Úspora energie ve Spojených státech - Energy conservation in the United States

The Spojené státy je druhým největším singlem spotřebitel energie ve světě. The Americké ministerstvo energetiky kategorizuje národní spotřebu energie ve čtyřech širokých sektorech: doprava, bydlení, komerční a průmyslové.[1]

Spotřeba energie v USA v roce 2019

Využití energie v odvětví dopravy a bydlení (přibližně polovina spotřeby energie v USA) je do značné míry kontrolováno jednotlivými domácími spotřebiteli. Výdaje na komerční a průmyslovou energii určují podnikatelské subjekty a další správci budov. Národní energetická politika má významný vliv na spotřebu energie ve všech čtyřech sektorech.

Přeprava

The přeprava sektor zahrnuje vše vozidla používá se pro osobní nebo nákladní dopravu. Z energie použité v tomto odvětví je přibližně 65% spotřebováno benzín - poháněná vozidla, převážně v osobním vlastnictví. Diesel - motorová doprava (vlaky, obchodní lodě, těžká nákladní vozidla atd.) spotřebuje přibližně 20% a letecká doprava spotřebuje většinu zbývajících 15%.[2]Dva krize dodávek ropy sedmdesátých let podnítilo vytvoření federální federace v roce 1975 Průměrná podniková spotřeba paliva (CAFE), který vyžadoval, aby výrobci automobilů splňovali postupně vyšší cíle spotřeby paliva vozového parku. V příštím desetiletí došlo k dramatickému zlepšení spotřeby paliva, zejména v důsledku snížení velikosti a hmotnosti vozidla, které vzniklo na konci 70. let, spolu s přechodem na pohon předních kol. Tyto zisky poněkud oslabily po roce 1990 kvůli rostoucí popularitě sportovní užitková vozidla, pickupy a minivany, které spadají pod mírnější standard CAFE „light truck“.

Kromě programu CAFE se vláda USA pokusila povzbudit i lépe účinnost vozidla prostřednictvím daňové politiky. Od roku 2002 mají daňoví poplatníci nárok na slevy na dani z příjmu u hybridních vozidel na plyn / elektrický pohon. Aplyšák „U automobilů s mimořádně nízkou spotřebou paliva byla daň od výrobců stanovována od roku 1978. I když tato daň zůstává v platnosti, generuje velmi malé příjmy, protože se zlepšila celková spotřeba paliva.

Dalším zaměřením na ochranu benzinu je snižování počtu najetých kilometrů. Odhaduje se, že 40% amerického používání automobilů je spojeno s denním dojíždění. Mnoho městských oblastí nabízí dotované veřejná doprava omezit dojíždějící provoz a povzbudit spolujízda poskytnutím určených pruhy silně obsazených vozidel a nižší mýtné pro vozy s více jezdci. V posledních letech telekomunikace se také stala životaschopnou alternativou dojíždění za některými pracovními místy, ale v roce 2003 bylo pouze 3,5% pracovníků pracovníky na dálku. Je ironií, že stovky tisíc amerických a evropských pracovníků byly nahrazeny pracovníky v Asie kteří z domova dojíždějí z tisíců kilometrů daleko.

Chování maximalizující úsporu paliva také přispět ke snížení spotřeby paliva. Mezi nejúčinnější patří umírněná (na rozdíl od agresivní) jízdy, jízda v nižších rychlostech, používání tempomatu a vypínání motoru vozidla na zastávkách místo na volnoběh. Dojezd plynu u vozidla rychle klesá s rostoucí rychlostí na dálnici, obvykle nad 55 mil za hodinu (přesný počet se však u jednotlivých vozidel liší), protože aerodynamické síly jsou úměrné druhé mocnině rychlosti objektu (při zdvojnásobení rychlosti, táhnout čtyřnásobky). Podle amerického ministerstva energetiky (DOE) je pravidlem, že každá rychlost 5 mph (8,0 km / h), která řídí rychlost nad 60 mph (97 km / h), je podobná platbě dalších 0,30 $ za galon za plyn.[3] Přesná rychlost, při které vozidlo dosahuje nejvyšší účinnosti, se liší v závislosti na rychlosti vozidla součinitel odporu vzduchu, čelní plocha, rychlost okolního vzduchu a účinnost a rychlost vozidla řídit vlak a přenos.

Rezidenční sektor

Rezidenční sektor je všechny soukromé rezidence, včetně rodinné domy, apartmány, vyrobené domy a koleje. Spotřeba energie v tomto odvětví se v jednotlivých zemích výrazně liší, a to v důsledku regionálních klimatických rozdílů a rozdílné regulace. V průměru se přibližně polovina energie použité v domácnostech v USA vynakládá na klimatizaci (tj. Vytápění a chlazení).

Účinnost pece a klimatizace se od energetických krizí v 70. letech neustále zvyšuje.[Citace je zapotřebí ] 1987 Národní zákon o ochraně spotřebiče povolil ministerstvu energetiky každoročně stanovovat minimální standardy účinnosti zařízení na úpravu prostoru a dalších zařízení na základě toho, co je „technologicky proveditelné a ekonomicky odůvodněné“. Nad rámec těchto minimálních standardů Agentura na ochranu životního prostředí (EPA) uděluje Energy Star označení pro zařízení, která přesahují průměrné průmyslové účinnosti o procentní podíl stanovený podle EPA.

I přes technologická vylepšení mnoho Americký životní styl změny kladou vyšší nároky na zdroje vytápění a chlazení. Průměrná velikost domů postavených ve Spojených státech se zvýšila z 1 500 čtverečních stop (140 metrů)2) v roce 1970 na 210 m2) v roce 2005. Jednočlenná domácnost se stala běžnější, stejně jako centrální klimatizace: 23% domácností mělo centrální klimatizaci v roce 1978, což do roku 2001 vzrostlo na 55%.[Citace je zapotřebí ]

Jak se účinnost pece zvyšuje, je vhodné přizpůsobení velikosti zařízení kapacitě distribučního systému a zatížení budovy kritičtější pro optimalizaci schopnosti zařízení maximalizovat efektivní provoz. Instalace vysoce účinného náhradního zařízení s mnohem nižším výkonem nabízí příležitost pro zvýšení pohodlí a úspor, ale vylepšení stavební plášť vzduchovým těsněním a přidáním dalších izolace, pokročilá okna atd., by měla být prozkoumána souběžně nebo před fází návrhu náhradního zařízení. The pasivní dům přístup produkuje superizolovaný budovy, které se blíží nulová čistá spotřeba energie. Zlepšení pláště budovy může být také levnější než výměna pece nebo klimatizace.[Citace je zapotřebí ]

Zahrnuje ještě nižší náklady zvětrávání, který je často dotován veřejnými službami nebo státními a federálními daňové úlevy, jak jsou programovatelné termostaty. Spotřebitelé byli rovněž vyzváni, aby přijali širší rozsah vnitřních teplot (např. 18 ° C v zimě, 80 ° F v létě).

Jedním z nedostatečně využívaných, ale potenciálně velmi účinných prostředků ke snižování spotřeby energie v domácnosti je poskytování zpětné vazby majitelům domů v reálném čase, aby mohli efektivně měnit svou energii pomocí chování. Nízké náklady energetické zpětné vazby, jako například Energetický detektiv nebo Wattvision,[4][5] jsou k dispozici. Studie podobného zařízení rozmístěného v 500 domácnostech v kanadském Ontariu od roku 2006 Hydro One ukázal průměrný 6,5% pokles celkové spotřeby elektřiny ve srovnání s podobně velkou kontrolní skupinou.[6] Další technikou je požádat majitele domů, aby šetřili energii v reálném čase v době špičkové poptávky, kdy by jinak bylo nutné zapnout relativně špinavé elektrárny.[7]

Pohotovostní režim Spotřební elektronika a spotřebiče používané v době, kdy jsou vypnuty, se odhadují na 5 až 10% spotřeby elektřiny v domácnostech, což zvyšuje odhadované 3 miliardy USD na roční náklady na energii v USA. „V průměrné domácnosti se 75% elektřiny spotřebované k napájení domácí elektroniky spotřebuje, když jsou produkty vypnuté.“[8]

Průměry domácí spotřeby energie

Průměry domácí spotřeby energie[9][10]
SektorProcentoPoznámky
Vytápění domu systémy28.9%
Domácí chlazení systémy14.0%
Ohřev vody12.9%
Osvětlení9.0%
Domácí elektronika7.1%
Ledničky a mrazničky5.9%
Oblečení a myčky nádobí4.5%zahrnuje sušičky prádla, nezahrnuje horkou vodu
Vaření3.7%
Počítače2.2%
jiný4.4%zahrnuje malé elektriky, topné články, motory, ohřívače bazénů a vířivek, venkovní grily a venkovní osvětlení na zemní plyn
Výdaje na energii jiné než koncový uživatel5.4%

Spotřeba energie v některých domácnostech se od těchto průměrů může značně lišit. Například mírnější oblasti, jako je jižní USA a tichomořské pobřeží USA, potřebují pro úpravu prostoru mnohem méně energie než New York nebo Chicago. Na druhou stranu může být spotřeba energie v klimatizacích poměrně vysoká v horkých suchých oblastech (jihozápad) a horkých vlhkých zónách (jihovýchod). V mírnějším podnebí, jako je San Diego, světelná energie může snadno spotřebovat až 40% celkové energie. Některá zařízení, jako je vodní postel, horká vana nebo chladnička z doby před rokem 1990, používají značné množství[vágní ] elektřiny. Nedávno[když? ] trendy ve vybavení pro domácí zábavu mohou mít velký rozdíl ve spotřebě energie v domácnosti. Například 50palcová LCD televize (průměrná doba provozu šest hodin denně) může čerpat o 300 W méně než obdobně velký plazmový systém. Ve většině rezidencí nedominuje žádný jednotlivý přístroj a pro dosažení podstatných úspor energie musí být veškeré úsilí o zachování energie směrováno do mnoha oblastí. Zdroj země, vzduchu a vody tepelné čerpadlo systémy, solární systémy a odpařovací chladiče jsou mezi více energeticky úsporné, ekologicky čisté a nákladově efektivní systémy klimatizace a teplé užitkové vody (Agentura pro ochranu životního prostředí) a mohou dosáhnout snížení spotřeby energie až o 69%.[Citace je zapotřebí ]

Osvědčené stavební postupy

Proud[když? ] osvědčené postupy v oblasti navrhování budov, výstavby a dovybavení Výsledkem jsou domy, které jsou energeticky mnohem úspornější než průměr nových domů. To zahrnuje izolaci a energeticky účinná okna a osvětlení.[11]

Chytré způsoby, jak stavět domy tak minimální[vágní ] zdroje se používají na chlazení a vytápění domu v létě, respektive v zimě mohou výrazně[vágní ] snížit náklady na energii.

Komerční sektor

Komerční sektor se skládá z maloobchodních prodejen, kanceláří (obchodních a vládních), restaurací, škol a dalších pracovišť. Energie v tomto sektoru má stejné základní konečné použití jako bytový sektor, v mírně odlišných poměrech. Prostorové úpravy jsou opět oblastí s největší spotřebou, ale představují pouze asi 30% energetické spotřeby komerčních budov. Osvětlení s 25% hraje mnohem větší roli než v rezidenčním sektoru.[12] Osvětlení je také obecně nejhospodárnější součástí komerčního využití. Řada případových studií naznačuje, že efektivnější osvětlení a eliminace nadměrné osvětlení může snížit energii osvětlení přibližně o padesát procent v mnoha komerčních budovách.[Citace je zapotřebí ]

Komerční budovy mohou díky dnešnímu promyšlenému designu výrazně zvýšit energetickou účinnost[když? ] stavební fond je velmi špatným příkladem potenciálu systematického (ne nákladného) energeticky efektivního návrhu.[13] Komerční budovy mají často profesionální správu, která umožňuje centralizovanou kontrolu a koordinaci úsilí o úsporu energie. Jako výsledek, zářivkové osvětlení (přibližně čtyřikrát účinnější než žárovka) je standardem pro většinu komerčních prostor, i když může mít určité nepříznivé účinky na zdraví.[14][15][16][17] Potenciální zdravotní problémy lze zmírnit použitím novějších přípravků s elektronickými předřadníky než starších magnetických předřadníků. Protože většina budov má konzistentní hodiny provozu, programované termostaty a ovládání osvětlení jsou běžné. Příliš mnoho společností však věří, že pouze ovládání počítačem Automatizace budov systém zaručuje energetickou účinnost. Jako příklad se jedna velká společnost v severní Kalifornii chlubila tím, že si byla jistá, že její nejmodernější systém optimalizoval vytápění prostoru. Pečlivější analýza společnosti Lumina Technologies ukázala, že systém dostal programovací pokyny k udržení konstantní 24hodinové teploty v celém komplexu budovy. Tato instrukce způsobila vstřikování nočního tepla do prázdných budov, když denní letní teploty často překročily 90 ° F (32 ° C). Toto chybné programování stálo společnost za ztrátu energie ročně přes 130 000 $ (Lumina Technologies, 1997). Mnoho společností a vlád také požaduje hodnocení Energy Star pro všechna nová zařízení zakoupená pro jejich budovy.

Zatížení solárním teplem prostřednictvím standardních okenních konstrukcí obvykle vede v letních měsících k vysoké poptávce po klimatizaci. Příkladem konstrukce budovy překonávající toto nadměrné tepelné zatížení je Budova Dakin v Brisbane, Kalifornie, kde fenestrace byla navržena tak, aby bylo dosaženo úhlu vzhledem k dopadu slunce, aby bylo možné maximální odraz slunečního tepla; tento design také pomáhal při zmenšování interiéru nadměrné osvětlení zvýšit efektivitu a pohodlí pracovníků.

Mezi výhody patří použití senzorů obsazení k vypnutí světel, když jsou prostory neobsazeny, a fotosenzory ke ztlumení nebo vypnutí elektrického osvětlení, když je k dispozici přirozené světlo. V klimatizačních systémech se zvýšila celková účinnost zařízení, protože energetické kódy a informace pro spotřebitele začaly zdůrazňovat celoroční výkon, nikoli jen hodnocení účinnosti při maximálním výkonu. Řadiče, které automaticky mění rychlosti ventilátorů, čerpadel a kompresorů, radikálně zlepšily výkon těchto zařízení při částečném zatížení. Pro ohřev prostoru nebo vody, elektrický tepelná čerpadla spotřebovávají zhruba polovinu energie požadované elektrickými odporovými ohřívači. Účinnost ohřevu zemního plynu se zlepšila použitím kondenzačních pecí a kotlů, ve kterých je vodní pára ve spalinách před vypouštěním ochlazována na kapalnou formu, což umožňuje použití kondenzovaného tepla. V budovách, kde je vyžadována vysoká úroveň venkovního vzduchu, mohou tepelné výměníky zachytávat teplo z odpadního vzduchu a předehřívat přiváděný vzduch.

Společnost na Floridě řešila problém úspory energie i zlepšení prostředí na pracovišti zavedením dopravníkového systému, který je o 40–60% tišší než tradiční systémy, a vyzařuje hladinu hluku pouze 55–50 decibelů, což odpovídá soft-rocku rádiová stanice. Osvětlení bylo řešeno nejen programováním konzoly osvětlení tak, aby bylo možné zapínat a vypínat izolované osvětlení ve vyhrazených oblastech skladu, ale také vylepšením přirozeného osvětlení pomocí střešních oken a podlahy s vysokým leskem.[18]

Průmyslový sektor

Průmyslový sektor představuje veškerou výrobu a zpracování zboží, včetně výroby, stavebnictví, zemědělství, vodního hospodářství a těžby.

Rostoucí náklady přinutily energeticky náročná průmyslová odvětví za posledních 30 let k podstatnému zvýšení účinnosti. Například energie použitá na výrobu oceli a papírových výrobků byla v tomto časovém rámci snížena o 40%, zatímco rafinace ropy a hliníku a výroba cementu snížily jejich spotřebu přibližně o 25%. Tato snížení jsou do značné míry výsledkem recyklace odpadního materiálu a použití kogenerace zařízení pro elektřinu a topení.

Dalším příkladem pro zvýšení účinnosti je použití výrobků vyrobených z vysokoteplotní izolační vlna (HTIW), který umožňuje převážně průmyslovým uživatelům provozovat zařízení na tepelné zpracování při teplotách mezi 800 a 1400 ° C. V těchto vysokoteplotních aplikacích spotřeba primární energie a souvisejícího CO2 emise lze snížit až o 50% ve srovnání se staromódními průmyslovými zařízeními.

Americké zemědělství se zdvojnásobilo energetická účinnost farmy za posledních 25 let.[když? ][19]

Energie potřebná pro dodávku a úpravu čerstvé vody často představuje významné procento spotřeby elektřiny a zemního plynu v regionu (odhadem 20% z celkové spotřeby energie v Kalifornii souvisí s vodou).[20] V této souvislosti některé místní samosprávy pracovaly na integrovanějším přístupu k energii a energii ochrana vody úsilí.

V zájmu úspory energie začala některá průmyslová odvětví využívat solární panely k ohřevu vody.[Citace je zapotřebí ]

Na rozdíl od ostatních odvětví se celková spotřeba energie v průmyslovém sektoru v posledním desetiletí snížila.[když? ] I když je to částečně kvůli úsilí o zachování, je to také odraz rostoucího trendu amerických společností přesouvat výrobní operace do zámoří.[Citace je zapotřebí ]

Vládní pobídky a iniciativy

Válečná propaganda pro ochranu doma

Část B hlavy III úmluvy Zákon o energetické politice a ochraně založil Program úspory energie pro spotřební výrobky jiné než automobily, což dává Ministerstvo energetiky „oprávnění vyvíjet, revidovat a implementovat minimální standardy úspory energie pro zařízení a vybavení.“ [21] Jako v současné době[když? ] implementováno, ministerstvo energetiky prosazuje zkušební postupy a minimální standardy pro více než 50 produktů pokrývajících obytné, komerční a průmyslové, osvětlovací a instalatérské aplikace.[22]

The Zákon o energetické politice z roku 2005 zahrnuty pobídky, které poskytly daňový dobropis ve výši 30% nákladů na nový předmět s celkovým limitem 500 $; program měl původně vypršet na konci roku 2007, ale byl prodloužen do roku 2010 a souhrnný limit se zvýšil na 1 500 USD Zákon o energetickém zlepšení a rozšíření z roku 2008 a Americký zákon o zotavení a reinvesticích z roku 2009, kdy vyprší.[23]

Státy a místní oblasti (např. Města nebo kraje) mají různé iniciativy a americké ministerstvo energetiky financovalo databázi známou jako DSIRE, která poskytuje informace o těchto iniciativách.[24] Stát Maryland si od roku 2008 do roku 2015 stanovil cíl snížit spotřebu elektřiny o 15%.[25]

Podle Výkonná objednávka 13514, Americký prezident Barack Obama nařízeno, aby do roku 2015 vyhovovalo 15% stávajících federálních budov novým normám energetické účinnosti a 100% všech nových Federální budovy mají nulovou čistou energii do roku 2030.

Viz také

Reference

  1. ^ Americké energetické oddělení, “Výroční zpráva o energii "(Červenec 2006), diagram toku energie
  2. ^ Americké energetické oddělení, “Roční energetický výhled "(Únor 2006), tabulka A2
  3. ^ „Tipy pro ujeté kilometry na plyn - vyšší efektivita. fueleconomy.gov. Citováno 26. prosince 2016.
  4. ^ http://www.diykyoto.com
  5. ^ Wattvision.com. „Wattvision.com - šetřete peníze za energii“. wattvision.com. Citováno 26. prosince 2016.
  6. ^ ChartwellHydroOneMonitoringProgram.pdf Archivováno 18. března 2009 v Wayback Machine
  7. ^ https://www.ohmconnect.com/
  8. ^ home_office.html Archivováno 25. srpna 2009, v Wayback Machine
  9. ^ Americké energetické oddělení, “Energetická datová kniha budov " (2011)
  10. ^ „Energetická kniha budov“. doe.gov. Citováno 26. prosince 2016.
  11. ^ Gore, Al (9. listopadu 2008). „Klima pro změnu“. The New York Times. Citováno 2. května 2010.
  12. ^ Odbor energetiky USA, „Energetická kniha budov“ (srpen 2005), odst. 1.3.3
  13. ^ Steffy, 1997
  14. ^ Susan L. Burks, Správa migrény, Humana Press, New Jersey (1994) ISBN  0-89603-277-9
  15. ^ Cambridge Handbook of Psychology, Health and Medicine, editoval Andrew Baum, Robert West, John Weinman, Stanton Newman, Chris McManus, Cambridge University Press (1997) ISBN  0-521-43686-9
  16. ^ L. Pijnenburg, M. Camps a G. Jongmans-Liedekerken, Podíváme se blíže na asimilační osvětlení, Venlo, GGD, Noord-Limburg (1991)
  17. ^ Igor Knez, „Účinky barvy světla na nevizuální psychologické procesy“, Journal of Environmental Psychology, Svazek 21, číslo 2, červen 2001, strany 201–208
  18. ^ „Qmed je světově jediný adresář předkvalifikovaných dodavatelů pro odvětví zdravotnických prostředků a diagnostiky in vitro. - Qmed“. devicelink.com. Citováno 26. prosince 2016.
  19. ^ „Úvod do energetické účinnosti a úspory energie na farmě - eXtension“. extension.org. Citováno 26. prosince 2016.
  20. ^ California Energy Commission, „California's Water-Energy Relationship“ (listopad 2005), s. 8
  21. ^ „Statutární orgány a pravidla“. eere.energy.gov. Americké ministerstvo energetiky. Citováno 26. března 2013.
  22. ^ „Standardy a zkušební postupy“. eere.energy.gov. Americké ministerstvo energetiky. Citováno 26. března 2013.
  23. ^ „Daňový kredit na energetickou účinnost bydlení. DSIRE“. Archivovány od originál 26. července 2011. Citováno 10. prosince 2010.
  24. ^ „Databáze státních pobídek pro obnovitelné zdroje a účinnost® - DSIRE“. dsireusa.org. Citováno 26. prosince 2016.
  25. ^ „Úspora energie: začíná doma“.

externí odkazy