Doeltreffende energiegebruik

'n Spiraal-tipe geïntegreerde kompakte fluoresseerlamp, wat gewild is onder die Noord-Amerikaanse verbruikers sedert sy bekendstelling in die middel-1990's.

Doeltreffende energiegebruik, soms net genoem energiedoeltreffendheid, het ten doel om die hoeveelheid energie te verminder wat nodig is om voorsiening te maak vir produkte en dienste. Om 'n huis te isoleer byvoorbeeld, kan minder verhittings- en verkoelingsenergie gebruik om 'n gemaklike temperatuur te handhaaf. Die installering van buisligte, LED-ligte of natuurlike dakvensters verminder die hoeveelheid energie wat nodig is om dieselfde vlak van beligting te bereik as met die gebruik van tradisionele gloeilampe. Verbeterings in energiedoeltreffendheid word oor die algemeen bereik deur 'n meer doeltreffende tegnologie of produksieproses te gebruik of deur die toepassing van algemeen aanvaarde metodes om energieverliese te verminder.

Daar is baie motiverings om energiedoeltreffendheid te verbeter. Verminderde energiegebruik verminder die koste van energie en kan lei tot kostebesparing vir verbruikers as dit vergoed vir addisionele koste met die implementering van 'n energiedoeltreffende tegnologie. Die vermindering van energiegebruik word ook gesien as 'n oplossing vir die probleem van die vermindering van kweekhuisgasse. Volgens die Internasionale Energie-Agentskap, kan verbeterde energiedoeltreffendheid in geboue, industriële prosesse en vervoer die wêreld se energiebehoeftes in 2050 met 'n derde verminder en help met die beheer van die wêreldwye vrystelling van kweekhuisgasse.

Energiedoeltreffendheid en hernubare energie is die twee pilare van 'n volhoubare energiebeleid en het 'n hoë prioriteit in die volhoubare energie-hiërargie. In baie lande word energiedoeltreffendheid ook gesien as 'n nasionale sekuriteitsvoordeel omdat dit die vlak van energie-invoere uit die buiteland kan beperk en die tempo waarteen binnelandse energiehulpbronne uitgeput word, kan vertraag.

Oorsig

Energiedoeltreffendheid het bewys dat dit 'n koste-effektiewe strategie is vir die opbou van die ekonomie sonder om noodwendig die energieverbruik te verhoog. Die staat van Kalifornië het byvoorbeeld begin met die implementering van energiedoeltreffende maatreëls in die middel-1970's, insluitend boukodes en standaarde vir toestelle wat streng doeltreffendheid vereis. Gedurende die jare daarna het Kalifornië se energieverbruik op dieselfde vlak per capita basis gebly, terwyl die nasionale verbruik in die VSA verdubbel het. As deel van sy strategie het Kalifornië 'n "laai-orde" geïmplementeer vir nuwe energiehulpbronne wat energiedoeltreffendheid eerste geplaas het, hernubare elektrisiteitsvoorsiening tweede, en nuwe fossielaangedrewe kragstasies laaste. State soos Connecticut en New York het kwasi-openbare Green Banks geskep om residensiële en kommersiële gebou-eienaars te help om energiedoeltreffende opgraderings te finansier wat uitlaatgasse verminder en verbruikerskoste sny. 

Lovin se Rocky Mountain Institute wys daarop dat in industriële instellings daar volop geleenthede is om 70% - 90% te spaar van die energie en koste vir beligting, waaier- en pompstelsels; 50% vir elektriese motors, en 60% op gebiede soos verwarming, verkoeling, kantoortoerusting en toestelle. Die Amerikaanse Departement van Energie het gesê daar is die potensiaal om tot soveel as 90 miljard kWh te bespaar deur die verhoging van huishoudelike energiedoeltreffendheid.

'n Verslag wat in 2006 deur die McKinsey Global Institute gepubliseer is, beweer "daar is voldoende ekonomies-lewensvatbare geleenthede vir die verbetering van energieproduktiwiteit wat die groei van die globale energie-aanvraag tot minder as 1 persent per jaar kan beperk" - minder as die helfte van die 2.2 persent gemiddelde verwagte groei tot 2020 in 'n gewone scenario. Energieproduktiwiteit meet produksie en kwaliteit van goedere en dienste per eenheid van die energie-insette. Dit kan kom van beide die vermindering van die hoeveelheid energie wat nodig is om iets te produseer, of van die verhoging van die hoeveelheid of gehalte van goedere en dienste wat dieselfde hoeveelheid energie benodig.

Die "Vienna Climate Change Talks 2007" verslag wys uit "that energy efficiency can achieve real emission reductions at low cost."

Huishoudelike Toestelle

Moderne toestelle soos ys/vrieskaste, stowe, skottelgoedwassers, wasmasjiene en droërs gebruik aansienlik minder energie as ouer toestelle. Die installering van 'n wasgoedlyn sal help om die droër minder te gebruik. Huidige energiedoeltreffende yskaste gebruik byvoorbeeld 40 persent minder energie as konvensionele modelle in 2001. Na aanleiding hiervan is bereken as alle huishoudings in Europa hul meer as tien-jaar-oue toestelle vervang met nuwes, 20 miljard kWh elektrisiteit jaarliks gespaar kan word, wat beteken dat  vrystelling met byna 18 miljard kg koolstof verminder kan word. In die VSA is dit 17 miljard kWh elektrisiteit en(1.2×10¹⁰ kg) CO₂. Volgens 'n 2009 studie van McKinsey & Company is die vervanging van ou toerusting een van die mees doeltreffende globale maatreëls om kweekhuisgasse te verminder.Moderne kragbestuurstelsels verminder ook energieverbruik deur toestelle wat aan is, maar nie gebruik word nie, af te skakel of hulle na 'n sekere tyd na 'n lae-energie af te stel.

Die Ontwerp van Geboue

Die Empire State Building  in New York is die grootste "LEED" gesertifiseerde gebou in die VSA en die Weste en het 'n goue toekenning ontvang vir energie- en omgewingsontwerp in September 2011 maar is deur die World Trade Center oortref tydens sy bestaan.

Geboue is belangrik vir verbeteringe in energiedoeltreffendheid regoor die wêreld, as gevolg van hul rol as belangrike energieverbruikers. Die kwessie van die energiegebruik in geboue is egter nie eenvoudig nie, omdat die binnenshuise toestande wat bereik kan word met energiegebruik baie wissel. Die maatreëls wat geboue gerieflik maak, soos beligting, verhitting, verkoeling en ventilasie, gebruik alles energie. Die vlak van energiedoeltreffendheid in 'n gebou word tipies gemeet deur die verbruikte energie te deel met die vloeroppervlakte van die gebou wat dan die spesifieke energieverbruik (SEC) gee.

Die probleem is egter meer kompleks, want boumateriaal het inherente energie. Aan die ander kant kan energie herwin word van die materiaal wanneer die gebou afgebreek word deur die hergebruik van materiaal of om dit te brand vir energie. Wanneer die gebou in gebruik is kan die binnenshuise toestande wissel, wat tot hoër en laer kwaliteit binnenshuise omgewings lei. Die algehele doeltreffendheid word geraak deur die gebruik van die gebou: is dit meestal beset en word ruimtes doeltreffend gebruik? Dit is selfs voorgestel dat vir 'n meer volledige berekening van energiedoeltreffendheid, SEC gewysig moet word om die volgende faktore in te sluit: 

${\frac {Embodied\ energy\ +Energy\ consumed\ -Energy\ recovered}{Built\ area\ \times Utilization\ rate\ \times Quality\ factor}}$

'n Gebalanseerde benadering tot die energiedoeltreffendheid in geboue moet dus meer omvattend wees. Kwessies soos die kwaliteit van die binnenshuise omgewing en doeltreffendheid van die ruimtegebruik moet ingereken word. Die maatreëls wat gebruik moet word om energiedoeltreffendheid te verbeter kan baie verskillende vorme aanneem.  Sommiges het verskillende funksies om die binnenshuise toestande te verbeter sowel as energiegebruik te verminder, soos die verhoogde gebruik van natuurlike lig.

'n Gebou se ligging en omgewing speel 'n belangrike rol in die regulering van die temperatuur en beligting. Bome, heuwels en landskapargitektuur kan skaduwee bied en die wind afskerm. Met die ontwerp van geboue in 'n koeler klimaat kan die hoeveelheid son (hitte-energie) binne-in die gebou vermeerder word deur suidaansig vensters in die noordelike halfrond en noordaansig vensters in die suidelike halfrond. Noukeurige ontwerp van die gebou, insluitend energiedoeltreffende vensters, goed verseëlde deure, termiese isolasie van mure, kelder betonblaaie en fondasies kan hitteverlies verminder met 25 tot 50 persent.

Donker dakke kan tot 39 °C (70 °F) warmer word as die meeste weerkaatsende wit oppervlaktes. Hulle stuur van hierdie bykomende hitte in die gebou in. Studies in die VSA het getoon dat liggekleurde dakke 40 persent minder energie gebruik vir verkoeling as geboue met donkerder dakke. Wit dakstelsels stoor meer energie in sonnige klimate. 

Behoorlike plasing van die vensters en dakvensters sowel as die gebruik van argitektoniese kenmerke wat lig in 'n gebou weerkaats, kan die behoefte vir kunsmatige beligting verminder. 'n Studie het bepaal die toename in die gebruik van natuurlike beligting het produktiwiteit in skole en kantore verhoog.  Fluoresseerligte gebruik twee-derdes minder energie en kan 6 tot 10 keer langer hou as gewone gloeilampe. Nuwer fluoresseerligte produseer 'n natuurlike lig, en in die meeste gevalle is hulle koste-effektief, ongeag hul hoër aanvanklike koste.

Energiedoeltreffende gebou-ontwerp kan insluit die gebruik van lae-koste infrarooiligte wat afskakel wanneer areas soos toilette, gange en selfs kantoorgebiede nie in gebruik is nie. Daarbenewens kan ligeenheidsvlakke gemonitor word met behulp van dagligsensors wat gekoppel is aan die gebou se beligtingskema. Met inagneming van die natuurlike lig kan dit aan/af geskakel word of na vooraf gedefinieerde vlakke dowwer gestel word om sodoende die verbruik te verminder. Die gebou se bestuurstelsel skakel alles saam in een gesentraliseerde rekenaar om die hele gebou se beligting- en kragvereistes te beheer.

In 'n studie is bevind dat doeltreffende huishoudelike kragverbruik 'n groot impak het op die besluite wat in die kragsektor gemaak word.

Die keuse van die ruimte wat verwarming- of verkoelingstegnologie moet gebruik in geboue kan 'n beduidende impak op energiegebruik en doeltreffendheid hê. Die vervanging van 'n ouer gasoond met 'n nuwe, 95% doeltreffende een, sal dramaties bydra tot minder energiegebruik, minder koolstof en die winter se natuurlike gasuitgawes aansienlik verminder. Grondbron hittepompe kan selfs meer energiedoeltreffend en koste-effektief wees. Hierdie stelsels gebruik pompe en kompressors om koelmiddel op 'n termo-dinamiese siklusbeweging teen sy natuurlike vloei van warm na koud te pomp met die doel om hitte na 'n gebou oor te dra vanuit die groot termiese reservoir vervat in die nabygeleë grond. Die eindresultaat is dat die hittepomp vier keer minder elektriese energie gebruik om 'n gelyke hoeveelheid hitte te lewer as 'n elektriese verwarmer. Nog 'n voordeel van 'n grondbron hittepomp is dat dit omgekeer kan word in die somer en die lug kan afkoel deur die oordrag van hitte van die gebou na die grond. Die nadeel van grondbron hittepompe is hul aanvanklike hoë kapitale koste, maar dit kan verhaal word binne vyf tot tien jaar as gevolg van die laer energiegebruik.

Slimmeters word stadigaan meer in gebruik geneem deur die kommersiële sektor vir inligting van personeel en vir interne moniteringdoeleindes van die gebou se energiegebruik in 'n dinamiese aanbiedingsformaat. Die gebruik van gehalte kragontleders kan ingestel word om 'n bestaande gebou te evalueer vir gebruik, pieke, swel en onderbrekings om uiteindelik die gebou meer energiedoeltreffend te maak.