Jump to content

Воплощенная энергия

(Перенаправлено с «Максимальная мощность» )

Воплощенная энергия — это сумма всей энергии, необходимой для производства любых товаров или услуг, рассматриваемая так, как если бы эта энергия была включена или «воплощена» в сам продукт. Эта концепция может быть полезной при определении эффективности энергогенерирующих или энергосберегающих устройств или «реальной» восстановительной стоимости здания, а также, поскольку энергозатраты обычно влекут за собой выбросы парниковых газов , при принятии решения о том, способствует ли продукт или смягчает их. глобальное потепление . Одной из основных целей измерения этой величины является сравнение количества энергии, произведенной или сэкономленной рассматриваемым продуктом, с количеством энергии, затраченной на его производство.

Воплощенная энергия – это метод учета, целью которого является определение общей суммы энергии, необходимой для всего жизненного цикла продукта . Определение того, что представляет собой этот жизненный цикл, включает оценку актуальности и масштаба использования энергии в добыче сырья, транспортировке , производстве , сборке, установке, разборке, демонтаже и/или разложении , а также человеческих и вторичных ресурсах.

Историю создания системы учета, регистрирующей потоки энергии в окружающей среде, можно проследить до истоков самого учета . Как отдельный метод его часто связывают с . «субстанциональной» теорией ценности физиократов [1] а позднее сельскохозяйственная энергетика Сергея Подолинского , русского врача, [2] и экологическая энергетика Владимира Станчинского . [3]

Основные методы учета воплощенной энергии в том виде, в каком они используются сегодня, выросли из Василия Леонтьева и модели «затраты-выпуск» называются анализом «затраты-выпуск воплощенной энергии» . Модель затрат-выпуска Леонтьева, в свою очередь, была адаптацией неоклассической теории общего равновесия с применением к «эмпирическому исследованию количественной взаимозависимости между взаимосвязанными экономическими видами деятельности». [4] По мнению Тенненбаума [5] Метод ввода-вывода Леонтьева был адаптирован Хэнноном для воплощения энергетического анализа. [6] для описания энергетических потоков экосистемы. Адаптация Хэннона свела в таблицу общие прямые и косвенные потребности в энергии ( энергоемкость ) для каждого результата, производимого системой. Суммарное количество энергий, прямых и косвенных, на весь объем производства называлось воплощенной энергией .

Методологии

[ редактировать ]

Анализ воплощенной энергии интересует, какая энергия идет на поддержку потребителя , поэтому вся амортизация энергии относится к конечному спросу потребителя. Различные методологии используют разные масштабы данных для расчета энергии, воплощенной в продуктах и ​​услугах природы и человеческой цивилизации . Ожидается международный консенсус относительно приемлемости шкал данных и методологий. Эта трудность может привести к широкому диапазону значений воплощенной энергии для любого данного материала. В отсутствие комплексной глобальной общедоступной динамической базы данных о воплощенной энергии в расчетах воплощенной энергии могут быть упущены важные данные, например, о строительстве и обслуживании сельских дорог/шоссе, необходимых для перемещения продукта, маркетинге , рекламе, услугах общественного питания, нечеловеческих услугах. и тому подобное. Такие упущения могут стать источником значительной методологической ошибки в заложенных энергетических оценках. [7] Без оценки и декларации заложенной энергетической ошибки трудно откалибровать индекс устойчивости и, следовательно, ценность любого конкретного материала, процесса или услуги для экологических и экономических процессов.

Стандарты

[ редактировать ]

SBTool, Кодекс устойчивого развития домов здания Великобритании, был (а в США LEED до сих пор остается) методом, с помощью которого оценивается заключенная в продукте или материале энергия, наряду с другими факторами, для оценки воздействия на окружающую среду . Воплощенная энергия — это концепция, для которой ученые еще не пришли к абсолютным универсальным значениям, поскольку необходимо учитывать множество переменных, но большинство согласны с тем, что продукты можно сравнивать друг с другом, чтобы увидеть, какие из них содержат больше, а какие меньше воплощенной энергии. Сравнительные списки (например, см. Перечень воплощенной энергии и углеродных материалов Университета Бата). [8] ) содержат средние абсолютные значения и поясняют факторы, учтенные при составлении списков.

Типичными используемыми единицами воплощенной энергии являются МДж/кг (мегаджоули энергии , необходимые для производства килограмма продукта), tCO 2 (тонны углекислого газа, образующиеся за счет энергии, необходимой для производства килограмма продукта). Преобразование МДж в тонны CO 2 не является простым, поскольку разные виды энергии (нефтяная, ветровая, солнечная, атомная и т. д.) выделяют разное количество углекислого газа, поэтому фактическое количество углекислого газа, выделяемого при производстве продукта, будет зависеть от вид энергии, используемый в производственном процессе. Например, правительство Австралии [9] дает в среднем глобальное значение 0,098 тCO 2 = 1 ГДж. Это то же самое, что 1 МДж = 0,098 кгСО 2 = 98 г СО 2 или 1 кг СО 2 = 10,204 МДж.

[ редактировать ]

В 2000-х годах засуха в Австралии вызвала интерес к применению методов энергетического анализа воды. Это привело к использованию концепции воплощенной воды . [10]

Существует ряд баз данных для количественной оценки воплощенной энергии товаров и услуг, включая материалы и продукты. Они основаны на ряде различных источников данных с различиями в географической и временной значимости и полноте границ системы. Одной из таких баз данных является база данных «Экологические показатели строительства» (EPiC), разработанная в Мельбурнском университете, которая включает данные о воплощенной энергии для более чем 250, в основном строительных материалов. Эта база данных также включает значения выбросов воды и парниковых газов. [11] Основная причина различий в данных об энергетике между базами данных связана с источником данных и методологией, используемой при их составлении. Данные о процессе «снизу вверх» обычно поступают от производителей и поставщиков продукции. Хотя эти данные, как правило, более надежны и специфичны для конкретных продуктов, методология, используемая для сбора данных о процессе, обычно приводит к тому, что большая часть воплощенной энергии продукта исключается, главным образом из-за времени, затрат и сложности сбора данных. Для заполнения этих пробелов в данных можно использовать нисходящие данные «затраты-выпуск» (EEIO), основанные на национальной статистике. Хотя анализ продуктов EEIO может быть полезен сам по себе для первоначального определения воплощенной энергии, он, как правило, гораздо менее надежен, чем данные процесса, и редко применим к конкретному продукту или материалу. Поэтому были разработаны гибридные методы количественного определения воплощенной энергии. [12] использование имеющихся данных процесса и заполнение любых пробелов в данных данными EEIO. Мельбурнского университета Базы данных, основанные на этом гибридном подходе, такие как база данных EPiC , [11] обеспечить более полную оценку заложенной энергии изделий и материалов.

В обычных материалах

[ редактировать ]

Отдельные данные из реестра углерода и энергии («ICE»), подготовленного Университетом Бата (Великобритания). [8]

Материал Энергия МДж/кг Углерод кг CO 2 /кг Плотность материала кг/м 3
Совокупный 0.083 0.0048 2240
Бетон (1:1,5:3) 1.11 0.159 2400
Кирпичи (обычные) 3 0.24 1700
Бетонный блок (Средней плотности) 0.67 0.073 1450
Газоблок 3.5 0.3 750
Известняковый блок 0.85 2180
Мрамор 2 0.116 2500
Цементный раствор (1:3) 1.33 0.208
Сталь (в целом, в среднем из переработанного сырья) 20.1 1.37 7800
Нержавеющая сталь 56.7 6.15 7850
Древесина (в целом, без секвестра) 8.5 0.46 480–720
Клееный брус 12 0.87
Целлюлозный утеплитель (сыпучий наполнитель) 0.94–3.3 43
Пробковая изоляция 26 160
Изоляция из стекловолокна (стекловата) 28 1.35 12
Льняной утеплитель 39.5 1.7 30
минеральная вата (слабая) 16.8 1.05 24
Изоляция из пенополистирола 88.6 2.55 15–30
Полиуретановая изоляция (жесткий пенопласт) 101.5 3.48 30
Шерстяной (переработанный) утеплитель 20.9 25
Тюк соломы 0.91 100–110
Кровельная черепица из минерального волокна 37 2.7 1850
Шифер 0.1–1.0 0.006–0.058 1600
Глиняная плитка 6.5 0.45 1900
Алюминий (общий, включая 33 % переработанный) 155 8.24 2700
Битум (общий) 51 0.38–0.43
древесноволокнистая плита средней плотности 11 0.72 680–760
Фанера 15 1.07 540–700
Гипсокартон 6.75 0.38 800
Гипсовая штукатурка 1.8 0.12 1120
Стекло 15 0.85 2500
ПВХ (общий) 77.2 2.41 1380
Виниловые полы 65.64 2.92 1200
Терраццо плитка 1.4 0.12 1750
Керамическая плитка 12 0.74 2000
Шерстяной ковер 106 5.53
Обои 36.4 1.93
Стеклокерамическая труба (DN 500) 7.9 0.52
Железо (общее) 25 1.91 7870
Медь (в среднем 37% переработано) 42 2.6 8600
Свинец (в т.ч. 61% переработанный) 25.21 1.57 11340
Керамическая сантехника 29 1.51
Краска - на водной основе 59 2.12
Краска - на основе растворителя 97 3.13
Тип фотоэлектрических (PV) ячеек Энергия МДж на м 2 Энергия кВтч на м 2 Углерод кг CO 2 на м 2
Монокристаллический (средний) 4750 1319.5 242
Поликристаллический (средний) 4070 1130.5 208
Тонкая пленка (средняя) 1305 362.5 67

В транспорте

[ редактировать ]

Теоретически, воплощенная энергия означает энергию, используемую для добычи материалов из шахт, производства транспортных средств, сборки, транспортировки, обслуживания и преобразования их в транспортную энергию и, в конечном итоге, для переработки этих транспортных средств. Кроме того, следует также учитывать энергию, необходимую для строительства и обслуживания транспортных сетей, будь то автомобильных или железнодорожных. Процесс, который предстоит реализовать, настолько сложен, что никто не осмеливается назвать цифру.

По данным Института долгосрочного развития и международных отношений , в области транспорта «поразительно отметить, что мы потребляем больше энергии, воплощенной в наших транспортных расходах, чем прямой энергии», и «мы потребляем меньше энергии, чтобы передвигаться в нашем транспорте». личных транспортных средств, чем мы потребляем энергию, необходимую для производства, продажи и перевозки автомобилей, поездов или автобусов, которыми мы пользуемся». [13]

Жан-Марк Янковичи выступает за анализ углеродного следа любого проекта транспортной инфраструктуры до его строительства. [14]

В автомобилях

[ редактировать ]
Реальная энергоемкость автомобиля Volkswagen Golf A3 составляет 18 000 кВтч, электроэнергия производится примерно 9 тоннами угля.
Жизненный цикл автомобиля

Производство

[ редактировать ]

По данным Volkswagen , воплощенная энергоемкость Golf A3 с бензиновым двигателем составляет 18 000 кВтч (т.е. 12% от 545 ГДж, как показано в отчете). [15] ). Golf A4 (оснащенный турбонаддувом и непосредственным впрыском ) продемонстрирует воплощенную энергию в размере 22 000 кВтч (т.е. 15% от 545 ГДж, как указано в отчете). [15] ). По данным французского агентства по энергетике и окружающей среде ADEME. [16] У легкового автомобиля воплощенная энергия составляет 20 800 кВтч, тогда как у электромобиля воплощенная энергия составляет 34 700 кВтч.

Электромобиль имеет более высокую воплощенную энергию, чем двигатель внутреннего сгорания, благодаря аккумулятору и электронике. По данным Science & Vie , заключенная в батареях энергия настолько высока, что перезаряжаемые гибридные автомобили представляют собой наиболее подходящее решение. [17] с их батареями меньше, чем у полностью электрического автомобиля.

Что касается самой энергии, коэффициент возврата энергии на вложенную энергию (EROEI) топлива можно оценить в 8, что означает, что к некоторому количеству полезной энергии, обеспечиваемой топливом, следует добавить 1/7 этой суммы в воплощенной энергии топлива. . Другими словами, расход топлива должен увеличиться на 14,3% за счет EROEI топлива.

По мнению некоторых авторов, для производства 6 литров бензина требуется 42 кВтч воплощенной энергии (что по энергоемкости соответствует примерно 4,2 литрам дизельного топлива). [18]

Дорожное строительство

[ редактировать ]

Здесь нам приходится работать с цифрами, получить которые оказывается еще труднее. В случае дорожного строительства воплощенная энергия составит 1/18 расхода топлива (т.е. 6%). [19]

Доступны другие цифры

[ редактировать ]

Трелоар и др. оценили энергию, заключенную в среднем автомобиле в Австралии, в 0,27 тераджоулей (т.е. 75 000 кВтч) как один из компонентов общего анализа энергии, используемой в автомобильном транспорте. [20]

В зданиях

[ редактировать ]
Типичный срок службы дома в Японии составляет менее 30 лет. [21]

Хотя основное внимание в повышении энергоэффективности зданий уделяется выбросам от их эксплуатации, по оценкам, около 30% всей энергии, потребляемой в течение срока службы здания, может приходиться на ее воплощенную энергию (этот процент варьируется в зависимости от таких факторов, как возраст здания, климат и материалы). В прошлом этот процент был намного ниже, но поскольку большое внимание уделялось сокращению эксплуатационных выбросов (например, повышению эффективности систем отопления и охлаждения), вклад воплощенной энергии стал играть гораздо большую роль. Примеры воплощенной энергии включают: энергию, используемую для добычи сырья, обработки материалов, сборки компонентов продукта, транспортировки между каждым этапом, строительства, технического обслуживания и ремонта, демонтажа и утилизации. Таким образом, важно использовать систему учета выбросов углерода на протяжении всего жизненного цикла при анализе выбросов углерода в зданиях. [22] Исследования также показали необходимость выйти за рамки масштаба здания и принять во внимание энергию, связанную с мобильностью жильцов, и воплощенную энергию требований инфраструктуры, чтобы избежать смещения энергетических потребностей в масштабах застроенной среды. [23] [24] [25] [26]

В сфере энергетики

[ редактировать ]

СУМАСШЕДШЕМУ

[ редактировать ]

EROEI (Энергия, возвращенная на вложенную энергию) обеспечивает основу для оценки воплощенной энергии, обусловленной энергией.

Конечную энергию необходимо умножить на чтобы получить воплощенную энергию.

При EROEI, равном, например, восьми, седьмая часть конечной энергии соответствует воплощенной энергии.

Мало того, для реального получения общей воплощенной энергии следует также учитывать воплощенную энергию, получаемую за счет строительства и обслуживания электростанций. Здесь очень нужны цифры.

Электричество

[ редактировать ]

В компании BP Статистическом обзоре мировой энергетики за июнь 2018 года туэи конвертируются в кВтч «на основе теплового эквивалента, предполагающего эффективность преобразования 38% на современной тепловой электростанции». [ нужна ссылка ]

Во Франции , по соглашению, соотношение между первичной энергией и конечной энергией в электроэнергии составляет 2,58, [27] что соответствует эффективности 38,8%. [ нужна ссылка ]

В Германии , напротив, из-за быстрого развития возобновляемых источников энергии соотношение между первичной энергией и конечной энергией в электроэнергии составляет всего 1,8. [28] что соответствует эффективности 55,5%. [ нужна ссылка ]

По данным EcoPassenger , [29] общая эффективность электроэнергии составит 34% в Великобритании, 36% в Германии и 29% во Франции. [30]

Обработка данных

[ редактировать ]

По данным ассоциации négaWatt , воплощенная энергия, связанная с цифровыми услугами, составила 3,5 ТВтч/год для сетей и 10,0 ТВтч/год для центров обработки данных (половина для серверов как таковых, т.е. 5 ТВтч/год, а другая половина для зданий, в которых они размещены, т.е. 5 ТВтч/год), данные действительны во Франции на 2015 год. Организация с оптимизмом смотрит на эволюцию энергопотребления в цифровой сфере, подчеркивая достигнутый технический прогресс. [31] Проект Shift Project , возглавляемый Жаном-Марком Янковичи , противоречит оптимистическому видению ассоциации négaWatt и отмечает, что цифровая энергетика растет на 9% в год. [32]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Мировский, Филип (1991). Больше тепла, чем света: экономика как социальная физика, физика как экономика природы . Издательство Кембриджского университета. стр. 154–163. ISBN  978-0-521-42689-3 .
  2. ^ Мартинес-Альер, Дж. (1990). Экологическая экономика: Энергетическая среда и общество . Бэзил Блэквелл. ISBN  978-0631171461 .
  3. ^ Вайнер, Дуглас Р. (2000). Модели природы: экология, охрана и культурная революция в Советской России . Издательство Питтсбургского университета. стр. 70–71, 78–82. ISBN  978-0-8229-7215-0 .
  4. ^ Леонтьев, В. (1966). Экономика «затраты-выпуск» . Издательство Оксфордского университета. п. 134.
  5. ^ Тенненбаум, Стивен Э. (1988). Затраты на сетевую энергию для производства подсистем (PDF) (MS). OCLC   20211746 . Квитанция CFW-88-08. Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 года.
  6. ^ Хэннон, Б. (октябрь 1973 г.). «Структура экосистем» (PDF) . Журнал теоретической биологии . 41 (3): 535–546. Бибкод : 1973JThBi..41..535H . дои : 10.1016/0022-5193(73)90060-X . ПМИД   4758118 .
  7. ^ Линзы 2001 г.
  8. ^ Перейти обратно: а б Г. П. Хаммонд и С. И. Джонс (2006 г.) о воплощенных энергетических и углеродных следах База данных , факультет машиностроения, Университет Бата, Соединенное Королевство.
  9. ^ CSIRO о воплощенной энергии: ведущее научное учреждение Австралии. Архивировано 25 февраля 2006 г. в Wayback Machine.
  10. ^ МакКормак, М.; Трелоар, Дж.Дж.; Пальмовски, Л.; Кроуфорд, Р. (2007). «Моделирование прямых и косвенных потребностей строительства в воде». Строительные исследования и информация . 35 (2): 156–162. дои : 10.1080/09613210601125383 . S2CID   109032580 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Кроуфорд, Роберт; Стефан, Андре; Придо, Фабиан (2019). База данных ЭПиК 2019 . Мельбурн, Австралия: Мельбурнский университет. ISBN  978-0-7340-5495-1 . OCLC   1132202846 .
  12. ^ Кроуфорд, Р.Х.; Бонтинк, Пенсильвания; Стефан, А.; Видманн, Т.; Ю, М. (2018). «Методы инвентаризации гибридного жизненного цикла – обзор». Журнал чистого производства . 172 : 1273–1288. дои : 10.1016/j.jclepro.2017.10.176 . hdl : 11343/194165 . S2CID   116770528 .
  13. ^ Шансель, Лукас; Пурушоттамин, Прабод (март 2013 г.). «Серая энергетика: скрытое лицо нашего энергопотребления» . Предложения (на французском языке). ИДДРИ.
  14. ^ Янковичи, Жан-Марк (30 декабря 2017 г.). «Для оценки выбросов углерода в проектах транспортной инфраструктуры» (на французском языке).
  15. ^ Перейти обратно: а б (de) Экологический отчет Volkswagen за 2001/2002 г. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine , см. стр. 27.
  16. ^ (fr) Оценка жизненного цикла. Архивировано 26 июля 2015 г. на веб-сайте Wayback Machine www.ademe.fr, см. стр. 9.
  17. ^ (fr) Science & Vie № 1213, октябрь 2018 г., см. страницы с 48 по 51.
  18. ^ (de) бензина и электромобильности Springerprofessional.de Окончательный энергетический анализ: сайт
  19. ^ веб-сайт энергетики и дорожного строительства www.pavementinteractive.org
  20. ^ Трелоар, Грэм; Кроуфорд, Роберт (2004). «Инвентаризация жизненного цикла гибридных систем дорожного строительства и эксплуатации». Журнал строительной техники и менеджмента . 130 (1): 43–49. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9364(2004)130:1(43) .
  21. ^ «Понимание срока службы японского дома или квартиры» . ЯПОНСКИЙ ЦЕНТР НЕДВИЖИМОСТИ. 7 февраля 2014 г. Архивировано из оригинала 4 июля 2019 г.
  22. ^ Ибн-Мохаммед, Т.; Гриноф, Р.; Тейлор, С.; Одзава-Мейда, Л.; Аквай, А. (1 ноября 2013 г.). «Эксплуатационные и встроенные выбросы в зданиях - обзор текущих тенденций». Энергия и здания . 66 : 232–245. дои : 10.1016/j.enbuild.2013.07.026 .
  23. ^ Стефан, Андре; Кроуфорд, Роберт Х.; де Миттенар, Кристель (2012). «На пути к комплексной системе энергетического анализа жизненного цикла жилых зданий» . Энергия и здания . 55 : 592–600. дои : 10.1016/j.enbuild.2012.09.008 . ISSN   0378-7788 .
  24. ^ Стефан, Андре; Кроуфорд, Роберт Х.; де Миттенар, Кристель (2013). «Комплексная оценка потребности в энергии в течение жизненного цикла пассивных домов» . Прикладная энергетика . 112 : 23–34. дои : 10.1016/j.apenergy.2013.05.076 .
  25. ^ Стефан, Андре; Кроуфорд, Роберт Х.; Банстер, Виктор; Уоррен-Майерс, Джорджия; Мусави, Саре (2022). «На пути к многомасштабной системе моделирования и улучшения экологических показателей жизненного цикла построенных объектов» . Журнал промышленной экологии . 26 (4): 1195–1217. дои : 10.1111/jiec.13254 . ISSN   1088-1980 .
  26. ^ Бастос, Джоана; Баттерман, Стюарт А.; Фрейре, Фаусто (18 мая 2016 г.). «Значение мобильности в оценке жизненного цикла зданий» . Строительные исследования и информация . 44 (4): 376–393. дои : 10.1080/09613218.2016.1097407 . ISSN   0961-3218 .
  27. ^ (fr) «Постановление от 15 сентября 2006 г. о диагностике энергетических характеристик существующих зданий, выставленных на продажу на материковой части Франции» , веб-сайт legifrance.gouv.fr
  28. ^ (de) законы в Интернете. Архивировано 31 июля 2020 г. на веб-сайте Wayback Machine gesetze-im-internet.de, см. раздел 2.1.1.
  29. ^ Веб-сайт EcoPassenger ecopassenger.org, управляемый Международным союзом железных дорог .
  30. ^ Веб-сайт EcoPassenger Environmental Methodology and DataUpdate 2016 ecopassenger.hafas.de; см. стр. 15, таблицу 2-3.
  31. ^ (fr) Увеличит ли цифровая революция наше потребление энергии? сайт decrypterlenergie.org, сайт ассоциации négaWatt .
  32. ^ (фр) Веб-сайт Lean ITC theshiftproject.org; см. стр. 4.

Библиография

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 99f1e202cfaeb8fa66a5da6af3ca8fc2__1718997300
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/99/c2/99f1e202cfaeb8fa66a5da6af3ca8fc2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Embodied energy - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)