Классификация качества различных видов энергии

Все системы и устройства, трансформирующие энергию, согласно второму началу термодинамики не могут иметь 100-процентного коэффициента полезного действия; как правило, он значительно ниже: тело человека – от 20 до 25 %, двигатель внутреннего сгорания – 10 %, паровая турбина – 45 %, лампа накаливания – 5 %, люминесцентная лампа – 22 % и т.д.

Увеличение коэффициента полезного действия этих устройств или замена малоэффективных устройств на более эффективные – первый путь повышения эффективности использования энергии. Например, на международной выставке "Энергоснабжение в нашей жизни" (Челябинск, 1995 год) был представлен расчет: замена в России ламп накаливания на люминесцентные для освещения позволит сэкономить энергию, равную вырабатываемой десятью АЭС типа Чернобыльской. Фирмами "Рено", "Тойота", "Пежо", "Фольксваген", "Вольво" разработаны модели автомобилей с расходом топлива от 1,9 до 3,4 л на 100 км. Энергосберегающие технологии в США в начале 1990-х годов позволили на 25 % снизить общее энергопотребление в стране.

Второй путь – сокращение числа этапов, на которых происходит трансформация энергии. На рис.7.1 показана энергоэффективность двух способов отопления помещений: за счет прямой солнечной энергии и за счет электроэнергии, вырабатываемой на АЭС. Приведенный пример показывает, что превращение высококачественной энергии, извлекаемой из ядерного топлива в низкотемпературное тепло (на уровне 20 C) является весьма расточительным процессом, энергоэффективность которого составляет всего 14 %. Использование же для этих целей прямой солнечной энергии обеспечивает энергоэффективность в 90 %. Т.Миллер заметил по этому поводу, что использовать высококачественную энергию для получения низкокачественного тепла – это все равно что резать масло циркульной пилой или бить мух кузнечным молотом.

В таблице 7.7 приведены данные об энергоэффективности различных способов отопления закрытых помещений. Наилучшим способом "отопления" является строительство зданий, в максимальной степени изолированных от внешней среды. Подобные здания настолько герметичны, что их отопление даже в холодных районах (где температура воздуха падает до –40 C) может производиться за счет прямого поступления солнечной энергии (около 59 %), побочного тепла, выделяемого работающими электроприборами (до 33 %) и тепла, излучаемого находящимися в здании людьми (8 %), поскольку человеческое тело выделяет примерно столько же тепла, сколько электрическая лампа накаливания мощностью 100 Вт. Подобные здания способны удерживать тепло на протяжении около 4 суток. Самые жесткие стандарты в мире по энергоэффективности зданий существуют в Швеции и Южной Корее, например, средний дом в Швеции потребляет только треть энергии по сравнению со средним американским домом того же размера.

Таблица 7.7