LED a ochrana podnebia
LED - malý krok pre nás, veľké opatrenie pre svetovú klímu
Globálny dopyt po energii neúprosne rastie. The Medzinárodná energetická agentúra IEA vo svojom výhľade na svetový energetický výhľad z roku 2014 predpovedá nárast o 37% do roku 2040 - v roku, v ktorom sa očakáva, že dopyt po fosílnych palivách, ako je ropa, plyn a uhlie, dosiahne najvyššiu úroveň.
Problém: žijeme si nad naše možnosti. Spotreba prírodných zdrojov pre Potraviny, bývanie, mobilita a spotreba prekročili od polovice 80. rokov 20. storočia biologickú kapacitu Zeme. Tridsať rokov teda podnikáme na úkor ďalších generácií. Ak by všetci ľudia mali taký chutný životný štýl ako v Európe, potrebovali by sme na to kapacitu 2,5 zeme. My ale mať iba túto jednu planétu a reálne sa to tak rýchlo nezmení. Odchod do vesmíru ešte dlho čaká.
Život potrebuje energiu
Vo fyzike je energia definovaná ako schopnosť vykonávať mechanické práce, vydávať teplo alebo vyžarovať svetlo. Vyskytuje sa vo veľmi rôznych formách, napríklad ako elektrická, tepelná, chemická alebo magnetická energia, svetelná energia alebo jadrová energia.
Energia určuje náš život. Nielenže technické zariadenia spotrebúvajú energiu, ale aj to je absolútne nevyhnutné pre biologický život. Fyzická jednotka energie, joule, sa preto nachádza na každom obale potraviny. Nahradila kalórie, ktoré sa stále používajú v každodennom živote. Dodávame telu potrebnú energiu prijímaním potravy.
Zákon zachovania energie vo fyzike hovorí, že v uzavretých systémoch sa energia nikdy nestráca. Ale ak je to tak, prečo vôbec hovoríme o spotrebe energie? Prečo sa musíme obávať o svoju energetickú bilanciu?
Energia sa mení, ale aj znehodnocuje
Energiu je možné prevádzať z jednej formy do druhej. To je v zásade dobrá vec, pretože nám umožňuje využívať slnečnú energiu z geologického praveku dnes. Pred miliónmi rokov tepelná energia slnka zmenila produkty rozkladu mŕtvych rastlín a živočíchov na uhlie, ropu, plyn a rašelinu. Skladujú slnečnú energiu v chemickej forme. V elektrárni sa chemická energia fosílnych materiálov premieňa späť na tepelnú energiu spaľovaním a nakoniec na elektrickú energiu pomocou generátora. So solárnym článkom, ktorý vyrába elektrinu z dnešného slnečného žiarenia bez fosílneho medziproduktu, je to jednoduchšie. Automobil s elektromotorom premieňa elektrinu na kinetickú energiu.
Ale nie všetky prevedené formy energie môžeme použiť my. Ak je vozidlo brzdené, kinetická energia, teda kinetická energia, sa vo veľkej miere premieňa na teplo - brzdy sa zahrejú. Ak auto namiesto brzdenia narazí do steny, zažívame deformačnú energiu. Energia sa tak znehodnocuje. Takzvaný proces výroby energie, alebo lepšie povedané premena energie, nefunguje úplne podľa želania. Uhoľná elektráreň má zvyčajne účinnosť iba 30 až 40%, ktorú je možné zvýšiť iba využitím odpadového tepla kombinovanou výrobou tepla a elektriny, ak sú v blízkosti elektrárne odberatelia diaľkového vykurovania a podľa sezóny. Plynové elektrárne pracujú efektívnejšie a tiež častejšie využívajú odpadové teplo.
Pozrime sa podrobnejšie na žiarovku z hľadiska úspory energie. Dúfajme, že ste sa nikdy nepokúšali zmerať množstvo tepla vyžarovaného žiarovkou dotykom na ňu. Určite si popálite prsty, pretože žiarovka vyžaruje 95% elektrickej energie, ktorú absorbuje ako teplo - teda žiarenie v infračervenom rozsahu. Iba 5% je viditeľné svetlo, ktoré vlastne chceme. K tomuto dôležitému aspektu sa v súvislosti s LED vrátime.
Účinnosť je teda skutočne veľkým problémom, pokiaľ ide o obmedzenie spotreby energie. Farebné energetické štítky sú iba začiatkom. Rámec upravuje smernica EÚ a Národný akčný plán energetickej efektívnosti (NAPE) v Nemecku poskytuje spoločnostiam vo všetkých odvetviach trhové stimuly investovať do elektrickej energie. Čím vyššie sú úspory, tým viac finančných prostriedkov plynie. Do roku 2018 KROK hore! K dispozícii je 300 miliónov eur, ktoré sa udeľujú v dvoch každoročných výberových konaniach.
Obnoviteľné energie sa stávajú číslom jedna vo výrobe elektriny
Obrovský význam elektrickej energie pre náš každodenný život tiež priamo súvisí s premenou rôznych foriem energie. Na jednej strane možno elektrickú energiu vyrobiť pomerne ľahko - aj keď, ako sme videli, často neúčinne - z iných foriem energie. Dôležitejšie je, že sa dá ľahko prepravovať a napríklad sa dá na mieste premeniť na svetlo, energiu a teplo. V posledných rokoch tiež významne pokročili možnosti skladovania elektrickej energie.
Najprv sa pozrime na pôvod elektrickej energie. Aj keď vieme, že zdroje sú obmedzené, fosílne palivá ropa, plyn a uhlie stále rastú. The Medzinárodná energetická agentúra IEA predpokladá v roku 2040 zvýšenie globálnej spotreby ropy na 104 miliónov barelov denne (!). A jadrová energia je tiež v zálohe. Štyri krajiny sú zodpovedné za celkový nárast o 60%: Čína, India, Severná Kórea a Rusko. Na prvý pohľad je jadrová energia šetrná k životnému prostrediu a šetrí zdroje. Tradične priateľská k jadru IEA tvrdí, že jadrová energia šetrí ľuďom štyri roky emisií CO2. Na druhej strane je otázka jadrových kontaminovaných lokalít a čo je dôležitejšie, základná ovládateľnosť technológie kontroverzná. Černobyľ a Fukushima nám ukázali, že následky mimoriadne nepravdepodobnej nehody sú nepredvídateľné. Takéto riziko, akokoľvek malé, nemôže byť prijaté zodpovednou energetickou politikou, najmä nie v husto obývaných oblastiach.
Dobrá správa z Svetový energetický výhľad: využitie regeneratívnych energií na výrobu elektriny je v zálohe. Najmä veterná energia, ale tiež vodná a solárna energia rýchlo rastú v energetickom mixe a do roku 2040 predbehnú uhlie ako najbežnejšie používaný zdroj energie. To sme už videli každá fosílna forma energie pochádza zo slnečnej energie. Je zrejmé, že priame použitie slnka je ekonomicky a ekologicky výhodnejšie ako obchádzka prostredníctvom spaľovania fosílií. Distribúcia a skladovanie elektriny zostáva výzvou. V Nemecku sa v súčasnosti diskutuje o SuedLink, ceste vysokého napätia, ktorá má prepravovať veternú energiu vyrobenú zo severu na juh.
Watt nemá nič spoločné s jasom
Elektrické motory, elektrické ohrievače, žiarovky a množstvo ďalších elektrických zariadení premieňajú elektrickú energiu na iné formy, ako je sila alebo rýchlosť, teplo a svetlo. Fyzikálne správnym spôsobom tu musíme hovoriť o elektrickej práci namiesto o energii. Známou jednotkou pre toto je watt. Ak chcete vedieť presne: jednotka energie, joule, nie je nič viac ako watt-sekunda. Jeden joule sa preto spotrebuje, ak sa na jednu sekundu vykoná jeden watt práce. Jedna kilowatthodina, ktorú poznáte z elektromera, zodpovedá 1 000 wattov x 3 600 sekúnd = 3,6 milióna joulov.
V prípade žiaroviek sa spotreba energie vo wattoch stanovila ako miera jasu - nesprávne, ako teraz vieme. 60-wattová žiarovka spotrebuje 60 watthodín alebo 216 kilojoulov za hodinu, ale ako sme videli vyššie, iba 5% alebo 3 watty z toho sa stanú viditeľným svetlom. 57 wattov je distribuovaných ako teplo v miestnosti, táto časť energie sa pre nás stratí. Udržateľnosť vyzerá inak, a práve preto sa vek žiarovky ukončil asi 140 rokov po Edisonovom patente. Pre porovnanie: svetelná účinnosť, teda pomer svetelného toku k spotrebe energie, je pri LED diódach zhruba sedemkrát vyššia. Pretože LED diódy sú menej teplé, riziko požiaru je tiež nižšie.
Udržateľnosť zabezpečuje budúcnosť
Vraciate sa domov neskoro z práce, máte hlad, ale zistíte, že vaša rodina si vašu večere nenechala pre vás. Skutočne nepríjemné, keď v dome už nie sú zásoby a obchody sú už zatvorené - a dokonca vážne hrozivé, keď viete, že obchody boli kúpené prázdne a už sa nebudú otvárať. Tento príklad presne popisuje spôsob, akým dnes narábame s biokapacitou nášho sveta. Aby sme zostali v obraze, naše vnúčatá nájdu prázdnu chladničku.
V Nemecku sú do atmosféry vháňané dva milióny ton CO2 poškodzujúceho klímu - každý deň. Štatisticky vzaté, každý Nemec naplní každý rok dva olympijské bazény skleníkovým plynom. Na viazanie jednej tony CO2 je potrebných osemdesiat dospelých stromov. Ak by sme chceli vyrovnať naše emisie CO2, naša krajina by bola čoskoro pralesom. Ak to však neurobíme, koncentrácia CO2 v atmosfére sa zvýši. Krátkovlnné lúče slnka prenikajú na zemský povrch, premieňajú sa na dlhovlnné žiarenie, ktoré už CO2 nedokáže vrátiť.
Globálne otepľovanie vedie k zvyšovaniu hladiny morí, topeniu ľadovcov, zmene vegetačných pásiem a častejším katastrofám ako sú búrky, záplavy a suchá. Aj keď budú klimatické zmeny spôsobené človekom prekryté dlhodobými prírodnými cyklami, žiaden seriózny vedec nepochybuje o priamych a nepriamych dopadoch na ľudské zdravie, poľnohospodárstvo a politiku. Dnes sa zaoberáme vojnovými utečencami - zajtra to budú environmentálni utečenci, ktorých z ich predchádzajúcich biotopov ženie vzostup mora alebo nedostatok vody. Ekonomické škody sa predpokladajú na úrovni 5 až 20% globálneho hrubého národného produktu. Dôsledky možno zhruba odhadnúť, ak sa pozriete na globálnu hospodársku krízu v 30. rokoch.
Je už neskoro robiť pokánie? Nie, tvrdia vedci, a svoje tvrdenie podložia počítačovými modelmi. Musíme však konať rýchlo a radikálne. Aby bolo možné obmedziť globálne otepľovanie na 2 ° C, tretina známych ložísk fosílnych palív by musela zostať tam, kde je - v zemi. V prípade uhlia zostalo nedotknutých dokonca 80%. Udržateľnosť v zmysle stability a prirodzenej regeneračnej schopnosti zemského systému ešte nebola dosiahnutá. Prinajmenšom však naša hospodárska činnosť v konečnom dôsledku neblokuje šance budúcich generácií na svet, v ktorom sa oplatí žiť.
LED diódy enormne znižujú ekologickú stopu
Niet pochýb o tom, že je potrebné masívne obmedziť hlad po energii, najmä v priemyselných a rozvíjajúcich sa krajinách, a premeniť výrobu elektriny na koncepty ohľaduplné k podnebiu. Niektoré žiarovky nahradené LED však môžu skutočne zachrániť svet?
Štúdie ukazujú, že dopady úspor nesprávne odhadujú aj veľkí spotrebitelia, ako sú mestá a obce. Po celom svete tvoria osvetľovacie aplikácie takmer 20% spotreby elektrickej energie, pričom najväčší podiel majú žiarovky, halogénové žiarovky a žiarivky, ktoré zahŕňajú aj takzvané úsporné žiarovky. Pre všetky tieto žiarovky sú k dispozícii alternatívy pripravené na trh, ktoré šetria až 90% energie.
Jong Kyu Kim a E. Fred Schubert, ktorí sa mnoho rokov zaoberajú výskumom v oblasti LED svetelnej techniky, uviedli v štúdii pre Optical Society of America OSA z roku 2008: postupná výmena konvenčných svetelných zdrojov za LED v priebehu desiatich rokov môže byť viac ako desať Gigatóny - 10 000 000 000 ton - Zabráňte emisiám uhlíka a ušetrite viac ako 1 bilión dolárov. Jeden bilión je číslo s dvanástimi nulami. Samotné Nemecko predpokladá, že vážne výpočty znížia emisie CO2 pôsobiace na klímu o 13 miliónov ton.
Zostaňme pri Konfuciusovi: Aj tá najdlhšia cesta sa začína prvým krokom. Stále vykurujete svoj byt žiarovkami, alebo už máte LED? Príspevok každého jednotlivca je dôležitý a môže pomôcť predchádzať klimatickej katastrofe.