обычно выше 55 миль в час (хотя точное число зависит от автомобиля), потому что аэродинамические силы пропорциональны квадрату скорости объекта (при удвоении скорости тащить четверки). По данным Министерства энергетики США (DOE), как показывает практика, каждые 5 миль в час (8,0 км / ч), превышающие 60 миль в час (97 км / ч), равносильны оплате дополнительных 0,30 доллара за галлон газа.[3] Точная скорость, при которой автомобиль достигает максимальной эффективности, зависит от его характеристик. коэффициент трения, лобовая часть, скорость окружающего воздуха, а также эффективность и передача автомобиля привод и трансмиссия.

Жилой сектор

Жилой сектор - это все частные резиденции, в том числе частные дома, квартиры, промышленные дома и общежития. Энергопотребление в этом секторе значительно различается по стране из-за региональных климатических различий и различного регулирования. В среднем около половины энергии, используемой в домах в США, расходуется на кондиционирование помещения (то есть на отопление и охлаждение).

Эффективность печи и Кондиционеры неуклонно росла после энергетического кризиса 1970-х годов.[нужна цитата ] 1987 год Закон о национальном энергосбережении уполномочил Министерство энергетики ежегодно устанавливать минимальные стандарты эффективности для оборудования для кондиционирования помещений и других устройств, исходя из того, что «технологически осуществимо и экономически оправдано». Помимо этих минимальных стандартов, Агентство по охране окружающей среды (EPA) награждает Energy Star обозначение для приборов, эффективность которых превышает средние по отрасли показатели на процент, установленный EPA.

Несмотря на технологические усовершенствования, многие Американский образ жизни Изменения предъявили более высокие требования к ресурсам отопления и охлаждения. Средний размер домов, построенных в США, увеличился с 1,500 кв. Футов (140 м²).2) в 1970 году до 2300 квадратных футов (210 м2) в 2005 году. Домохозяйства, состоящие из одного человека, стали более распространенными, как и центральное кондиционирование воздуха: 23% домохозяйств имели центральное кондиционирование воздуха в 1978 году, а к 2001 году этот показатель вырос до 55%.[нужна цитата ]

По мере того, как эффективность печи становится выше, соответствующее соответствие размера оборудования пропускной способности системы распределения и нагрузке на здание становится все более важным для оптимизации возможностей оборудования для обеспечения максимальной эффективности работы. Установка заменяющего высокоэффективного оборудования с гораздо меньшей производительностью дает возможность для повышения комфорта и экономии, но при этом улучшает ограждающая конструкция через воздушное уплотнение и добавление большего количества изоляция, усовершенствованные окна и т. д. должны быть изучены одновременно или до этапа проектирования оборудования для замены. В пассивный дом подход производит суперизолированный здания, которые подходят нулевое чистое потребление энергии. Улучшение оболочки здания также может быть дешевле, чем замена печи или кондиционера.[нужна цитата ]

Еще более дешевые улучшения включают утепление, который часто субсидируется коммунальными предприятиями или государственными и федеральными предприятиями. налоговые льготы, как и программируемые термостаты. Потребителей также призывают использовать более широкий диапазон температур в помещении (например, 65 ° F (18 ° C) зимой, 80 ° F (27 ° C) летом).

Одним из малоиспользуемых, но потенциально очень мощных средств снижения потребления энергии в домах является предоставление домовладельцам обратной связи в реальном времени, чтобы они могли эффективно изменить свое поведение в отношении потребления энергии. Бюджетный дисплеи с обратной связью по энергии, например Energy Detective или Wattvision,[4][5] стали доступны. Исследование аналогичного устройства, развернутого в 500 домах в Онтарио, Канада. Hydro One показали снижение общего потребления электроэнергии в среднем на 6,5% по сравнению с контрольной группой аналогичного размера.[6] Другой способ - попросить домовладельцев экономить энергию в режиме реального времени в периоды пикового спроса, когда в противном случае потребовалось бы включать относительно грязные электростанции.[7]

Резервная мощность используемые бытовой электроникой и бытовой техникой, когда они выключены, составляют от 5 до 10% потребления электроэнергии домохозяйствами, добавляя примерно 3 миллиарда долларов к годовым затратам на электроэнергию в США. «В среднем в доме 75% электроэнергии, используемой для питания домашней электроники, потребляется, когда продукты выключены».[8]

Среднее потребление энергии в доме

Среднее потребление энергии в доме[9][10]
СекторПроцентПримечания
Отопление дома системы28.9%
Домашнее охлаждение системы14.0%
Водяное отопление12.9%
Освещение9.0%
Бытовая электроника7.1%
Холодильники и морозильники5.9%
Одежда и посудомоечные машины4.5%включает сушилки для белья, не включает горячую воду
Кулинария3.7%
Компьютеры2.2%
Другой4.4%включает в себя небольшую электротехнику, нагревательные элементы, двигатели, обогреватели для бассейнов и гидромассажных ванн, уличные грили и наружное освещение на природном газе
Энергозатраты, не связанные с конечным пользователем5.4%

Энергопотребление в некоторых домах может значительно отличаться от этих средних значений. Например, более мягкие регионы, такие как юг США и Тихоокеанское побережье США, требуют гораздо меньше энергии для кондиционирования помещений, чем Нью-Йорк или Чикаго. С другой стороны, потребление энергии для кондиционирования воздуха может быть довольно высоким в жарких засушливых регионах (юго-запад) и жарко-влажных зонах (юго-восток). В более мягком климате, таком как Сан Диего, энергия освещения может легко потреблять до 40% от общей энергии. Некоторые приборы, такие как водяная кровать, гидромассажная ванна или холодильник, выпущенный до 1990 года, используют значительные количества[нечеткий ] электричества. Однако недавние[когда? ] тенденции в домашнем развлекательном оборудовании могут иметь большое значение в использовании энергии в домашних условиях. Например, 50-дюймовый ЖК-телевизор (в среднем шесть часов в день) может потреблять на 300 Вт меньше, чем плазменная система аналогичного размера. В большинстве жилых домов не доминирует ни один прибор, и любые усилия по сбережению должны быть направлены на множество областей, чтобы добиться существенной экономии энергии. Однако земля, воздух и водный источник Тепловой насос системы, солнечные системы отопления и испарительные охладители среди более энергетически эффективный, доступны экологически чистые и экономичные системы кондиционирования помещений и горячего водоснабжения (Агентство по охране окружающей среды), позволяющие снизить потребление энергии до 69%.[нужна цитата ]

Лучшие строительные практики

Текущий[когда? ] лучшие практики в проектировании зданий, строительстве и переоборудование в результате дома будут значительно более энергосберегающими, чем обычные новые дома. Это включает изоляцию и энергоэффективные окна и освещение.[11]

Умные способы построить дома с минимальным[нечеткий ] ресурсы используются для охлаждения и обогрева дома летом и зимой, соответственно, могут значительно[нечеткий ] снизить затраты на электроэнергию.

Коммерческий сектор

Коммерческий сектор состоит из розничных магазинов, офисов (деловых и государственных), ресторанов, школ и других рабочих мест. Энергия в этом секторе имеет такое же основное конечное использование, что и жилищный сектор, но в несколько других пропорциях. Кондиционирование помещений снова является самой большой областью потребления, но на него приходится только около 30% энергопотребления коммерческих зданий. Освещение, составляющее 25%, играет гораздо большую роль, чем в жилом секторе.[12] Освещение также обычно является наиболее расточительным компонентом коммерческого использования. Ряд тематических исследований показывает, что более эффективное освещение и устранение чрезмерное освещение может снизить потребление энергии на освещение примерно на пятьдесят процентов во многих коммерческих зданиях.[нужна цитата ]

Коммерческие здания могут значительно повысить энергоэффективность за счет продуманного дизайна, с сегодняшним[когда? ] строительный фонд является очень плохим примером потенциала систематического (недорогого) энергоэффективного проектирования.[13] Коммерческие здания часто управляются профессионально, что позволяет централизованно контролировать и координировать усилия по энергосбережению. Как результат, флуоресцентное освещение (примерно в четыре раза эффективнее лампы накаливания) является стандартом для большинства коммерческих помещений, хотя может иметь определенные неблагоприятные последствия для здоровья.[14][15][16][17] Потенциальные проблемы со здоровьем можно уменьшить, используя более новые светильники с электронными балластами, а не старые магнитные балласты. Поскольку большинство зданий имеют постоянные часы работы, широко используются запрограммированные термостаты и средства управления освещением. Однако слишком многие компании считают, что простое управление компьютером Автоматизация зданий система гарантирует энергоэффективность. Например, одна крупная компания в Северной Калифорнии хвасталась, что она уверена, что ее современная система оптимизировала отопление помещений. Более тщательный анализ, проведенный Lumina Technologies, показал, что системе были даны инструкции по программированию для поддержания постоянной 24-часовой температуры во всем комплексе зданий. Эта инструкция вызвала нагнетание ночного тепла в пустующие здания, когда летние дневные температуры часто превышали 90 ° F (32 ° C). Это неправильное программирование обходилось компании более чем в 130 000 долларов в год из-за потерь энергии (Lumina Technologies, 1997). Многие корпорации и правительства также требуют наличия рейтинга Energy Star для любого нового оборудования, приобретенного для их зданий.

Нагрузка солнечного тепла через стандартные оконные конструкции обычно приводит к высокому спросу на кондиционирование воздуха в летние месяцы. Примером конструкции здания, позволяющей преодолеть эту чрезмерную тепловую нагрузку, является Здание Дакин в Брисбен, Калифорния, где оконное стекло было разработано для достижения угла по отношению к падению солнца, чтобы обеспечить максимальное отражение солнечного тепла; этот дизайн также помог уменьшить внутреннюю чрезмерное освещение для повышения эффективности и комфорта работников.

Достижения включают использование датчиков присутствия для выключения света, когда люди свободны, и фотосенсоров для затемнения или выключения электрического освещения, когда доступно естественное освещение. В системах кондиционирования воздуха общая эффективность оборудования повысилась, поскольку в энергетических нормах и информации для потребителей стали уделяться больше внимания круглогодичной производительности, а не только показателям эффективности при максимальной мощности. Контроллеры, которые автоматически изменяют скорость вращения вентиляторов, насосов и компрессоров, радикально улучшили характеристики этих устройств при частичной нагрузке. Для обогрева помещений или воды, электрический тепловые насосы потребляют примерно половину энергии, необходимой для электрических резистивных нагревателей. Эффективность нагрева природного газа повысилась за счет использования конденсационных печей и котлов, в которых водяной пар в топочном газе перед выпуском охлаждается до жидкой формы, что позволяет использовать тепло конденсации. В зданиях, где требуется высокий уровень наружного воздуха, теплообменники могут улавливать тепло из отработанного воздуха для предварительного нагрева поступающего воздуха.

Компания во Флориде решила проблему как энергосбережения, так и улучшения условий на рабочем месте, внедрив конвейерную систему, которая на 40–60% тише, чем традиционные системы, и излучает уровень шума всего 55-50 децибел, что эквивалентно звуку мягкой породы. радио станция. Освещение было решено не только за счет программирования консоли освещения, чтобы можно было включать и выключать отдельные светильники в специально отведенных местах склада, но и за счет увеличения естественного освещения за счет использования световых люков и глянцевого пола.[18]

Производственный сектор

Промышленный сектор представляет все производство и переработку товаров, включая производство, строительство, сельское хозяйство, водное хозяйство и горнодобывающую промышленность.

Рост затрат вынудил энергоемкие отрасли промышленности существенно повысить эффективность за последние 30 лет. Например, энергия, используемая для производства стали и бумажной продукции, была сокращена на 40% за этот период времени, в то время как переработка нефти / алюминия и производство цемента сократили их использование примерно на 25%. Эти сокращения в значительной степени являются результатом переработки отходов и использования когенерация оборудование для электричества и отопления.

Другой пример повышения эффективности - использование продуктов, изготовленных из теплоизоляционная вата (HTIW), который позволяет преимущественно промышленным пользователям эксплуатировать установки термической обработки при температурах от 800 до 1400 ° C. В этих высокотемпературных приложениях потребление первичной энергии и связанного с ней CO2 выбросы могут быть сокращены до 50% по сравнению со старомодными промышленными установками.

Сельское хозяйство США увеличилось вдвое энергоэффективность фермы за последние 25 лет.[когда? ][19]

Энергия, необходимая для доставки и очистки пресной воды, часто составляет значительный процент от потребления электричества и природного газа в регионе (примерно 20% от общего потребления энергии в Калифорнии связано с водой).[20] В свете этого некоторые местные органы власти работали над более комплексным подходом к энергетике и сохранение воды усилия.

Для экономии энергии в некоторых отраслях промышленности начали использовать солнечные батареи для нагрева воды.[нужна цитата ]

В отличие от других секторов, общее потребление энергии в промышленном секторе снизилось за последнее десятилетие.[когда? ] Хотя это частично связано с усилиями по сохранению, это также является отражением растущей тенденции американских компаний переносить производственные операции за границу.[нужна цитата ]

Государственные стимулы и инициативы

Пропаганда военного времени за сохранение дома

Часть B Раздела III Закон об энергетической политике и энергосбережении учредил Программа энергосбережения для потребительских товаров, кроме автомобилей, что дает Департамент энергетики «полномочия по разработке, пересмотру и внедрению минимальных стандартов энергосбережения для приборов и оборудования». [21] В настоящее время[когда? ] В результате Министерство энергетики применяет процедуры тестирования и минимальные стандарты для более чем 50 продуктов, охватывающих бытовую, коммерческую и промышленную сферы, освещение и сантехнику.[22]

В Закон об энергетической политике 2005 г. включены льготы, предусматривающие налоговый кредит в размере 30% от стоимости нового объекта с совокупным лимитом в 500 долларов США; Программа изначально истекала в конце 2007 года, но была продлена до 2010 года, а совокупный лимит увеличился до 1500 долларов к Закон об энергосбережении и расширении от 2008 года и Закон о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 г., когда он истечет.[23]

В штатах и ​​районах (например, в городах или округах) есть различные инициативы, и Министерство энергетики США профинансировало базу данных, известную как DSIRE, которая предоставляет информацию об этих инициативах.[24] Штат Мэриленд поставил цель сократить потребление электроэнергии на 15% с 2008 по 2015 год.[25]

К Распоряжение 13514, Президент США Барак Обама требует, чтобы к 2015 г. 15% существующих федеральных зданий соответствовали новым стандартам энергоэффективности и 100% всех новых Федеральные здания не потребляют энергию к 2030 году.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Министерство энергетики США "Годовой энергетический отчет "(Июль 2006 г.), Диаграмма потока энергии
  2. ^ Министерство энергетики США "Годовой прогноз развития энергетики "(Февраль 2006 г.), Таблица A2
  3. ^ «Советы по расходу бензина - более эффективное вождение». fueleconomy.gov. Получено 26 декабря, 2016.
  4. ^ http://www.diykyoto.com
  5. ^ Wattvision.com. «Wattvision.com - экономьте на энергии». wattvision.com. Получено 26 декабря, 2016.
  6. ^ ChartwellHydroOneMonitoringProgram.pdf В архиве 18 марта 2009 г. Wayback Machine
  7. ^ https://www.ohmconnect.com/
  8. ^ home_office.html В архиве 25 августа 2009 г. Wayback Machine
  9. ^ Министерство энергетики США "Книга данных по энергии зданий " (2011)
  10. ^ "Книга данных по энергии зданий". doe.gov. Получено 26 декабря, 2016.
  11. ^ Гор, Эл (9 ноября 2008 г.). «Климат для перемен». Нью-Йорк Таймс. Получено 2 мая, 2010.
  12. ^ Министерство энергетики США, «Книга данных по энергии в зданиях» (август 2005 г.), сек. 1.3.3
  13. ^ Стеффи, 1997
  14. ^ Сьюзан Л. Беркс, Управление мигренью, Humana Press, Нью-Джерси (1994) ISBN  0-89603-277-9
  15. ^ Кембриджский справочник по психологии, здоровью и медицинепод редакцией Эндрю Баума, Роберта Уэста, Джона Вайнмана, Стэнтона Ньюмана, Криса Макмануса, Cambridge University Press (1997) ISBN  0-521-43686-9
  16. ^ Л. Пейненбург, М. Кэмпс и Г. Йонгманс-Лидекеркен, Присмотревшись к ассимиляционному освещению, Венло, GGD, Северный Лимбург (1991)
  17. ^ Игорь Кнез, «Влияние цвета света на невизуальные психологические процессы», Журнал экологической психологии, Том 21, выпуск 2, июнь 2001 г., страницы 201–208
  18. ^ «Qmed - это единственный в мире каталог предварительно квалифицированных поставщиков медицинского оборудования и диагностики in vitro. - Qmed». devicelink.com. Получено 26 декабря, 2016.
  19. ^ «Введение в энергоэффективность и энергосбережение на ферме - расширение». extension.org. Получено 26 декабря, 2016.
  20. ^ Комиссия по энергетике Калифорнии, «Взаимосвязь воды и энергии Калифорнии» (ноябрь 2005 г.), стр. 8
  21. ^ «Законодательные органы и правила». eere.energy.gov. Министерство энергетики США. Получено 26 марта, 2013.
  22. ^ «Стандарты и процедуры испытаний». eere.energy.gov. Министерство энергетики США. Получено 26 марта, 2013.
  23. ^ «Налоговый кредит за энергоэффективность жилых домов. DSIRE». Архивировано из оригинал 26 июля 2011 г.. Получено 10 декабря, 2010.
  24. ^ «База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности® - DSIRE». dsireusa.org. Получено 26 декабря, 2016.
  25. ^ «Энергосбережение: начиная с дома».

внешняя ссылка