ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ устойчивого ОБЩЕСТВА
ПО ИНИЦИАТИВЕ
ФОНДА УОЛДЕН 3
(WALDEN 3 FOUNDATION)
подготовлено
АСБ инженерный консалтинг
(ASB Ingenieurberatung)
Июль 2005
Андреас Блютке Джимми Уолтер
Директор Главный исполнительный директор и Президент
ASB Ingenieurberatung Walden 3 Foundation
++49-08857-698-883 офис ++43-1-537-124-872 офис
ablutke@t-online.de jwalter@jimmywalter.com
Содержание
0.0 Ограничение ответственности................................................................................ 3
1.0 Описание и использование модели........................................................................ 3
1.1 Введение................................................................................................................ 3
1.2 Вводные / Выходные факторы............................................................................ 5
1.3 Инструкции для пользователей........................................................................... 6
1.4 Управление утилизацией отходов...................................................................... 8
1.5 Организация сбора и удаления отходов............................................................. 9
1.5.1 Биогазовая установка / реактор....................................................................... 9
1.5.2 Плазменная газификация............................................................................... 10
1.5.3 Плазменная плавильная система................................................................... 11
1.6 Энергетический менеджмент............................................................................ 12
1.6.1 Газотурбинные установки комбинированного цикла (CCGT) и
комбинированные системы тепло-энергия.............................................................. 14
1.6.2 Система высокотемпературных топливных элементов (HTFC)................ 15
1.6.3 Солнечные энергосистемы............................................................................ 15
1.7 Транспортные системы....................................................................................... 16
1.8 Импорт / Экспорт................................................................................................ 18
2.0 Описание подсистем............................................................................................... 20
2.1 Домохозяйства и малые бизнесы....................................................................... 20
2.2 Солнечные установки......................................................................................... 20
2.3 Сельское хозяйство............................................................................................. 21
2.4 Лесное хозяйство................................................................................................. 22
2.5 Промышленность................................................................................................ 22
2.5.1 Производство пищевых продуктов...................................................... 22
2.5.2 Переработка древесины........................................................................ 23
2.5.3 Производство стали и консервирование.......................................... 24
2.5.4 Производство стекла и бутылок........................................................... 25
2.5.5 Производство алюминия....................................................................... 25
2.5.6 Цементный цех......................................................................................... 27
2.5.7 Цех по производству извести и строительство................................ 28
2.5.8 Производство и сборка........................................................................... 28
2.5.9 Текстильная промышленность.............................................................. 29
2.5.10 Производство солнечных систем......................................................... 29
2.5.11 Производство систем ветроэнергетики............................................. 30
3.0 Источники................................................................................................................ 31
4.0 Блок-схемы............................................................................................................... 34
4.1 Рис. 1: Обзор первого уровня........................................................................... 34
4.2 Рис. 2: Обзор второго уровня............................................................................. 34
4.3 Рис. 3: Подробный обзор.................................................................................... 34
4.4 Рис. 4: Модель жилищных единиц.................................................................... 34
4.5 Рис. 5: Концепция управления отходами / энергией...................................... 34
0.0 Ограничение ответственности
Информация, представленная в настоящем документе не является ничьей собственностью и основана на доступных публично данных. При отсутствии публично доступных данных, были использованы предположения для обеспечения функциональности разрабатываемой компьютерной модели. Такие предположения помечены в модели цветовым кодом.
Модель, разработанная в данном исследовании, имеет гипотетическую природу. Хотя добавление исправлений планируется по мере появления новых данных, точность содержания ограниченна, и модель не обязательно является полной, точной или актуальной. В наиболее полном объеме, который допускает законодательство, разработчик данной информации снимает с себя любую ответственность за убытки или потери, которые могут возникнуть в результате использования этой информации.
1.0 Описание и использование модели
Устойчивый образ жизни обязывает человеческую цивилизацию ценить, беречь и защищать свои естественные ресурсы на планете. Устойчивое развитие часто описывается как "развитие, которое отвечает потребностям настоящего поколения, не ставя под угрозу возможность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности". Природные ресурсы чистого воздуха, чистой воды, плодородных земель, ископаемого топлива, металлов и минералов могут казаться обильными, но в действительности мировой прирост населения и увеличенное использование и потребление ресурсов ведет к истощению многих важных для жизни ресурсов, как это теперь известно. Например, добыча, переработка и использование энергии – единственная основная причина загрязнения воздуха и воды, так же как и выбросы, которые могут привести к глобальному изменению климата [46].
Рассмотрение производства энергии в деталях показывает, что развитые страны в основном используют ископаемое топливо (уголь, нефть, и природный газ) и ядерное топливо для обогрева, охлаждения, производства и транспортировки. По мере того, как развивающиеся страны постепенно наращивают свою экономику и улучшают свои условия жизни, они вливаются в процесс быстро растущего мирового потребления энергии. Очевидно, что высокое потребление и зависимость от ископаемого топлива и ядерной энергии не являются устойчивыми при сегодняшних темпах расхода и будут еще менее устойчивыми по мере увеличения потребления в последующие годы.
Устойчивость и устойчивое городское существование в равной мере включают экологические, экономические и социальные аспекты, что также известно как "тройной ведущий фактор". Экологические цели включают максимизацию эффективности использования энергии, сохранение ресурсов, минимизацию загрязнения/ущерба для окружающей среды и сохранение живой природы. Экономические цели ориентированы на поддержку локальных экономик и на обеспечение достойной возможности трудоустройства, в то время, как социальные цели включают улучшение качества жизни и содействие социальной справедливости и равенству всех людей.
Основываясь на видении Фонда Уолден (The Walden Three Foundation), компания Thermal Conversion Corp получила заказ на разработку компьютерной модели, предназначенной для симуляции устойчивого образа жизни сообществ без снижения стандартов жизни, типичных для развитых стран сегодня. Такое устойчивое общество было спроектировано с наиболее эффективными энергосберегающими методами производства и проживания, доступными на сегодняшний день, с максимальным использованием возобновляемых источников энергии, с минимальным потреблением материалов в сочетании с максимальной утилизацией материалов и энергии (тепло), и с комплексными концепциями производства энергии из органических отходов. Город был симулирован как "солнечный город", с максимальным использованием поверхностей зданий для производства фотоэлектричества и горячей воды и для минимизации энергозатрат и затрат времени на транспортировку. Акцент на системах производства энергии, основанных на возобновляемых источниках энергии, минимизации отходов, и максимизации повторного использования отходов для выработки энергии и вторичного использования, представляет видение минимизации использования и зависимости от ископаемого топлива и ядерной энергии. Модель нацелена на помощь сообществам в развитых и развивающихся странах с информацией и оценкой возможностей постепенного достижения более высокого уровня устойчивости. Модель, описанная в настоящем документе, сосредоточена в основном на технических аспектах устойчивого образа жизни. Однако социальные и экономические аспекты устойчивости являются равнозначными факторами мотивации для концепции, предложенной в настоящем документе.
Модель включает многосемейные дома, предприятия, отрасли и инфраструктуру, типичные для выбранного размера населения; модель в представленной форме построена для сообщества в 100000 человек. Устойчивое сообщество с окружающими фермами и лесными угодьями является самоподдерживающим в смысле базовых поставок продовольствия и производства энергии, но оно взаимодействует с другими сообществами и с окружающей средой своей массой и потоками энергии. Продукция и услуги экспортируются/ обмениваются на импорт сырья и обработанных материалов и продукции из других сообществ (см. Рис. 1).
Акцент сделан на балансе между несколькими отраслями, типичными и необходимыми для развитого общества, с энергопотреблением этими отраслями. Проживание смоделировано в форме многосемейных жилищ для более эффективного использования энергии. Возобновляемые источники энергии, такие, как солнечное отопление и выработка энергии (фотоэлектричество), переработка органических отходов для производства энергии и использование отработанного тепла, учтены для жилых массивов и предприятий. Концепция отходы-в-энергию основана на технологиях, доступных сегодня, которые максимизируют утилизацию и минимизируют захоронение мусора. Энергетический анализ рассматривает солнечное отопление и энергетику, общую электроэнергию, природный газ, уголь и другие виды топлива, как пар/тепло.
Модель предназначена для образовательных целей, для стимулирования дискуссий и как инструмент будущих исследований в направлении устойчивого образа жизни. Модель постепенно улучшается и развивается до более высокого уровня точности и реалистичности при поддержке большого количества индивидов. Мы призываем людей, которые рассматривают и используют эту модель, делиться любыми замечаниями и критикой, чтобы можно было внести исправления или учесть недостающие вводные факторы. В конечном счете, модель должна предоставить необходимый информационный базис для планирования новых и обновления существующих сообществ с более высоким уровнем устойчивости.