История развития энергосбережения реферат

Обновлено: 06.05.2024

Современную историю энергосбережения можно разбить на 5 этапов: 1965 г., 1973-1991 г.г., 1991-2003 г.г., 2003-2008 г.г. и 2009 г. — по настоящее время. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Первый этап или предпосылки для зарождения современной истории энергосбережения

Если не принимать в расчет попыток ограничения потребления энергии после Второй мировой войны, то первый, хоть и несовершенный закон Великобритании, регламентирующий теплотехнические характеристики ограждающих конструкций зданий был принят в 1965 году. Примерно в это же время в СССР на съездах КПСС обсуждалось о необходимости снижения удельных энергозатрат на единицу продукции, однако дельных мер предпринято не было ни у нас, ни в других странах.

Второй этап современной истории энергосбережения

После настоящей паники из-за роста цен на бензин, многокилометровых очередей на бензоколонках в Европе и США, неконтролируемого роста стоимости электрической и тепловой энергии, а в ряде случаев, с длительными перебоями их подачи, в большинстве развитых государств были приняты решения о следующем:

разработке специальных программ по экономии ресурсов и энергии;
выделении громадных бюджетных средств на проведение научно-исследовательских и конструкторских разработок в области использования нетрадиционных источников энергии;
снижении энергопотребления в различных отраслях промышленности;
разработке законодательных инициатив, обеспечивающих снижение потребления энергетических ресурсов, что стало самым главным (как выяснилось позже) на этом этапе. Новые законы были, конечно, несовершенны и в дальнейшем не раз корректировались.

В то время ученые вели активные поиски альтернативных источников энергии, разрабатывали конструкции солнечных батарей, ветряных, приливных и геотермальных электростанций, тепловых насосов для использования энергии земли, экспериментировали с биотопливом; активизировались работы по атомной энергетике, разрабатывались различные технологии энергосбережения. К сожалению, большинство работ, начатых в те годы, со временем показали недостаточную эффективность и сверхдолгую окупаемость из-за несовершенных материалов и технологий, имевшихся тогда в распоряжении. Со временем цены на нефть очень быстро стали снижаться и, в конце концов, крупные правительственные дотации на разработку альтернативных и нетрадиционных энергетических ресурсов к середине 80-х годов прошлого века стали сильно сокращаться.

Однако, нефтяной кризис 1973 г. заставил пересмотреть дальнейшие приоритеты развития энергетики и её несовершенства, связанные с использованием углеводородного топлива, и определил наиболее перспективные направления дальнейшей работы. Некоторые исследования продолжились и после прекращения государственной поддержки — частный бизнес понял дальнесрочную перспективность некоторых обнаруженных в те годы подходов и продолжил финансирование многих программ.

На основе всех исследований была разработана целостная идеология экономии энергии. Практика показала со всей очевидностью, что для успешного решения проблем энергосбережения необходим комплексный подход к решению этой задачи; улучшение какого-то одного, отдельно взятого элемента не позволит кардинально снизить энергопотребление, а порой даже может привести и к дискредитации самой идеи энергосбережения. Через десятилетия это подтвердилось на примере массовой кампании по внедрению в РФ энергосберегающих источников света. Да, они без сомнения лучше, эффективнее, чем обычные лампы накаливания. Но они пока значительно дороже, есть трудности с их утилизацией. Кроме того, никто пока не посчитал, какую долю вносили старые лампы в энергобаланс зданий в зимний период.

LBNL и некоторые специалисты Европы были причастны к самому прорывному достижению 70-80-х годов XX века в оконной отрасли — разработке магнетронного нанесения теплоотражающих покрытий на большеформатные листовые стекла, которые станут неотъемлемым элементом энергосберегающих светопрозрачных конструкций.

Также в качестве одного из энергосберегающих мероприятий в зданиях, которое в дальнейшем будет применяться во многих странах, стоит упомянуть инициативу правительств Скандинавских стран, заменявших у граждан за счёт государства старые неэффективные окна на стеклопакеты.

Третий этап современной истории энергосбережения

Практически одновременно с возникновением нового энергетического кризиса в США появился второй в истории комплексный документ «Energy Act 1992″, определивший основные проблемы в энергосбережении и направления их решения. Этот объемный документ разрабатывался ведущими американскими специалистами и Министерством энергетики США еще с середины 80-х годов XX века. «Energy Act 1992″ стал определяющим для развития новых технологий в области энергосбережения и использования альтернативных и нетрадиционных источников энергии более чем на 10 лет. Здесь следует отметить следующие моменты:

Жителям Восточной Германии правительство пообещало в кратчайший срок обеспечить такой же уровень жизни, как у граждан Западной Германии. Для решения одной из главных задач в этом направлении возможно было или снести все эти здания, или произвести их реконструкцию.

В 1995г. был издан федеральным закон, в соответствии с которым новые здания должны строиться с удельным расходом энергии на отопление не выше 100 кВт час/м2/год, остальные затраты были ограничены еще на уровне 60 кВт час/м2год. Для существующих зданий был определен период в 7 лет, в течение которого они или должны быть доведены до установленного уровня энергозатрат, или должны быть снесены, в случае невозможности или нецелесообразности реконструкции. Если же положения упомянутого закона не будут выполнены, то собственнику в несколько раз увеличивали коммунальные платежи, налагали огромные штрафы, увеличивали обязательные страховочные взносы, снижали залоговую стоимость и т.д.

Также в федеральном законе были предусмотрены: финансовые вливания со стороны государства, налоговые льготы собственникам, федеральные субсидии на использование современных материалов и технологий и другие поощрения. Многие специалисты, воспользовавшиеся этим законом, построили действительно энергоэффективные собственные дома за очень небольшие деньги.

теплоизоляция перекрытий, стен и кровли (от 2 до 5 баллов);
наличие тепловых мостиков в конструкции здания (от 0 до 4 баллов);
тип оконных конструкций (от 1 до 3 баллов);
системы вентиляции (от 1 до 4 баллов);
системы отопления и горячего водоснабжения (от 1 до 6 баллов).

Т.е. можно применять дорогие и очень эффективные окна, можешь сэкономить, например, на теплоизоляции перекрытий. И нет никакой поэлементной догмы, что демонстрирует справедливый и грамотный подход к проектированию энергоэффективных зданий не только для Европы, но и РФ, что также позволяет частично снизить коррупцию в строительной сфере.

В оконной отрасли на этом этапе произошло следующее:

Этот этап продолжался вплоть до 2003 года и отмечен значительно более интересными результатами с точки зрения внедрения новых энергосберегающих технологий.

Четвёртый этап современной истории энергосбережения

Начало четвёртого этапа современной истории энергосбережения в 2003 г. связано не только с военной операцией США в Ираке и Афганистане и последовавшим увеличением стоимости углеводородов, но и с осознанием того факта, что климат планеты достаточно серьезно меняется. А в глобальном потеплении виноваты, в значительной степени, деятельность человека и неконтролируемый выброс двуокиси углерода.

Тем не менее, в связи с тем, что Европа заинтересована в улучшении экологической ситуации на планете, Киотский протокол сыграл очень важную роль в дальнейших шагах Евросоюза в деле энергосбережения. На данном этапе был разработан консолидированный документ 27 стран Евросоюза, известный под условным названием «Программа 20-20-20″, который был принят Европейским Парламентом 17 декабря 2008 г.

Оконные фирмы также не оказались в стороне. Начиная с 2005 г. большинство ведущих фирм все больше используют энергосберегающие технологии в своей продукции (солнечные элементы в качестве жалюзи или межэтажных заполнений) и представляют осуществленные проекты новых зданий с минимальным расходом энергии на их эксплуатацию.

В этот же период ужесточились наказания за нерациональное энергопотребление и увеличились поощрения за рациональное.

Пятый этап или энергосбережение в наши дни

Применительно к странам Западной Европы пятый период характеризуется тем, что только в 2009 г. реально начала действовать «Программа 20-20-20″, которая была принята Европейским Парламентом ещё 17 декабря 2008г. Свою лепту также внесли события, случившиеся после аварии на АЭС «Фукусима-1″ в Японии в марте 2011г.

Зарождение энергосбережения: энергия ветра и воды вместо физического труда. Получение воды и холода из вихревых потоков на Великом шелковом пути. Ветряные и водяные мельницы. Немецкие энергосберегающие дома "Фахверк". Современная история энергосбережения.
Краткое сожержание материала:

Содержание

Введение

Энергосбережение - это реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на рациональное использование топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосберегающие меры оказывают положительный эффект в экономических и экологических аспектах развития. Энергосбережение - важная задача по сохранению природных ресурсов. В настоящее время, понятие "энергосбережение" имеет научный статус, в этой области проводится множество исследований. В настоящей работе приведена история развития энергосбережения с её зарождения и до наших дней.

1. Зарождение энергосбережения

1.1 Использование энергии ветра и воды вместо физического труда

Первобытная эпоха и Древний мир характеризовались преобладанием физического труда. Но уже в эпоху Античности произведено крупное открытие в области энергосбережения, которое можно отнести к использованию альтернативных источников энергии - использование энергии воды и ветра.

Водяные мельницы известны в Римской империи со II века до н.э., описаны Витрувием, но широкое применение получат в Средневековье.

1.2 Получение воды и холода из вихревых потоков на Великом шёлковом пути

Впервые о вихревых потоках упоминается в Коране [3: 113 (117)], в переводе И.Ю. Крачковского (1963): "То, что они тратят… подобно вихрю, в котором холод: он поразил посев людей…". Т.е. древний литературный памятник бесстрастно зафиксировал то, что за полторы тысячи лет до открытия французского инженера Ж. Ранке люди знали, что в центре вихревого потока температура газа может упасть до степени замораживания.

Наглядным примером способности инженеров древности использовать обнаруженные и наблюдаемые природные эффекты является Великий шёлковый путь. Одним из его главных достоинств были колодцы. В целях увеличения, провозной способности караванов, инженеры сделали всё, чтобы вьючные животные не тащили на себе огромные запасы питьевой воды необходимые каравану, кроме определённого потребного минимума на один переход. Вдоль пути на расстоянии в 12-15 км друг от друга были созданы колодцы, в каждом из которых имелась вода, в достаточных количествах, чтобы напоить караван в 150-200 верблюдов.

В таком колодце чистая вода добывалась непосредственно из атмосферного воздуха. Разумеется, процентное содержание водяных паров в пустынном воздухе крайне незначительно (меньше 0,01% удельного объёма). Но благодаря конструкции колодца через его объём "прокачивался" пустынный воздух тысячами кубометров в сутки и у каждого такого кубометра отнималась практически вся масса воды, содержащаяся в нём. Древние инженеры использовали вихревой эффект. Сам колодец был наполовину своей высоты вкопан в грунт (см. рис.1).

энергосбережение ветряная водяная мельница

Рис.1 - Реконструкция колодцев Великого шёлкового пути

Путешественники спускались за водой по лестницам на отмостки, и черпали воду. В центре углубления для скопившейся воды возвышалась аккуратно выложенная высоким конусом груда камней, выполнявших функцию конденсатора. Арабы свидетельствуют, что скопившаяся вода и воздух на уровне отмостков, были на удивление холодными, хотя снаружи колодца стояла убийственная жара. Нижняя тыльная часть камней в груде была влажной, а на ощупь камни были холодными.

К сожалению, скупость в описании конусного и шатрового свода колодца не дает чёткого представления о конструктивных особенностях. Недостаточность информации приходится возмещать умозрительными построениями. Стоит только обратить внимание на лёгкое удивление арабов: керамическая облицовка и в те времена была недешёвым материалом, но строители колодцев не считались с затратами и каждый колодец имел такое перекрытие. А ведь это делалось не просто так, поскольку материалам из глины можно было придать любую необходимую форму, затем отжечь и получить готовую деталь, способную работать в самых тяжёлых климатических условиях долгие годы.

В конусном или шатровом своде колодца были выполнены радиальные каналы, прикрытые керамической облицовкой, или сама керамическая облицовка представляла собой набор деталей с уже готовыми сечениями радиальных каналов. Нагреваясь под лучами солнца, облицовка передавала часть тепла воздуху в канале. Возникало конвективное течение нагретого воздуха по каналу. В центральную часть свода вбрасывались струи нагретого воздуха. Возникает вопрос, каким образом появлялось вихревое движение внутри здания колодца. Самое первое предположение, что ось каналов не совпадала с радиальным направлением. Имелся небольшой угол между осью канала и радиусом свода, то есть, струи были тангенциальными (рис.2).

Рис.2 - Накопление воды в колодце

Строители использовали очень малые углы тангенциальности - не более 5є. Угловая величина в 5є довольно незначительна, невооружённым глазом её порой и не разглядеть. Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день.

2. Энергосбережение в эпоху средневековья и нового времени

В эпоху Средневековья и Нового времени наступил период коренного преобразования практически во всех сферах, связанных с физическим трудом. Приобрели массовую популярность ветряные и водяные мельницы с последующей их модернизацией.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.

В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками. Широкое распространение получили в Средневековье, особенно при монастырях. Бенедикт Нурсийский предписывал каждому монастырю обзавестись водяной мельницей. В начале XVIII в. подобные устройства приводили в движение ткацкие станки на текстильных фабриках.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, стимулируя технический прогресс и конкуренцию. Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей в XIX веке.

2.2 Немецкие энергосберегающие дома "фахверк"

В Германии дома с деревянным прочным "скелетом" строили еще с XII века, и немецкое название "фахверк" вместе с технологией распространилось по всей Европе. В Британии и Голландии фахверковые дома стали даже популярней, чем в Германии. Ограждающие конструкции домов "Фахверк" имели неоспоримое преимущество по теплоизоляции, по сравнению с избами, срубами, лачугами с соломенной крышей.

3. Современная история энергосбережения

Современную историю энергосбережения можно разбить на 5 этапов: 1965 г., 1973-1991 г. г., 1991-2003 г. г., 2003-2008 г. г.

Проблемы энергосбережения в России
Энергосбережение как энергетический ресурс; понятие, цели, принципы и задачи энергосбережения и повышения энергоэффективности. Проблемы, пути решения.

Основы энергосбережения
Изложены современная концепция, основные понятия и принципы эффективного энергоиспользования, рассматриваются механизмы и способы энергосбережения в у.

Режимы энергосбережения монитора
Принципы работы режима энергосбережения Stand-by, виды энергосберегающих режимов. Стандарт управления энергопотреблением мониторов. Режим энергосбереж.

Региональный вектор энергосбережения
Излагаются вопросы создания и функционирования региональных программ энергосбережения. Сделана попытка системного рассмотрения проблемной ситуации, во.

Проектная деятельность учащихся как средство формирования компетенций учащихся в области энергосбережения
Индивидуальная проектная деятельность, как эффективный способ развития творческих способностей учащихся средних и старших классов. Использование метод.

История развития энергосбережения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

1. Зарождение энергосбережения

1.1 Использование энергии ветра и воды вместо физического труда

Первобытная эпоха и Древний мир характеризовались преобладанием физического труда. Но уже в эпоху Античности произведено крупное открытие в области энергосбережения, которое можно отнести к использованию альтернативных источников энергии — использование энергии воды и ветра.

Водяные мельницы известны в Римской империи со II века до н.э., описаны Витрувием, но широкое применение получат в Средневековье.

1.2 Получение воды и холода из вихревых потоков на Великом шёлковом пути

Наглядным примером способности инженеров древности использовать обнаруженные и наблюдаемые природные эффекты является Великий шёлковый путь. Одним из его главных достоинств были колодцы. В целях увеличения, провозной способности караванов, инженеры сделали всё, чтобы вьючные животные не тащили на себе огромные запасы питьевой воды необходимые каравану, кроме определённого потребного минимума на один переход. Вдоль пути на расстоянии в 12−15 км друг от друга были созданы колодцы, в каждом из которых имелась вода, в достаточных количествах, чтобы напоить караван в 150−200 верблюдов.

энергосбережение ветряная водяная мельница Рис. 1 — Реконструкция колодцев Великого шёлкового пути Путешественники спускались за водой по лестницам на отмостки, и черпали воду. В центре углубления для скопившейся воды возвышалась аккуратно выложенная высоким конусом груда камней, выполнявших функцию конденсатора. Арабы свидетельствуют, что скопившаяся вода и воздух на уровне отмостков, были на удивление холодными, хотя снаружи колодца стояла убийственная жара. Нижняя тыльная часть камней в груде была влажной, а на ощупь камни были холодными.

Рис. 2 — Накопление воды в колодце Строители использовали очень малые углы тангенциальности — не более 5є. Угловая величина в 5є довольно незначительна, невооружённым глазом её порой и не разглядеть. Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день.

2. Энергосбережение в эпоху средневековья и нового времени

2.1 Развитие ветряных и водяных мельниц

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.

В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками. Широкое распространение получили в Средневековье, особенно при монастырях. Бенедикт Нурсийский предписывал каждому монастырю обзавестись водяной мельницей. В начале XVIII в. подобные устройства приводили в движение ткацкие станки на текстильных фабриках.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, стимулируя технический прогресс и конкуренцию. Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей в XIX веке.

3. Современная история энергосбережения

Современную историю энергосбережения можно разбить на 5 этапов: 1965 г., 1973;1991 г. г., 1991;2003 г. г., 2003;2008 г. г. и 2009 г. — по настоящее время. Рассмотрим подробнее каждый из них.

3.1 Первый этап или предпосылки для зарождения современной истории энергосбережения

Если не принимать в расчет попыток ограничения потребления энергии после Второй мировой войны, то первый, хоть и несовершенный закон закон Великобритании, регламентирующий теплотехнические характеристики ограждающих конструкций зданий был принят в 1965 году. Примерно в это же время в СССР на съездах КПСС обсуждалось о необходимости снижения удельных энергозатрат на единицу продукции, однако дельных мер предпринято не было ни у нас, ни в других странах.

3.2 Второй этап современной истории энергосбережения

1. разработке специальных программ по экономии ресурсов и энергии;

2. выделении громадных бюджетных средств на проведение научно-исследовательских и конструкторских разработок в области использования нетрадиционных источников энергии;

3. снижении энергопотребления в различных отраслях промышленности;

4. разработке законодательных инициатив, обеспечивающих снижение потребления энергетических ресурсов, что стало самым главным (как выяснилось позже) на этом этапе. Новые законы были, конечно, несовершенны и в дальнейшем не раз корректировались.

LBNL и некоторые специалисты Европы были причастны к самому прорывному достижению 70−80-х годов XX века в оконной отрасли — разработке магнетронного нанесения теплоотражающих покрытий на большеформатные листовые стекла, которые станут неотъемлемым элементом энергосберегающих светопрозрачных конструкций.

3.3 Третий этап современной истории энергосбережения

конгрессом США были выделены на обеспечение энергосбережения, значительное снижение энергопотребления несколько миллиардов долларов;

впервые был сделан упор на создание действенной системы субсидий и льгот для потребителей, выполняющих требования по энергосбережению, на законодательном уровне;

была запущена программа перспективных стандартов и других нормативов, направленных на экономию энергии во всех отраслях, включая, строительство и производство строительных материалов, основанная на стандартах производительности, ориентированных на экономию энергии;

были выделены очень большие средства на публичное продвижение программы энергосбережения и разъяснение ее целей потребителям;

были определены первоочередные цели, обеспечение которых было подготовлено в 80-е годы, и внедрение их могло бы быть достаточно быстрым. Среди них были в частности:

замена традиционных ламп накаливания на энергосберегающие;

замена традиционных окон на светопрозрачные конструкции со стеклопакетами с теплоотражающими стеклами;

внедрение новых типов холодильников с эффективными агрегатами;

было признано необходимым повсеместное внедрение маркировки энергосберегающей продукции, указывающей потребителю ее реальные характеристики и ожидаемый уровень экономии энергии;

были обозначены цели по разработке и строительству (с дальнейшим полномасштабным мониторингом результатов) пилотных проектов энергоэффективных зданий различного назначения в разных климатических регионах страны;

были выделены средства на создание компьютерных методов оценки характеристик и эффективности различных конструкций.

В 1995 г. был издан федеральным закон, в соответствии с которым новые здания должны строиться с удельным расходом энергии на отопление не выше 100 кВт час/м2/год, остальные затраты были ограничены еще на уровне 60 кВт час/м2год. Для существующих зданий был определен период в 7 лет, в течение которого они или должны быть доведены до установленного уровня энергозатрат, или должны быть снесены, в случае невозможности или нецелесообразности реконструкции. Если же положения упомянутого закона не будут выполнены, то собственнику в несколько раз увеличивали коммунальные платежи, налагали огромные штрафы, увеличивали обязательные страховочные взносы, снижали залоговую стоимость и т. д.

теплоизоляция перекрытий, стен и кровли (от 2 до 5 баллов);

наличие тепловых мостиков в конструкции здания (от 0 до 4 баллов);

тип оконных конструкций (от 1 до 3 баллов);

системы вентиляции (от 1 до 4 баллов);

системы отопления и горячего водоснабжения (от 1 до 6 баллов).

В документе приведены указания по балльной оценке различных технических решений. Дополнительно учитываются также местоположение и ориентация здания по приведенной в указанных Технических рекомендациях методике. Только если в сумме набираются 20 баллов, то проект может быть утвержден. В указанном документе все требования представлены достаточно наглядно и обеспечивают использование эффективных конструкций с гарантированным выполнением требований по экономии энергии. Т. е. можно применять дорогие и очень эффективные окна, можешь сэкономить, например, на теплоизоляции перекрытий. И нет никакой поэлементной догмы, что демонстрирует справедливый и грамотный подход к проектированию энергоэффективных зданий не только для Европы, но и РФ, что также позволяет частично снизить коррупцию в строительной сфере.

В оконной отрасли на этом этапе произошло следующее:

современные светопрозрачные конструкции стали необходимым атрибутом при строительстве и реконструкции;

практически во всех развитых странах, кроме государств с жарким климатом (Испании, Италии), окна из ПВХ-профиля со стеклопакетами стали преобладающей на рынке продукцией. Особенно, когда в ПВХ профилях были заменены свинцовые добавки на более экологичные;

в этот период современные оконные технологии пришли и утвердились в РФ и в Китае, а к концу его по объему производства светопрозрачных конструкций Китай вышел на первую, а РФ — на третью позицию в мире;

вернулись и стали активно развиваться проекты зданий с максимальным использованием естественного освещения и активной солнцезащиты, что позволяет снизить в значительной степени нагрузки на системы отопления и кондиционирования воздуха в зданиях различного назначения;

активизировались попытки совмещения фасадных конструкций зданий с солнечными элементами для выработки дополнительной энергии, используемой в дальнейшем для внутреннего и внешнего электроснабжения;

были практически решены проблемы вентиляции помещений, которые возникали в зданиях различного назначения при их оборудовании современными, как правило, герметичными окнами.

3.4 Четвёртый этап современной истории энергосбережения

3.5 Пятый этап или энергосбережение в наши дни

1. X.Б. Умяров. Великий шёлковый путь: вихри в колодцах // Техника молодежи. — 2008. — № 8 — с. 20−23.

4. А. В. Спиридонов . Что немцу хорошо, то русскому — лень? // Строительный эксперт. — 2011. — № 09−10.

Уровень нашей жизни и комфорта сегодня обеспечивается за счет потребления топлива (нефть, газ, уголь), тепловой и электрической энергии.

Электрическая энергия.

Середина XVII века, 1663 г. Изобретен электростатический генератор.

Немецкий инженер, физик Отто фон Герике изобрел один из первых электростатических генераторов, производящий электричество трением – шар из серы, натираемый руками. Он же обнаружил свойство электрического отталкивания однополярно заряженных элементов.

Вторая половина XVIII века, 1785 г. Открыт основной закон электростатики.

Французский военный инженер и ученый-физик Шарль Огюстен де Кулон в своих статьях сформировал закон взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов (закон Кулона), а также закономерность распределения электрических зарядов на поверхности проводника.

Начало XIX века, 1800 г. Создан первый источник электрического тока.

Начало XIX века, 1831 г. Изобретены трансформатор и генератор.

Английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле Майкл Фарадей, экспериментально открыл явление электромагнитной индукции – возникновение электрического тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Им изобретены первые электрические машины – трансформатор и электрогенератор (динамо-машина).

Начало XIX века, 1834 г. Электродвигатель.

Русский физик Борис Якоби создает первый в мире двигатель с непосредственным вращением рабочего вала. До изобретения Якоби существовали электротехнические устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря, которые в последствии не нашли широкого применения.

Конец XIX века, 1870 г. Начало промышленной генерации.

Бельгийский изобретатель Зеноб Теофил Грамм изобрел, названную его именем систему обмотки якорей динамоэлектрических машин, давшую впервые возможность промышленным образом добывать электрический ток. В 1878 году впервые машины Грамма были применены для освещения улиц Парижа. Машины приводились в движение паровыми двигателями.

Конец XIX века, 1879 г. Холодильник.

Немецкий аристократ Карл фон Линде изобрел устройство с компрессором, благодаря которому, впервые появилась возможность производить лед в огромных количествах. Данные агрегаты были использованы на фабриках и хранилищах пищевых продуктов.

В 1926 г датский инженер Кристиан Стинструп представил миру бесшумный, безвредный и долговечный холодильник, предназначенный именно для дома.

Конец XIX века, 1883 г. Электрическая плита.

Канадский изобретатель Томас Ахерн, в Оттаве представил публике – как можно готовить пищу, используя свойства электрического тока. В 1908 г на рынок вышла первая электроплита под маркой AEG.

Конец XIX века, 1881 г. Первая электростанция.

Заработала первая в мире электростанция в Гадахминте (Англия), предназначенная для общественного пользования. Она же стала и первой в мире гидроэлектростанцией, так как генератор приводился во вращение водяной мельницей.

Конец XIX века, 1881 г. Первый трамвай.

Изобретатель Федор Пироцкий (Санкт-Петербург) и Вернер фон Сименс (Берлин), создали первый в мире пассажирский электрический трамвай. В это же время, компанией Сименс, была построена первая трамвайная линия между Берлином и Хильтерфельдом.

В 1892 г первым в Российской империи, электрическим трамвай появился в Киеве.

Конец XIX века, 1874 г. Лампа накаливания.

Первым массовым потребителем электрической энергии явилась система электрического освещения с лампами накаливания, у которых несколько изобретателей. Англичанин Деладью – 1809 г.

Русский инженер электротехник Александр Лодыгин – 1874 г. Он же первым предложил использовать в лампах вольфрамовую нить накаливания в форме спирали и откачивать из лампы воздух для увеличения их срока службы.

Томас Эдисон – 1880 г. Он же изобрел патрон, цоколь для ламп и выключатель.

Начало XX века. Электрический утюг.

Конец XIX века. Асинхронный электродвигатель.

1885 г, впервые реализован Галилео Феррарисом в Италии. Годом позже русский электромеханик Михаил Доливо-Добровольский создал индукционный мотор с короткозамкнутым ротором. Именно эти машины составляют большую часть электрических машин. Они используются как электродвигатели, в которых электрическая энергия преобразуется в механическую.

Конец XIX века. Электросчетчик.

Конец XIX, начало ХХ века. Стиральная машина.

Первые стиральные машины представляли собой деревянный ящик с подвижной рамой. Первая стиральная машина была запущена в серийное производство англичанином Уильямом Блэкстоуном в 1874 г, и имела ручной привод. Современные стиральные машины с электрическим приводом появились в 1908 г. 1949 г в США появилась первая стиральная машина автомат.

Начало ХХ века. Люминесцентная лампа.

Середина ХХ века. Атомная электростанция.

Первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена в СССР (г. Обнинск) в 1954 г. 1956 г в Колдер-Холле (Великобритания) введена в эксплуатацию АЭС промышленного назначения, мощностью 46 МВт.

Конец XIX века, телевизор.

1953 г а США было начато первое в мире цветное телевидение.

Середина ХХ века. Светодиод.

Вторая половина ХХ века. Персональный компьютер.

Тепловая энергия.

Вторая половина XVIII века. Паровая машина.

Пуск первой паровой машины, созданной, русским изобретателем Иваном Ползуновым был произведен в средине XVIII века. Три месяца машина успешно . проработала. Но после смерти Ползунова не нашлось в Росси людей, чтобы поддержать его идею.

В 1794 г на прядильной фабрике в Манчестере появилась двухцилиндровая паровая машина, воспроизводящая изобретение Ползунова. Создателем ее был Фальк, видевший машину Ползунова и описавший ее в печати. Машина построенная Фальком по проекту Ползунова работала более 30 лет.

Вторая половина XVIII века. Предложена молекулярно-кинетическая теория тепла.

В середине XVIII века в европейской науке господствовала теория теплорода, впервые выдвинутая Робертом Бойлером. В основе этой теории лежало представление о некой огненной материи, посредством которой распространяется и передается тепло, а также огонь.

Вторая половина XVIII века. 1831 г. Водяная система отопления высокого давления.

Англичанином Перкинсом была изобретена и запатентована водяная система отопления высокого давления. Система Перкинса состояла из кольцевого трубопровода, в одной части которого он был согнут в змеевик и помещен в огневую топку, а в других частях этот же трубопровод был тоже согнут в змеевики и служил теплоотдающими нагревательными приборами, расположенными в отапливаемых помещениях выше топки. Устройство Перкинса было настолько хорошо продумано автором в конструктивном отношении, что в течение более полувека почти, что нечего было улучшать в этой системе.

Середина XIХ века. Первый закон термодинамики.

Первое начало термодинамики – один из трех основных законов термодинамики представлял собой закон сохранения энергии для термодинамических систем. Первое начало термодинамики сформулировано в середине XIХ века в результате работ немецкого ученого Роберта Мейера, английского физика Джеймса Джоуля, немецкого физика Германа Гельмгольца. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу, только за счет своей внутренней энергии или за счет каких-либо внешних источников энергии.

Середина XIХ века. Второй закон термодинамики.

Рудольф Клаузиус и Уильям Томпсон в начале 50-х годов XIХ века сформулировали второе начало термодинамики, утверждающее невозможность самовольного перехода теплоты от менее нагретого тела к более нагретому (Клаузиус 1850 г) и невозможность полного преобразования теплоты в работу (Томпсон 1851 г). Клаузиус ввел в термодинамику важнейшее понятие внутренней энергии и энтропии.

Конец XIХ века, начало ХХ века. Радиаторы отопления.

Конец XIХ века, начало ХХ века. Центральная система отопления и тепловые магистрали.

Первая тепловая система отопления (паром высокого давления) возникла в 1818 г в Англии для отопления нескольких оранжерей.

1878 г в г. Локпорт США возникла первая районная теплоцентраль городского масштаба, снабжающая подземными трубопроводами своих абонентов паром.

В СССР первый городской теплопровод был проложен в Ленинграде в 1924г.

Конец XIХ века, начало ХХ века. Третий закон термодинамики.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста) – физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю. Различные формулировки третьего начала термодинамики, позволившие рассчитывать абсолютное значение энтропии вещества, предложили Вальтер Нернст (1906) и развил его взгляды Макс Планк (1911).

Зеленая энергия.

Конец XIX века, начало XX века, 1841 г, 1910г. Электромобиль.

Первый электромобиль был создан в виде тележки с электромотором и появился раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Основоположником и создателем электромобиля был Томас Эдисон – американский изобретатель и предприниматель, организатор и руководитель первой американской промышленно-исследовательской лаборатории (1872, Менло-Парк).

В начале ХХ века широкое распространение получили электромобили наряду с автомобилями с паровой машиной. В это же время, значительное распространение получили также грузовые электромобили и электрические омнибусы (электробусы).

Середина XIX века, 1855 г. Тепловой насос.

Выдающимся британским инженером и физиком Уильямом Томсоном разработана концепция тепловых насосов и детализированного австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером, которого и считают изобретателем теплового насоса. Он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году. Однако, практическое применение тепловые насосы получили в 40-х годах ХХ века изобретателем-энтузиастом Робертом Вебером, который приспособил его для получения тепла и горячей воды в своем доме.

Конец XIX века, начало ХХ века. Ветрогенератор.

Использование энергии ветра известно давно. Ветряные мельницы использовали для размола зерна в Персии уже в 200 г до н.э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.

Ветряные мельницы, производящие электричество были изобретены в 19-м веке в Дании. Там в 1890 г была построена первая в мире ветроэлектростанция, а к 1908 г насчитывалось уже 72 станции, мощностью от 5 кВт до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни до 24 м и четырехлопастные роторы, диаметром 23 м. Одной из первых в СССР, была построена ветроэлектростанция с горизонтальной осью, мощностью 100 кВт, в Ялте, в 1931 г.

Середина ХХ века. Солнечный коллектор.

Первый солнечный водонагреватель был создан в 1767 г швейцарским ботаником Орасом Бенедиктом де Соссюром и по своей мощности позволял приготовить суп. Современный тип водонагревателей – солнечный коллектор – был создан в 1953 году в Израиле, инженером Леви Иссаром, и усовершенствован Цви Таваром в 1955г.

Середина ХХ века. Солнечная батарея.

Анализ развития следующих событий привел меня к следующим выводам. При переходе из 19-го в 20-е столетие ученые, философы и экспериментаторы уже предвидели, что к концу 20-го века энергопотребление будет весьма высоким, что приведет к ухудшению экологической ситуации на нашей планете. Именно поэтому, появились разработки оборудования по использованию альтернативных и возобновляемых источников энергии, энергии ветра и солнца.

Итак, что же мы выяснили сегодня, листая страницы истории энергосбережения? Что нам готовит будущее в части использования первичных источников энергии и среды обитания человека?

Человеческий гений практически за 50 с небольшим, лет (1850 – 1907) совершил невероятный рывок, выполнив все открытия в электротехнике и термодинамике. Развитие технической мысли позволило выйти человеку на новый уровень жизни, за счет использования энергии значительно сократить затраты физического труда.

Мы не представляем себя сейчас без того технического оснащения, которым пользуемся, будь то производство, средства передвижения, информация или быт. За счет технической оснащенности мы практически преобразили природу нашей земли, и наши дальнейшие действия направлены на увеличение использования энергии.

Поскольку запасы первичного топлива ограничены (запасы природного газа, нефти и угля остались на 20-40 лет), необходимость их резкого снижения потребления очевидно. И первой мерой, которой необходимо воспользоваться – это энергосбережение, и в промышленном секторе, и в быту. Направление энергосбережение должно преобладать в нашей повседневной деятельности от мала, до велика. Сокращение потребления энергии позволит стабилизировать ситуацию по ухудшению состояния экологической среды.

Исторические события в части открытий по использованию возобновляемых источников энергии дают нам верный ориентир в направлении развития технического прогресса и заботы об окружающей среде.

Неиссякаемая энергия солнца и ветра, энергия земли и океана, позволит нам в будущем преобразить природу и значительно улучшить качество нашей жизни. Вот уж поистине верно, – нам в настоящем надо знать прошлое, чтобы жить в будущем.

Читайте также: