Захист світлодіодів та клімату
Світлодіоди - маленький крок для нас, великий захід для світового клімату
Світовий попит на енергію невблаганно зростає. У своєму «Світовому енергетичному прогнозі» за 2014 рік Міжнародне енергетичне агентство IEA прогнозує зростання на 37% до 2040 року - року, коли очікується, що попит на викопні види палива, такі як нафта, газ та вугілля, досягне найвищого рівня.
Проблема: ми живемо далеко за межами своїх можливостей. Споживання природних ресурсів для Продовольство, житло, мобільність та споживання перевищують біоємність Землі з середини 1980-х. Отже, тридцять років ми ведемо бізнес за рахунок майбутніх поколінь. Якби всі вели пишний спосіб життя, як у Європі, нам для цього була б потрібна ємність 2,5 землі. Ми але є лише ця одна планета і, реалістично кажучи, нічого не зміниться так швидко. Виліт у космос ще довго чекає.
Життя потребує енергії
У фізиці енергія визначається як здатність виконувати механічну роботу, віддавати тепло або випромінювати світло. Це відбувається в дуже різних формах, наприклад, як електрична, теплова, хімічна або магнітна енергія, світлова енергія чи ядерна енергія.
Енергія визначає наше життя. Технічні пристрої не тільки споживають енергію, але й абсолютно необхідні для біологічного життя. Тому фізична одиниця енергії, джоуль, міститься на кожній упаковці харчових продуктів. Він замінив калорії, які все ще використовуються у повсякденному житті. Вживаючи їжу, ми даємо своєму тілу енергію, яка йому потрібна.
Закон збереження енергії у фізиці говорить, що енергія ніколи не втрачається в закритих системах. Але якщо це так, то чому ми взагалі говоримо про споживання енергії? Чому нам доводиться турбуватися про свій енергетичний баланс?
Енергія перетворюється, але також знецінюється
Енергія може перетворюватися з однієї форми в іншу. Це в основному добре, оскільки це дозволяє нам сьогодні використовувати сонячну енергію з геологічної передісторії. Мільйони років тому теплова енергія сонця перетворювала продукти розкладання мертвих рослин і тварин на вугілля, нафту, газ і торф. Вони зберігають сонячну енергію в хімічній формі. На електростанції хімічна енергія викопних матеріалів перетворюється назад в теплову енергію шляхом згоряння і, нарешті, в електричну енергію за допомогою генератора. Це простіше з сонячною батареєю, яка виробляє електроенергію із сучасного сонячного світла без викопного проміжного носія. Автомобіль з електричним двигуном перетворює електрику в кінетичну енергію.
Але не всі перетворені форми енергії ми можемо використовувати. Якщо транспортний засіб гальмується, кінетична енергія, тобто кінетична енергія, значною мірою перетворюється на тепло - гальма нагріваються. Якщо автомобіль вдаряється об стіну замість гальмування, ми відчуваємо енергію деформації. Таким чином енергія знецінюється. Так званий процес виробництва енергії, або, краще сказати, перетворення енергії, не працює повністю, як бажано. Вугільна електростанція зазвичай має ефективність лише від 30 до 40%, яку можна збільшити лише за рахунок використання відпрацьованого тепла за рахунок комбінованого теплоенергетики, якщо в районі електростанції є замовники централізованого теплопостачання та відповідно до сезону. Газові електростанції працюють ефективніше, а також частіше використовують відпрацьоване тепло.
Давайте детальніше розглянемо лампу розжарювання з точки зору енергозбереження. Сподіваємось, ви ніколи не намагалися виміряти кількість тепла, що виділяється лампочкою, торкаючись її. Ви точно обпекли пальці, оскільки лампа розжарювання випромінює 95% електричної енергії, яку вона поглинає як тепло - тобто випромінювання в інфрачервоному діапазоні. Тільки 5% - це видиме світло, чого ми справді хочемо. Ми повернемось до цього важливого аспекту у зв'язку зі світлодіодом.
Тож ефективність є справді великою проблемою, коли йдеться про обмеження споживання енергії. Кольорові енергетичні ярлики - це лише початок. Директива ЄС регулює рамкові умови, а Національний план дій з енергоефективності (NAPE) у Німеччині надає компаніям усіх секторів ринкові стимули для інвестування в енергоефективність. Чим вища економія, тим більше фінансування євро. До 2018 року КРОК вгору! Доступні 300 мільйонів євро, які присуджуються в рамках двох щорічних тендерних турів.
Поновлювані джерела енергії стають номером один у виробництві електроенергії
Величезне значення електричної енергії для нашого повсякденного життя також безпосередньо пов'язане з перетворенням різних видів енергії. З одного боку, електричну енергію можна відносно легко виробляти з інших видів енергії - навіть якщо, як ми вже бачили, часто неефективно. Що ще важливіше, його легко транспортувати і, наприклад, він може перетворити на світло, потужність та тепло на місці. Можливості накопичення електричної енергії також досягли значного прогресу в останні роки.
Спершу розглянемо походження електричної енергії. Хоча ми знаємо, що ресурси обмежені, викопне паливо нафта, газ і вугілля все ще зростають. Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) передбачає збільшення світового споживання нафти до 104 мільйонів барелів на день (!) У 2040 році. І ядерна енергетика також йде вперед. Чотири країни відповідають за загальний приріст на 60%: Китай, Індія, Північна Корея та Росія. На перший погляд, атомна енергетика є екологічно чистою і зберігає ресурси. Традиційно ядерна МЕА стверджує, що атомна енергетика економить людям чотири роки викидів CO2. З іншого боку, питання ядерно-забруднених ділянок і, що ще важливіше, базової керованості технології є суперечливим. Чорнобиль та Фукусіма показали нам, що наслідки надзвичайно малоймовірної аварії непередбачувані. Такий ризик, яким би малим він не був, не може бути прийнятий відповідальною енергетичною політикою, особливо не в густонаселених районах.
Хороші новини від Світовий енергетичний прогноз: використання регенеративних енергій для виробництва електроенергії йде вперед. Зокрема, енергія вітру, а також гідроенергетика та сонячна енергія швидко зростають в енергетичній суміші, і до 2040 року вона випередить вугілля як найбільш широко використовуване джерело енергії. Ми це вже бачили кожна викопна форма енергії походить від сонячної енергії. Очевидно, що пряме використання сонця є економічно та екологічно вигіднішим, ніж обхід через спалювання скам’янілостей. Розподіл та зберігання електроенергії залишається проблемою. В Німеччині в даний час ведуться дискусії щодо SuedLink, високовольтної дороги, яка повинна транспортувати енергію вітру, що виробляється з півночі на південь.
Ватт не має нічого спільного з яскравістю
Електродвигуни, електронагрівачі, лампи та безліч інших електричних приладів перетворюють електричну енергію в інші форми, такі як сила або швидкість, тепло і світло. Фізично правильно, ми повинні говорити тут про електричні роботи, а не про енергію. Відома одиниця для цього - ват. Якщо ви хочете точно знати: одиниця вимірювання енергії, джоуль, - це не що інше, як ватна секунда. Один джоуль витрачається, якщо один ват роботи виконується протягом однієї секунди. Один кіловат-годину, який ви знаєте з лічильника електроенергії, відповідає 1000 Вт х 3600 секунд = 3,6 мільйона джоулів.
У випадку з лампами розжарювання споживання енергії у ватах стало мірою яскравості - неправильно, як ми зараз знаємо. 60-ватна лампочка споживає 60 ват-годин або 216 кілоджоулів за одну годину, але, як ми бачили вище, лише 5% або 3 Вт від цього стають видимим світлом. 57 Вт розподіляється як тепло в приміщенні, ця частина енергії для нас втрачається. Стійкість виглядає по-різному, і саме тому вік лампочки закінчився приблизно через 140 років після патенту Едісона. Для порівняння: світловий ефект, тобто відношення світлового потоку до споживаної потужності, у світлодіодів приблизно в сім разів вище. Оскільки світлодіоди менш теплі, ризик пожежі також менший.
Стійкість забезпечує майбутнє
Ви повертаєтеся додому пізно з роботи, голодні, але виявляєте, що ваша сім'я не зберегла для вас вашу вечерю. Дійсно дратує, коли в будинку більше немає припасів, а магазини вже закриті - і навіть серйозно загрожує, коли ви знаєте, що магазини куплені порожніми і більше не будуть працювати. Саме цей приклад описує спосіб, яким ми маємо справу з біоємністю нашого світу сьогодні. Щоб залишитися на знімку, наші онуки знайдуть порожній холодильник.
Щодня в атмосферу в атмосферу вводять два мільйони тонн шкідливого для клімату CO2. Статистично кажучи, кожен німець щороку наповнює два олімпійських басейни парниковими газами. Потрібно вісімдесят зрілих дерев, щоб зв’язати одну тонну СО2. Якби ми хотіли компенсувати викиди СО2, незабаром наша країна стала б первісним лісом. Але якщо ми цього не робимо, концентрація СО2 в атмосфері збільшується. Короткохвильові промені сонця проникають на земну поверхню, вони перетворюються в довгохвильове випромінювання, яке СО2 більше не може повернути.
Глобальне потепління призводить до підвищення рівня моря, танення льодовиків, зміщення зон рослинності та частіших погодних катастроф, таких як шторми, повені та посуха. Навіть якщо техногенні зміни клімату перекриваються довготривалими природними циклами, жоден серйозний вчений не буде заперечувати прямий і непрямий вплив на здоров’я людини, сільське господарство та політику. Сьогодні ми стурбовані проблемами біженців - завтра це будуть екологічні біженці, яких зі своїх попередніх місць проживання витіснить підняття моря або нестача води. Економічна шкода прогнозується на рівні 5-20% світового валового національного продукту. Наслідки можна приблизно оцінити, якщо поглянути на світову економічну кризу 1930-х років.
Чи вже пізно каятися? Ні, стверджують вчені, і вони обгрунтовують свої твердження комп’ютерними моделями. Однак ми повинні діяти швидко і радикально. Для того, щоб обмежити глобальне потепління до 2 ° C, третина відомих родовищ викопного палива повинна була б залишитися там, де воно є - у землі. У випадку з вугіллям навіть 80% залишалися недоторканими. Стійкість у сенсі стабільності та здатності природної регенерації земної системи ще не досягнута. Принаймні, наша економічна діяльність остаточно не блокує шанси майбутніх поколінь на світ, в якому варто жити.
Світлодіоди надзвичайно зменшують екологічний слід
Не викликає сумнівів необхідність масового обмеження енергетичного голоду, особливо в промислово розвинутих країнах та країнах, що розвиваються, та перетворення виробництва електроенергії на екологічні концепції. Але деякі лампочки, замінені світлодіодами, дійсно можуть врятувати світ?
Дослідження показують, що ефекти економії не оцінюються навіть великими споживачами, такими як міста та муніципалітети. У всьому світі на освітлення припадає майже 20% споживання електроенергії, причому найбільшу частку становлять лампи розжарювання, галогенні лампи та люмінесцентні лампи, до яких також належать так звані енергозберігаючі лампи. Для всіх цих освітлювальних приладів доступні готові до продажу альтернативи, які заощаджують до 90% енергії.
Джон Кю Кім та Е. Фред Шуберт, які багато років досліджували область технологій світлодіодного освітлення, заявили у дослідженні для Оптичного товариства Америки OSA у 2008 році: поступова заміна звичайних джерел світла світлодіодами протягом десяти років може бути більше десяти Гігатони - 10 000 000 000 тонн - уникайте викидів вуглецю та заощаджуйте понад 1 трильйон доларів. Один трильйон - це число з дванадцятьма нулями. Лише для Німеччини серйозні розрахунки передбачають зменшення викидів CO2, що вбивають клімат, на 13 мільйонів тонн.
Збережемося з Конфуцієм: Навіть найдовша подорож починається з першого кроку. Ви все ще опалюєте свою квартиру лампочками, або у вас вже є світлодіоди? Внесок кожної людини є важливим і може допомогти запобігти кліматичній катастрофі.