Энергоэффективность в Германии

Одной из качественных характеристик осветительной установки является низкое энергопотребление. Эффективная светотехника и разумное использование дневного света и времени присутствия защищают окружающую среду и снижают затраты.

По данным Рабочей группы по энергетическим балансам, на освещение приходится 13% потребляемой в Германии электроэнергии. Из них около 85% используется для профессионального освещения, например, для освещения в промышленности, торговле, государственных органах и на транспорте. Остальные 15% потребляются для освещения частных домов. Ежегодные затраты на электроэнергию для освещения нежилых зданий составляют около двенадцати миллиардов евро.

Компоненты эффективного освещения

Последовательный переход на современную осветительную технику позволяет снизить потребление электроэнергии на освещение до 80% как в помещениях, так и на открытом воздухе. Эффективные светодиодные источники света также отличаются высоким качеством освещения. Другими составляющими эффективного освещения являются:

• Качественные светильники с высоким коэффициентом светоотдачи, низким снижением светового потока с течением времени и оптимизированным управлением светом, когда все компоненты - от корпуса до системы управления и светотехники - профессионально подобраны.
• Электронные ПРА и пускорегулирующие аппараты с длительным сроком службы и низким уровнем отказов
• Системы управления освещением, которые регулируют яркость и управляют светильниками по отдельности или группами независимо друг от друга, а также учитывают дневной свет и заполненность помещения.

Те, кто использует светильники с более высокой степенью защиты, чем это необходимо, также экономят электроэнергию: поскольку они дольше остаются чистыми, коэффициент технического обслуживания увеличивается, и при той же стоимости технического обслуживания можно выбрать более низкое начальное значение освещенности.

Энергосбережение как обязанность

Закон об энергетике зданий (GebäudeEnergieGesetz, GEG) представляет собой немецкую реализацию европейской директивы 2010/31/EU EPBD (Energy Performance of Buildings Directive). Он устанавливает требования к технологии, которая должна использоваться для светильников и элементов управления в расчетной модели, сравнивающей энергопотребление планируемого нового здания с эталонным зданием. Расчет используется для определения первичной потребности в энергии в соответствии с DIN V 18599 "Энергетические характеристики зданий - Расчет полезной, конечной и первичной потребности в энергии для отопления, охлаждения, вентиляции, бытового горячего водоснабжения и освещения".

Требования к энергопотреблению будут расти с каждым обновлением этого закона. В настоящее время действует стандарт DIN V 18599 от 2018 года, и при продаже или сдаче здания в аренду необходимо оформлять энергетический сертификат.

Управление освещением как эталонная технология

Эффективные светодиодные светильники с регулируемой яркостью и современные системы управления освещением позволяют соответствовать требованиям или, что еще лучше, не превышать их. В помещениях, которые не используются постоянно, таких как склады, транспортные магистрали или санитарные комнаты, имеется большой потенциал экономии. С помощью датчиков присутствия светильники автоматически приглушаются или выключаются, когда свет не нужен. Потребление энергии может быть дополнительно снижено с помощью управления освещением. Наилучшие результаты достигаются, когда светодиодные светильники, дневной свет и контроль присутствия сочетаются с профессиональным световым дизайном: По сравнению со старыми системами 1980-х годов можно сэкономить до 80% энергии и затрат.

Законодатели признали это и объявили использование систем управления освещением в таких помещениях эталонной технологией. Это означает, что управление освещением требуется в качестве минимального стандарта.

Важно: качество освещения должно оставаться неизменным

Однако меры экономии не должны идти в ущерб качеству освещения. Согласно директиве ASR A3.4, рабочие места должны быть обеспечены достаточным дневным светом и адекватным искусственным освещением. А стандарт DIN EN 12464-1 требует, чтобы искусственное освещение производилось с минимальными затратами энергии. Но при этом оговаривается, что "не следует идти на компромисс в ущерб качественным характеристикам освещения... только ради снижения энергопотребления" (п. 6.4).

Таким образом, становится ясно: хорошая система освещения является энергоэффективной, а также учитывает визуальное, эмоциональное и биологическое воздействие света.

-> »

Солнечные перспективы Германии

Правительство федеральной земли Баден-Вютемберг, расположенной на западе Германии хочет придать новый импульс рынку возобновляемых источников энергии.

Нехватка энергии, недостаток ресурсов, опасения по поводу изменения климата – эти сценарии будущего определяют политику повсеместно, в том числе и на экономически сильном и живописном юго-западе Германии. В то же время, между Рейном, Неккаром и Боденским озером, особенно остро ощущаются экономические возможности в области защиты климата и устойчивого развития. Поэтому правительство региона хочет последовательно сосредоточить свою экономическую и инновационную политику на экологических технологиях, возобновляемых источниках энергии и эффективности ресурсов. Такова цель инновационной стратегии.

Одна из компаний, которая уже успешно работает в этой области, - это Galaxy Energy. Крыша штаб-квартиры этого предприятия в Бергхюлене привлекает внимание издалека: ни черепицы, ни профнастила – полная прозрачность. Управляющий директор Георг Шёлль объясняет, как в 2005 году ему пришла в голову идея создания запатентованной кровельной системы: «Мы размышляли по-швабски – не скупо, но экономно».

И действительно – зачем строить крыши, а потом громоздить на них модули? Вместо этого фотоэлектрическая система от Galaxy Energy обходится без дополнительной кровли, она сама фактически образует крышу. По словам Шёлля, такое решение не только снижает затраты на материалы и установку, но и обеспечивает совсем нелишний десяток процентов естественной равномерной подсветки здания.

Доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии в Баден-Вюртемберге все ещё составляет чуть менее 20 процентов. Но в ближайшее время это значение должно вырасти до солидных 38 процентов, а к 2050 году – более чем до 80 процентов.

Региональное министерство окружающей среды настроено оптимистично: инновационные экологические технологии открывают большие возможности для роста экономики земли Баден-Вюртемберг на глобальном рынке. Это касается и фотоэлектрической промышленности, насчитывающей сегодня около 9300 работников и оборот в 3,4 миллиарда евро. Данная весьма устойчивая отрасль экономики умеет извлекать выгоду из многочисленных солнечных часов в регионе.

Управляющий директор компании Galaxy, господин Шёлль, впечатлён усилиями правительства федеральной земли на рынке возобновляемых источников энергии, но также уверен в своих силах: «Государственная поддержка всегда имеет смысл, если она призвано дать отрасли импульс, необходимый для того, чтобы сделать первые шаги, но наша отрасль теперь конкурентоспособна даже без вмешательства политиков».

С момента выхода на рынок в 2008 году кровельная система от компании Шёлля была установлена в более чем 1000 мест по всему миру, в том числе в Южной Африке, Китае и Японии.

Для г-на Шёлля залогом успешного выживания на рынке является и благоприятный инновационный климат в компании. Руководство вознаграждает остроумные идеи сотрудников, среди которых и четыре членов семьи основателя, бонусами: например, группа продаж и ведущие разработчики совместными усилиями изобрели внутреннее освещение, которое можно интегрировать в кровельную систему. В среднем, по словам предпринимателя, около половины предложений, сделанных его сотрудниками, могут быть использованы с пользой.

Творческий потенциал Шёлля и его сотрудников уже отмечен многими наградами бизнес сообщества. Однако потенциал развития руководитель компании видит и в том, чтобы иметь в увеличении числа энергетических проектов в государственном секторе: «Это не только увеличивает продажи, но и повышает осведомлённость наших сограждан», - говорит он.

«Почему до сих пор в школах, спортзалах и больницах нет фотоэлектрической системы? Жалко, что мнение инициативы обрубаются на корню из-за бюрократического произвола или устаревших законов! Как будущему поколению следует научиться мыслить категориями экологической чистоты, если, например, школьный автобус не имеет электрического питания, а электричество в школьной столовой не из возобновляемых источников? Мы по-прежнему показываем слишком мало возможностей нашей молодёжи, хотя они часто лучше нас понимают остроту экологической проблематики».

Шёлль был бы только рад внести свой вклад в защиту окружающей среды, и, конечно же, заработать на этом. Недавно направил оператору одного из новых футбольных стадионов, который будет построен в Катаре, предложение: там над парковкой можно построить огромный фотоэлектрической навес мощностью в один мегаватт. Такая вот концепция защиты окружающей среды по принципу «сделано в Германии» существует в Баден-Вютемберг. И, возможно, вскоре она добьётся успеха во всем мире.

Данная статья опубликована благодаря поддержка городского портала города Химки. На страницах этого ресурса можно найти самую разнообразную информацию о городской жизни, включая и актуальные данные о погоде в Химках.

-> »

Исследования аккумуляторных батарей в Германии

Инновационные аккумуляторы отличаются долгим сроком службы, а также экологически чистой и несложной утилизацией.

Аккумуляторные инновации в Германии приносят многообещающие результаты. Но какую роль эти компактные накопители электроэнергии будут играть в нашей повседневной жизни в будущем?

Как далеко продвинулись исследования аккумуляторов в Германии?

В настоящее время исследования батарей и аккумуляторов проходят в самых разных секторах экономики Германии. Это необходимо как для дальнейшего усиления национальной экономики, так и для разработки эффективных альтернатив существующим концепциям энергетики. Кроме того, на повестке дня и экспорт соответствующих технологий, как только они достигнут требуемого уровня для выхода на международные рынки.

В авангарде - экологически чистые материалы

Можно ли полностью отказаться от вредных ингредиентов при производстве батарей? Химик Биргит Эссер из Фрайбургского университета совместно с Исследовательским центром батарей при Мюнстерском университете доказали, что это возможно. Разработанный ими инновационный аккумулятор экологически безопасен, его можно заряжать всего за три минуты 10 000 раз подряд. К тому же он ещё и гибкий.

При изготовлении этой батареи были полностью исключены вредные ингредиенты. Аккумулятор не содержит никеля, кобальта и тяжёлых металлов, он изготовлен из полимерного материала поливинилфенотиазина, на который нанесён слой сажевого покрытия. Ещё одним преимуществом аккумулятора является его небольшой размер - он не больше монеты в 10 центов. Кроме того, этот аккумулятор тонкий и гибкий, как алюминиевая фольга, поэтому его без труда можно интегрировать, например, в умную одежду или смартфоны.

Аккумуляторный экспертный центр BMW в Мюнхене

Концерн BMW создал новый аккумуляторный экспертный центр в Мюнхене, который обеспечивает работой более 200 учёных и специалистов. BMW уже много лет занимается исследованиями аккумуляторных батарей, а замысел центра состоит в том, чтобы объединить ноу-хау различных подразделений и производственных площадок концерна.

Компания BMW поставила перед аккумуляторным экспертным центром важные цели: аккумуляторы будущего должны иметь более длительный срок службы и обеспечивать большую безопасность. Достаточно вспомнить о взрывах аккумуляторов смартфонов, которые могут вызвать серьёзные травмы, чтобы оценить серьёзность задачи. Кроме того, ведутся планомерные исследования таких критериев, как сокращение времени зарядки и сокращении затрат на производство аккумуляторов, не говоря уже об уменьшении размеров и веса батарей.

BMW инвестировал 200 миллионов евро в свой междисциплинарный экспертный центр. В центре внимания исследований – аккумуляторная ячейка, сердце каждой батареи. Специалисты работают над  улучшением химического состава элементов, использованием инновационных материалов, ускорением зарядки, а также над поведением элементов в критических ситуациях, таких как сильный холод.

Батарейные элементы и аккумуляторы используются во многих устройствах. Однако исследования в Германии все больше сосредоточены на улучшении аккумуляторов для электромобилей. Volkswagen также проводит исследования в этом направлении и считает, что в будущем аккумуляторная батарея будет составлять 40 процентов добавленной стоимости автомобиля. Руководство концерна выступает за массовое производство аккумуляторных элементов в на собственных производственных мощностях, чтобы избежать зависимости от азиатских производителей.

Добыча сырья – новый вызов времени

Различные инициативы в Германии уже работают над разработкой супер-батареи. При этом исследователи делают ставку на альтернативы литию, поскольку получение сырья представляет собой серьёзную проблему: спрос растет быстрее, чем объёмы добычи. Лишь несколько стран готовы его добывать и поставлять. Таким образом, в вопросе производства аккумуляторов Германия зависит от иностранного импорта лития, марганца, графита и кобальта. Поэтому учёные постоянно работают над новыми технологиями.

-> »

Криогенное хранение энергии: настоящее и будущее

Хранение рекуперированной энергии таким образом, чтобы ее можно было легко использовать по мере необходимости, является одной из основных задач энергоснабжения будущего.

Многочисленные проекты, в рамках которых уже проходят испытания различные типы аккумуляторов, открывают многообещающие перспективы сохранения больших объёмов экологически чистая энергия и мгновенного её использования при необходимости. Недостаток ветряных и солнечных электростанций состоит в том, что их производительность зависит от погоды. Эту нестабильность в производстве электричества можно компенсировать с помощью систем хранения энергии, что дает дополнительный импульс глобальному расширению использования регенеративных электростанций. При этом криогенные системы хранения могут оказаться настоящим прорывом. В них в качестве энергоносителя используется низкотемпературный жидкий воздух, и они отвечают самым важным требованиям с точки зрения эффективности, то есть по соотношению полезной и поставляемой энергии.

В вопросе хранения энергии основное внимание уделяется нескольким проблемам, которые влияют на КПД системы хранения энергии:

• Для преобразования рекуперированной энергии в энергоноситель требуется дополнительная энергия. Эта потребность должна быть как можно меньше.

• Потери энергии, возникающие в процессе преобразования и обратного преобразования энергоносителя, также должны быть минимальными.

• Сами системы должны быть экономичными в производстве, установке и эксплуатации.

• Следует избегать транспортных потерь из-за слишком длинный магистралей энергоснабжения. Сами хранилища должны быть максимально компактными, чтобы население воспринимало их как можно более позитивно. В целом, эффективность систем хранения энергии зависит от того, насколько они близки к своим потребителям.

Как работает криогенное хранилище?

Вырабатываемая энергия, например энергия ветра или солнца, используется для охлаждения воздушного энергоносителя до чрезвычайно низких температур. При этом воздух сжижается, что сопровождается значительным уменьшением его объема. В таком агрегатном состоянии воздух может храниться в чрезвычайно холодных криогенных резервуарах.

Когда жидкий воздух снова нагревается, он при достижении первоначального газообразного агрегатного состояния, расширяется с большой силой. Эта энергия может использоваться для привода турбин, вырабатывающих электричество.

Конструкция криогенного хранилища

Система состоит из трех основных компонентов:

1. загрузочная установка, в которой воздух сжимается и сжижается путем охлаждения до минус 190 градусов Цельсия,

2. холодильная камера и

3. разгрузочная установка с турбинами.

Когда требуется электричество, насос воздействует давлением на жидкий воздух, делая его теплым, а сила расширения приводит в движение подключенные электрические турбины.

Простота представленной технологической процедуры обуславливается тем, что сама конструкция системы действительно не слишком сложная. Более того, она работает с использованием материалов и компонентов, которые уже были испытаны в других промышленных областях. Поскольку для активации накопителя энергии требуется только тепло, эффективность криогенной системы накопления энергии может быть значительно оптимизирована. В частности, в качестве источника тепловой энергии, необходимой для преобразования жидкого воздуха обратно в газ, можно использовать, например, отработанное тепло промышленных предприятий.

Кроме того, аккумулирующие резервуары различных объёмов можно без труда устанавливать именно там, где есть потребность в хранении энергии и существуют оптимальные условия для использования существующего отработанного тепла из других систем.

Криогенное хранение как дальнейшее развитие технологии насосного аккумулирования

Криогенное хранение энергии основано на процессе, аналогичном технологии насосного аккумулирования, которая, однако, успешно используется в значительно более сложной форме только в двух местах по всему миру. В Германии насосно-аккумулирующая станция была введена в эксплуатацию в Хунторфе (Нижняя Саксония) в конце 1970-х годов, и она работает до сих пор в качестве промежуточного накопителя энергии, чтобы компенсировать колебания спроса. Примечательно, что в качестве резервуаров для сжатого воздуха там служат две соляные пещеры, простирающиеся на глубину до 800 метров. Аналогичная насосно-аккумулирующая электростанция находится в американском Макинтоше, штат Алабама. Обе электростанции отличаются от криогенного процесса тем, что сжимают воздух в значительно меньшей степени, а это значит, что мощность, рекуперируемая для электрических турбин, соответственно меньше. Тем не менее, в подземных пещерах вполне достаточно места, чтобы достигать высокой номинальной производительности. В Хунторфе этот параметр составляет не менее 300 мегаватт.

Однако криогенный процесс имеет решающее преимущество по сравнению с "традиционной" технологией насосного аккумулирования, а именно: он не зависит от места, где могут быть обнаружены естественные условия аккумулирования энергии.

В принципе, криогенное хранение вполне перспективно и для приводных устройств в транспортных средствах, если они, конечно, по-прежнему будут играть роль в будущем. Криогенные системы хранения энергии, безусловно, могут заменить и водородную технологию для топливных элементов. Впрочем, в Германии многие эксперты видят будущее автомобиля в электродвигателе. Электромобили уже сегодня имеют вполне впечатляющий запас хода, и в конечном итоге они могут заявить о себе как о победителе в гонке за технологиями двигателей будущего, тем более, что классические аккумуляторы тоже развиваются.

Как бы то ни было, по мере роста глобального энергопотребления всё более остро встаёт вопрос в развитии технологии хранения электроэнергии. И в этой области криогенные технологии могут оказаться совершенно незаменимыми.

-> »