تحول المحركات الكهربائية الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. تتكون المحركات الكهربائية من موتور كهربائي، نظام تحكم، ونظام نقل، مثل علبة المسننات التي تنقل الطاقة الميكانيكية للمحرك الكهربائي إلى آلة العمل.

تُستخدم المحركات الكهربائية في المضخات، ضواغط التبريد، المراوح والضواغط بالإضافة لمعدات معالجة وتسليم المواد.

في قطاعات البناء، الصناعة، النقل والزراعة تمثل المحركات الكهربائية ٥٣٪ من الاستهلاك النهائي العالمي للكهرباء وأكثر من ٧٠٪  من الاستهلاك الإجمالي للكهرباء الصناعية.

تشير التقديرات إلى أن إنجاز تحسينات لكفاءة الطاقة يمكن أن يقلل الطلب العالمي على الكهرباء للمحركات الكهربائية بنسبة تتراوح بين ٢٠٪ إلى ٤٠٪ بحلول عام ٢٠٤٠ مقارنة بعام ٢٠١٤.

يعتبر شراء آلات جديدة واستبدال الآلات القديمة بآلات أكثر كفاءة فرصة رائعة لتحقيق وفورات اقتصادية.

تكاليف دورة حياة المحركات الكهربائية بمعدل٣٠٠٠ ساعة تشغيل سنوية على مدار سبع سنوات من الخدمة.

تنتج  ٩٥٪ من التكاليف من الكهرباء المستخدمة.

تكمن أكبر إمكانات التوفير في تطوير الأنظمة الميكانيكية، تليها أجهزة مستهلك أكثر كفاءة، وتركيب محركات متغيرة السرعة، واعتماد استخدام أدواتالتحكم الإلكترونية في السرعة واستخدام محركات عالية الكفاءة.

مجالات التوفير المُحتملة فيما يتعلق بالمحركات الكهربائية

يمكن تحقيق وفورات عالية في الطاقة في نطاق الحمل الجزئي للمحركات الكهربائية ، كما هو موضح في هذا المثال لمضخة تعمل بالكهرباء.

يمكن إنجاز توفير الطاقة من خلال تطوير عمليات الإنتاج كذلك بإزالة الخطوات كثيفة الاستهلاك للطاقة وبواسطة تحسين التحكم التشغيلي.

غالبا ما تكون فترات الاسترداد للاستثمارات في إجراءات كفاءة الطاقة المتعلقة بالمحركات الكهربائية بضع سنوات فقط.

 

إذا كانت المعدات في المكتب تنتج حرارة، فسيتعين على أي نظام تكييف هواء في المكتب التعامل مع الحرارة الإضافية كذلك.

 أجهزة الكمبيوتر وغيرها من معدات تكنولوجيا المعلومات تنتج حتماً بعض الحرارة، بمقدار يعتمد على  مدى كفاءتها وحجمها.

يجب وضع المعدات الأكبر حجماً، مثل الخوادم، في غرف منفصلة لا تتطلب تبريداً إضافياً بتكييف الهواء..

ملصق كفاءة الطاقة الأوروبي للشاشة الالكترونية. الدول الأخرى لديها ملصقات مشابهة

أجهزة الكومبيوتر وتوفير الطاقة
تستخدم أجهزة الكومبيوتر المحمول والأجهزة اللوحية طاقة أقل من أجهزة سطح المكتب
تُعتبر ملصقات كفاءة الطاقة ونسبها مصدر غني للمعلومات. تستهلك أجهزة الكمبيوتر المُميزة بعلامة نجمة الطاقة طاقة أقل بمقدار ٣٠- ٦٥ ٪ .
يجب أن تُضبط الشاشات كي تتوقف عن العمل بعد ١٥ دقيقة من عدم الاستعمال
يجب إيقاف تشغيل أجهزة الكمبيوتر والشاشات إذا كانت لن تستخدم ضمن الساعتين القادمتين
يجب إطفاء المعدات في فترات الليل ونهاية الأسبوع
يجب ألا تكون المعدات الأكثر إنتاجاً للحرارة مثل السيرفرات في مكاتب مكيفة، لأن هذا يعني عمل إضافي لمكيفات الهواء
يجب أن توضع المعدات الأكثر إنتاجاً للحرارة مثل السيرفرات في غرف منفصلة لاتحتاج تبريد إضافي

إرشادات توفير الطاقة لأجهزة الكومبيوتر والسيرفرات في المكاتب

لايعتبر استخدام الكهرباء، بما في ذلك الكهرباء التي يتم توليدها من الطاقة الشمسية لتسخين المياه موفراً للطاقة، لذلك هو تكلفة غير ضرورية.

تُعتبر أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية (التكنولوجيا الحرارية الشمسية) بديل جيد.

تُستخدم الأنظمة الحرارية الشمسية لتسخين المياه للمنازل ولمُستهلكي المياه الساخنة على نطاق أكبر مثل الفنادق والمشافي.

الفئات الرئيسية للمجمعات الشمسية المستخدمة هي:

  • مجمعات الألواح المسطحة.
  • الأنابيب المفرغة (وهذه أكثر كفاءة وتحتاج سطح منزل أقل، لكنها عموماً أكثر كلفة).
Picture10
Solar-water-heating
Valentin Software

نظام تسخين مياه شمسي منزلي يستخدم مجمعات الأنابيب المفرغة. تُسخن المياه خلال اليوم وتُخزن في الخزان

نظام تسخين مياه شمسي كبير يستخدم مجمعات أنبوب مفرغة

يمكن أيضاً استخدام التكنولوجيا الحرارية الشمسية لتأمين حرارة المعالجة للصناعة، والحرارة لمحطات الطاقة الشمسية المولدة للكهرباء ، والتبريد لأنظمةتكييف الهواء بالامتصاص الكبيرة والتبريد للتطبيقات الصناعية والزراعية.

تشير أنظمة التبريد السلبي إلى مواصفات البناء التي تمنع الحرارة من الدخول للمبنى (منع اكتساب الحرارة) أو لإزالة الحرارة من بناء (تبريد طبيعي).

يجب أن تصمم وتبنى الأبنية الجديدة في هذه الطريقة لتخفيض مقدار الطاقة المطلوبة لتبريد البناء.

يمكن أيضاً تحسين المباني التي يتم تجديدها، على سبيل المثال، عن طريق تركيب عزل داخلي أو خارجي.

غالبا ما تحتوي المباني التقليدية في المناخات الحارة، التي تم بناؤها قبل أن يصبح تكييف الهواء متاحاً على نطاق واسع، على العديد من ميزات التبريد السلبي مثل جدران العزل السميكة أو نافورة الفناء التي توفر التبريد التبخيري.

تشمل عناصر التبريد السلبي:

  • جدران سميكة لتأمين عزل حراري.
  • أسقف مع عزل حراري.
  • عزل حراري داخلي أو خارجي (يمكن تحقيق انخفاض في حمل التبريد بمقدار ١٠- ٣٠ ٪ في المباني التني تم تجديدها).
  • نوافذ بارزة (في تجويف الجدار) لمنع دخول أشعة الشمس مباشرة.
  • نوافذ بزجاج عاكس للحرارة.
  • استعمال الظل.
  • ظل المبنى، شكل المبنى واتجاهه وتخطيطه.
  • التهوية الليلية: السماح بدخول الهواء البارد للمبنى ليلاً.
  • الاقتران بالأرض: استعمال الأرض كمصدر تبريد.
  • المشتتات الحرارية: مثل أحواض السقف أو الأكياس المغلقة المملوءة بالماء.
  • ميزات التبريد التبخيري مثل النوافير.
  • أرضيات مصنوعة من البلاط.
  • استعمال دهان بلون أبيض ( يمكن أن يعكس ٩٨٪ من أشعة الشمس).
Picture5

. مصادر الربح الحراري في منزل

Picture6

التبريد التبخيري الذي توفره نافورة الفناء.

يمكن أن يمنع شكل البناء وتصميمه الربح الحراري.

ستكون التقنيات والمواد المستخدمة خاصة بالموقع.

هناك الكثير من البدائل لتكييف الهواء التقليدي الانضغاطي القائم على المبردات التي تستهلك كهرباء/ طاقة أقل لكل وحدة من طاقة التبريد المنتجة.

المبردات النبخيرية: تتكون المبردات التبخيرية من مروحة وبعض المواد المبللة بالماء. يمر الهواء الذي تحركه المروحة عبر المادة المبللة بالماء ويتم تبريده بواسطة الماء قبل أن يتم ضخه مجدداً لداخل الغرفة أو المبنى.

تعمل المبردات التبخيرية بشكل أفضل في المناخات الجافة الحارة (عندما تكون رطوبة الهواء منخفضة).

تتوفر كلاً من الأنظمة المركزية ووحدات الغرف الفردية.

تعتمد قوة تأثير التبريد الذي توفره المبردات التبخيرية على درجة الحرارة والرطوبة  النسبية. على سبيل المثال:

درجة حرارة الهواء الخارجي ٣٢ درجة مئوية + رطوبة نسبية ١٥٪               درجة حرارة الهواء الداخلي ١٦ درجة مئوية.

درجة حرارة الهواء الخارجي ٣٢ درجة مئوية + رطوبة نسبية ٥٠٪               درجة حرارة الهواء الداخلي ٢٤ درجة مئوية.

درجة حرارة الهواء الخارجي ٤٠ درجة مئوية + رطوبة نس

رسم تخطيطي لبرج رياح فارسي قديم وقناة، استخدمت للتبريد التبخيري للمباني. يتم سحب الهواء إلى النفق على مساحة ما ويتم تبريده عن طريق ملامسة كلاً من جدران القناة الباردة/ الماء.

 التبريد الجيوحراري: (مضخات الحرارة الجوفية): تنقل الأنظمة الحرارة إلى الأرض أو إلى جسم الماء، إما مباشرة أو عبر مبادل حراري.وتسحبها من المبنى عبر تدوير الهواء أو بواسطة  شبكة من الأنابيب المدمجة في الأرضيات أو الجدران أو السقف (التبريد المُشع).

مثال على مضخة حرارة جوفية لتبريد مبنى

مبردات الامتصاص: يمكن أن توفر مبردات الامتصاص، سواء الامتصاص والامتصاص الكيميائي، والتي تستخدم ضاغط حراري بدلاً من الضاغط الميكانيكي حلاً  فعالاً إذا توفر مصدر للحرارة المهدورة.

يمكن تشغيلها أيضاً بواسطة نظام حراري شمسي يستخدم مجمعات شمسية بأنبوب مفرغ ويمكنها تزويد المبنى بالهواء البارد والماء البارد.

الأنظمة كبيرة وتتراوح استطاعتها  من ١٠ كيلوواط إلى ٥ ميغاواط .

يتم استخدام العديد من تقنيات التبريد: الامتصاص والامتصاص الكيميائي والتبريد المجفف والصلب والسائل

 

تُستخدم نسبة كفاءة الطاقة لمقارنة كفاءة أنظمة أو وحدات تكييف الهواء المختلفة.

يمكن الحصول على نسبة كفاءة الطاقة لنظام أو وحدة تكييف الهواء بقسمة استطاعتها التبريدية على قدرتها الكهربائية.

يمكن إيجاد كلا المقياسين علي ملصق الجهاز.

 .(BTU)تُقاس استطاعة التبريد بالوحدات الحرارية البريطانية

كلما زادت نسبة كفاءة الطاقة، كلما زادت الاستطاعة التبريدية التي ينتجها مكيف الهواء لكل واط من الكهرباء المستهلكة وزادت الكفاءة.

يجب الإشارة لنسبة كفاءة الطاقة في الملصق أو في أوراق البيانات للمعدة.

 إلى نسبة كفاءة الطاقة.(EER)يرمز

 القدرة الكهربائية لنظام أو وحدة التكييف بالواط ¸ نسبة كفاءة الطاقة = الاستطاعة التبريدية لنظام أو وحدة التكييف

تمت مقارنة وحدتي تكييف الهواء.

وحدة تبريد A   تمتلك معدل استطاعة تبريد   8.7  وتنتج 8.7 BTU  من استطاعة التبريد لكل واط من الكهرباء التي تستهلكها.

وحدة تبريد B   تمتلك معدل استطاعة تبريد   12  وتنتج 12 BTU   من استطاعة التبريد لكل واط من الكهرباء التي تستهلكها.

تستهلك الوحدة B   كهرباء أقل بمقدار 30 %  تقريباً من الوحدة A  ، وكلفة تشغيلها أقل بمقدار  30 %  .

التشغيل الصحيح والصيانة لأنظمة ووحدات تكييف الهواء تخفف الطاقة التي يستهلكانها.

إرشادات لتخفيض الطاقة التي تستهلكها أنظمة تكييف الهواء
برمجة منظمات درجة الحرارة بعناية والتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح
إطفاء وحدات تكييف الهواء عندما تكون الغرف غير مستعملة
إطفاء الأضوية والأجهزة الأخرى غير الضرورية لأنها تولد حرارة يتوجب على مكيف الهواء التخلص منها
تركيب مراوح في سقف المنزل. تقوم المراوح بتدوير الهواء بفعالية أكبر من مكيف الهواء نفسه. يجب أن تدور المراوح بعكس اتجاه دوران عقارب الساعة لتدفع الهواء نحو الأسفل.
قم بإغلاق وعزل أي نقطة يدخل فيها أي جزء من وحدة التكييف إلى المبنى.
يمكن أن تسمح النوافذ المغلقة بشكل سىء بدخول هواء حار أكثر مما تستطيع وحدة التكييف التعامل معه.

تأكد من نظافة وحدات تكييف النافذة، يجب تغيير فتحات التهوية وتنظيف الفلاتر باستمرار

تنظيف مجاري الهواء والقنوات والفلاتر في الأنظمة المركزية باستمرار
تجنب امتلاك معدة تولد الكثير من الحرارة في الغرف المكيفة
اترك الأبواب والنوافذ مغلقة لتجنب دخول الحرارة من الخارج للداخل
استخدام المراوح عندما يكون ذلك مناسباً

إرشادات لتخفيض الطاقة التي تستهلكها أنظمة تكييف الهواء
في بناء مكتبي كبير يمكن أن تقود هذه التدابير لتوفير كبير في الطاقة.

تستهلك  مكيفات الهواء الكثير من الطاقة. تبلغ تكلفة تشغيل نظام أو وحدة تكييف الهواء طوال فترة تشغيلها، أضعاف تكلفة الجهاز نفسه.

تستهلك مكيفات الهواء أكثر من 10٪ من إجمالي الكهرباء المنتجة عالميًا.

يٌقدر استهلاك الكهرباء لوحدة  تكييف بقدرة 2000 واط تعمل لمدة 6 ساعات 2000 واط × 6 ساعات ≈ 12000 واط في الساعة، أو 12 كيلو واط في الساعة.وعلى مدار أسبوع عمل، تكون المحصلة 12 كيلو واط في الساعة × 5 أيام ≈ 60 كيلو واط في الساعة.

تتضمن فرص توفير الطاقة المستخدمة للتبريد ما يلي:

  • تشغيل الأنظمة بكفاءة أكثر .
  • استخدام أنظمة أكثر كفاءة.
  • استخدام تقنيات تبريد بديلة.
  • التبريد السلبي للمباني.

تتيح الوحدات المنفصلة تحكمًا أفضل في درجة الحرارة في الغرف المستقلة، مما يقلل من إجمالي استهلاك الطاقة.

تعمل مكيفات الهواء العاكس – على عكس مكيفات الهواء التقليدية، من خلال تنظيم درجة الحرارة عن طريق التشغيل وإيقاف التشغيل – والعمل بسرعات متغيرة، باستخدام مقدار الطاقة المطلوب فقط للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة، وتستهلك طاقة أقل من الوحدات التقليدية. ومع ذلك، فإن تكاليف الاستثمار الأولية الخاصة بها تكون أعلى.

 تتوفر مكيفات الهواء الشمسية والتي تعمل إما جزئيًا أو كليًا بالطاقة الشمسية.

ينتج عن مراوح المكيفات تأثيرًا للتبريد الريحي وتستهلك مقدارًا بسيطًا فقط من طاقة مكيفات الهواء، ويجب استخدامها، إن أمكن ذلك.

في المباني الجديدة أو عند تنفيذ التجديدات، يمكن تقليل متطلبات تبريد المباني بشكل كبير من خلال استخدام تقنيات التبريد السلبي مثل العزل والتظليل والنوافذ ذات الزجاج العاكس للحرارة وغير ذلك من الميزات.

يمكن توفير مقدار كبير من الطاقة في المكاتب باستخدام معدات موفرة للطاقة.

من أول الأمور التي يجب القيام بها عند تقييم التدابير الممكنة لتوفير الطاقة في المكاتب هي تقييم أغراض استخدام الطاقة. سيكون كل مكتب مختلفًا عن الآخر.

تتوفر مقاييس التوصيل، حيث يمكن استخدامها لقياس استهلاك الطاقة للمعدات المختلفة، ويمكن الرجوع إلى الملصقات على المعدات.

يمكن أن تساعد التدابير التالية في تقليل استهلاك الطاقة في المكاتب:

  •  إجراء تقييم/تدقيق/فحص لاستخدام الطاقة.
  •  تركيب أنظمة ووحدات تكييف أكثر كفاءة.
  •  تركيب أدوات التحكم المناسبة في أنظمة تكييف الهواء (منظمات الحرارة).
  •  الصيانة الدورية لأنظمة تكييف الهواء.
  •  استخدام وحدات التكييف المنفصلة بدلًا من الأنظمة المركزية.
  • استخدام وسائل تكييف بديلة (مثل مبردات الهواء).
  •  استخدام مراوح (محمولة) كلما كان ذلك مناسبًا.
  •  استخدام إضاءة LED.
  • تركيب أجهزة استشعار الإضاءة للتحكم في الإضاءة.
  •  تنتج معدات تكنولوجيا المعلومات حرارة يجب التخلص منها بواسطة نظام التبريد: ضع في اعتبارك نقل المعدات إلى مواقع أكثر برودة، وحسب الضرورة.
  •  اختيار المعدات والأجهزة المكتبية ذات كفاءة الطاقة الأعلى واستخدامها، على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر التي تستهلك طاقة أقل (مثل، أجهزة الكمبيوتر المحمول والأجهزة اللوحية التي تستهلك طاقة أقل بكثير من أجهزة الكمبيوتر المكتبية).
  •  إيقاف تشغيل المعدات طوال فترة الليل أو خلال عطلات نهاية الأسبوع، إذا لم يكن ذلك ضروريًا (مثل آلات التصوير وماكينات البيع).
  •  تمكين أوضاع توفير الطاقة أو السكون/السبات على آلات التصوير والطابعات.
  •  توعية الموظفين حول الاستخدام الأمثل للطاقة.
  • بما في ذلك، تحديد المسؤولية عن إدارة الطاقة في الوصف الوظيفي.

تحسين كفاءة الطاقة في المكاتب يعني أنه بالإمكان تركيب نظام كهروضوئي أصغر، والذي يكون عادةً أقل سعرًا.

يمكن تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة في القطاع المنزلي.

فيما يلي بعض التدابير الشائعة التي يمكن أن تساهم في تقليل استهلاك الطاقة في المنزل:

  •  استخدام أجهزة موفرة للطاقة ومنخفضة الاستهلاك (ثلاجات، مجمدات، أجهزة تلفاز، أجهزة كمبيوتر، غسالات كهربائية، غسّالات صحون، إلخ).
  •  للتبريد في المساحات الداخلية:
    •  استخدام أنظمة ووحدات تكييف أكثر كفاءة.
    •  تحقيق تحكم أفضل في أنظمة ووحدات تكييف الهواء عن طريق تركيب أجهزة تحكم ومنظمات حرارة.
    •  استخدام وحدات تكييف منفصلة بدلاً من الأنظمة المركزية.
    •  استخدام وسائل تكييف بديلة منخفضة الاستهلاك (مثل مبردات الهواء).
    •  استخدام المراوح كلما كان ذلك مناسبًا.
  •  تحسين حالة قوام البناء (العزل) وتركيب زجاج جديد.
  • تسخين المياه بنظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية المنزلية بدلًا من الكهرباء أو الوقود الأحفوري.
  •  الطبخ بالغاز بدلًا من الكهرباء.
  •  تحسين أنظمة الإضاءة من خلال:
    •  تركيب مصابيح LED.
    •  تركيب أجهزة استشعار لأنظمة الإضاءة: مثل أجهزة الاستشعار التي تتحكم في مستويات الإضاءة، ومخفّتات الإضاءة، وأجهزة استشعار التواجد/الحركة.
  •  وضع الثلاجات في أماكن باردة، وليس بجوار الموقد أو أي مصدر آخر للحرارة.
  •  مراقبة استهلاك الطاقة من خلال مراقبة الشاشات التي توضح للسكان مقدار الطاقة المستخدمة ومحل استخدامها.

تتطلب القوانين في العديد من البلدان أن يكون للأجهزة المنزلية ملصقات توضح كفاءة استخدام الطاقة. يوضح هذا المثال ملصق الطاقة للثلاجة في دول الاتحاد الأوروبي. في ملصق التصنيف هذا، تُعتبر الفئة A هي الأكثر كفاءة. ومع ذلك، تذكر أن الثلاجة الكبيرة منخفضة الطاقة ذات التصنيف عالي الكفاءة يمكنها أن تستهلك طاقة أكثر من الثلاجة الأصغر منخفضة الكفاءة.

تحسين كفاءة الطاقة المنزلية يعني أنه بالإمكان تركيب نظام كهروضوئي أصغر، والذي يكون عادةً أقل سعرًا.