Показателем энергоэффективности является отношение количества полезной энергии на выходе системы ко всей полезной энергии на входе.

Энергоэффективность зависит также от соответствия каче­ства энергии качеству выполняемой работы.

Для выполнения различных видов работы может применяться энергия разного качества. Чтобы горел свет, работали электродви­гатели, электронные приборы, двигались автомобили и летали самолеты, требуется высококачественная концентрированная энер­гия. А для отопления жилых и других помещений можно ис­пользовать менее качественное низкотемпературное тепло (ме­нее 100 °С). Необходимость в высококачественной концентри­рованной энергии для поддержания жизнедеятельности городов и всего современного общества, потребует рано или поздно раз­работки способов концентрации энергии низкого качества.

Но, пока недостаточно разработаны технологии концентра­ции энергии, можно использовать и низкокачественную энергию для «низкокачественных» работ.

Пассивные системы могут улавливать первичную солнечную энер­гию, сохранять ее и использовать для обогрева зданий и нагре­вания воды без каких-либо дополнительных механизмов. Примером может служить хорошо изолированный герметичный дом с тройны­ми оконными рамами, обращенными к солнцу, и использование камня, цемента или воды в таких домах для накопления и затем медленной отдачи тепла. Специально спроектированные и устанав­ливаемые на крышах зданий коллекторы также могут концентриро­вать прямую солнечную энергию для нагревания воды и внутренних помещений. Особые солнечные аэотоэлементы могут непосредственно преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Коэаэфициенты полезного действия различных по качеству видов энергии могут резко различаться в зависимости от выполняемых работ.

Глава 3. Энергия в экосистемах

Сравним энергоэффективность обогрева хорошо изолированно­го дома за счет прямой солнечной энергии, поступающей через обращенные к солнцу окна, и энергоэффективность обогрева за счет электроэнергии, выработанной АЭС и поступающей к дому по линии электропередач и превращенной затем в низкотемпе­ратурное тепло (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Энергоэффективность обогрева дома за счет солнечной энергии и за счет электроэнергии АЭС (по Т. Миллеру, 1990, с изменениями)

Глава 3. Энергия в экосистемах

Анализ рис. 3.13 показывает, что чем больше ступеней в процессе преобразования энергии, тем больше ее превращается в бесполезное рассеянное тепло, тем меньше показатель эфаэектив-ности ее использования, т. е. практический коэффициент полез­ного действия.

Превращение высококачественной энергии, извлекаемой из ядерного топлива, в тепловую энергию с температурой в несколь­ко тысяч градусов и затем - в низкокачественное низкотемператур­ное тепло (на уровне 20 °С) для обогрева дома - чрезвычайно расточительный процесс. Использовать эту энергию для обогрева домов все равно, что стрелять из пушек по воробьям. Солнечная же энергия, поступающая естественным путем, может дать в дан­ном случае необходимое количество тепла без больших его по­терь в окружающую среду.

Прямая солнечная энергия - это один из наиболее эффектив­ных и дешевых способов отопления зданий, применяющийся тысяче­летиями.

Однако прямую солнечную энергию нельзя применять для получения высокотемпературного тепла для нужд промышленного производства и транспорта. Чтобы использовать солнечный свет для этих целей, его нужно сконцентрировать на гелиоустановках (гр. helios - солнце). В этом случае эффективность использования энергии будет очень низкой, так как, чтобы принять и сконцен­трировать в определенном месте слабый по интенсивности поток солнечной энергии, необходимо много денег и высококачествен­ной энергии топлива для добычи, обработки и перевозки мате­риалов, используемых для создания громадных антенн, фокуси­рующих зеркал, труб и прочего оборудования, не считая затрат интеллектуальной энергии на разработку проектов.

Эффективность использования того или иного энергоносите­ля для различных видов работ зависит также от его доступности и удаленности от потребителей. Так, использование нефти пока довольно рентабельно, так как в основном она поступает из богатых и легкодоступных месторождений (Саудовская Аравия и

Глава 3. Энергия в экосистемах

другие районы Среднего Востока). Когда эти источники истощат­ся, цены на нефть возрастут, так как ее придется добывать из менее богатых, глубоко залегающих месторождений или в суро­вых отдаленных районах (Арктика, Аляска, Северное море и др.). Потребуется гораздо больше денег и высококачественного топлива на ее добычу и доставку потребителям. Рентабельность использования такой энергии упадет.

На рис. 3.14 приведены коэффициенты рентабельности для различных видов энергии, используемых в разных целях.

Рис. 3.14. Коэффициенты рентабельности энергии при различных видах работ (по Т. Мил­леру, 1990, с изменениями)

Если бы специалистов попросили перечислить три устройства с наибольшими потерями энергии, они, вероятно, назвали бы

Глава 3. Энергия в экосистемах

следующие: 1) лампы накаливания (потери 95 %), 2) машину с двигателем внутреннего сгорания (теряется 90 %) и 3) АЭС, используемую для обогрева зданий и воды (теряется 90 %).