Zrównoważona inżynieria

Zrównoważony projekt miejski i innowacje: Fotowoltaika ombrière SUDI to autonomiczna i mobilna stacja, która uzupełnia energię pojazdów elektrycznych za pomocą energii słonecznej .

Zrównoważona inżynieria to proces projektowania lub eksploatacji systemów, które zużywają energię i zasoby w sposób zrównoważony , innymi słowy, w tempie, które nie zagraża środowisku naturalnemu ani zdolności przyszłych pokoleń do zaspokojenia ich własnych potrzeb.

Wspólne cele inżynieryjne

Zrównoważona inżynieria koncentruje się na następujących kwestiach:

Aspekty dyscyplin inżynierskich

Każda dyscyplina inżynierska jest zaangażowana w zrównoważone projektowanie, wykorzystując liczne inicjatywy, w szczególności analizę cyklu życia (LCA), zapobieganie zanieczyszczeniom, projektowanie dla środowiska (DfE), projektowanie do demontażu (DfD) i projektowanie do recyklingu (DfR). Zastępują one lub przynajmniej zmieniają paradygmaty kontroli zanieczyszczeń. Na przykład koncepcja „ cap and trade”. ” został przetestowany i działa dobrze w przypadku niektórych zanieczyszczeń. Jest to system, w którym firmy mogą umieszczać „bańkę” nad całym kompleksem produkcyjnym lub wymieniać kredyty na zanieczyszczenia z innymi firmami w swojej branży zamiast „stosu po stosie” oraz podejście „rura po rurze”, tj. tak zwane podejście „dowodzenia i kontroli”. Takie innowacje w zakresie polityki i regulacji wymagają pewnych ulepszonych podejść opartych na technologii, jak również lepszych podejść opartych na jakości, takich jak wyrównywanie ładunków zanieczyszczeń oraz stosowanie tańszych technologii do usuwania pierwszej dużej masy zanieczyszczeń, a następnie wyższych eksploatacji i konserwacji (O&M) dla trudniejszych w obróbce kominów i rur. Jednak efektem netto może być większa redukcja emisji zanieczyszczeń i ścieków niż traktowanie każdego komina lub rury jako niezależnej jednostki. Jest to podstawa najbardziej zrównoważonych podejść do projektowania, tj. przeprowadzania analizy cyklu życia, ustalania priorytetów najważniejszych problemów oraz dopasowywania technologii i operacji w celu ich rozwiązania. Problemy będą się różnić w zależności od rozmiaru (np. obciążenia zanieczyszczeniami), trudności w leczeniu i wykonalności. Problemy najtrudniejsze do rozwiązania to często te, które są małe, ale bardzo kosztowne i trudne do wyleczenia, tj. mniej wykonalne. Oczywiście, jak w przypadku wszystkich zmian paradygmatu oczekiwaniami należy zarządzać zarówno z perspektywy technicznej, jak i operacyjnej. W przeszłości inżynierowie traktowali kwestie zrównoważonego rozwoju jako ograniczenia ich projektów. Na przykład substancje niebezpieczne wytwarzane w procesie produkcyjnym były traktowane jako strumień odpadów, który należy ograniczyć i poddać obróbce. Produkcja odpadów niebezpiecznych musiała zostać ograniczona poprzez wybór określonych rodzajów produkcji, zwiększenie urządzeń do utylizacji odpadów, a jeśli te nie do końca spełniały swoje zadanie, ograniczenie tempa produkcji. Zielona inżynieria Uznaje, że procesy te są często nieefektywne pod względem ekonomicznym i środowiskowym, co wymaga kompleksowego, systematycznego podejścia do cyklu życia. Zielona inżynieria próbuje osiągnąć cztery cele:

  1. Redukcja odpadów
  2. Zarządzanie materiałami
  3. Zapobieganie zanieczyszczeniom i
  4. Ulepszenie produktu.
Pierwszy na świecie zegar słoneczny zbudowany w 1983 roku, zlokalizowany w parku Hibiya w Japonii. Zegar kafelkowy na polu trawy z panelami słonecznymi umieszczonymi prostopadle do siebie, idąc w kierunku godziny 12, 6, 3 i 9. Wskazówki zegara poruszają się co minutę dzięki energii dostarczanej przez słońce. Zostało to zbudowane, aby pomóc w zrównoważonej inżynierii i środowisku.

Zielona inżynieria obejmuje wiele sposobów ulepszania procesów i produktów, aby uczynić je bardziej wydajnymi z ekologicznego i zrównoważonego punktu widzenia. Każde z tych podejść opiera się na ocenie możliwych skutków w czasie i przestrzeni. Architekci biorą pod uwagę poczucie miejsca. Inżynierowie postrzegają mapę terenu jako zbiór strumieni przez granicę. Projekt musi uwzględniać skutki krótko- i długoterminowe. Te oddziaływania wykraczające poza najbliższą perspektywę są domeną zrównoważonego projektowania. Skutki mogą nie objawiać się przez dziesięciolecia. W połowie XX wieku projektanci określili użycie materiałów, które obecnie uważa się za niebezpieczne, takich jak azbest podłogi, rury i gonty, farby i rury ołowiane, a nawet systemy konstrukcyjne i mechaniczne, które mogły zwiększyć narażenie na pleśń i radon. Decyzje te spowodowały zagrożenie dla zdrowia mieszkańców. Z perspektywy czasu łatwo jest krytykować te decyzje, ale wiele z nich podjęto ze szlachetnych powodów, takich jak ochrona przeciwpożarowa i trwałość materiałów. Pokazuje jednak, że z pozoru niewielkie wpływy, widziane przez pryzmat czasu, mogą zostać wykładniczo wzmocnione w swoich skutkach. Zrównoważony projekt wymaga pełnej oceny projektu w miejscu i czasie. Niektóre skutki mogą wystąpić dopiero za stulecia. Na przykład zakres, w jakim decydujemy się na wykorzystanie energii jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej, jest decyzją dotyczącą zrównoważonego projektowania. Odpady radioaktywne mogą mieć okres półtrwania wynoszący setki tysięcy lat, co oznacza, że ​​rozpad połowy izotopów promieniotwórczych zajmie tyle lat. Rozpad promieniotwórczy jest spontaniczną przemianą jednego elementu w drugi. Dzieje się tak poprzez nieodwracalną zmianę liczby protonów w jądrze. Zrównoważone projekty takich przedsiębiorstw muszą zatem uwzględniać wysoce niepewną przyszłość. Na przykład, nawet jeśli odpowiednio umieścimy znaki ostrzegawcze o tych niebezpiecznych odpadach, nie wiemy, czy język angielski zostanie zrozumiany. Wszystkie cztery wymienione powyżej cele zielonej inżynierii są wspierane przez długoterminowy punkt widzenia cyklu życia. Analiza cyklu życia to całościowe podejście do całości produktu, procesu lub czynności, obejmujące surowce, produkcję, transport, dystrybucję, użytkowanie, konserwację, recykling i ostateczną utylizację. Innymi słowy, ocena jego cyklu życia powinna dać pełny obraz produktu. Pierwszy krok w A Ocena cyklu życia polega na zebraniu danych na temat przepływu materiału przez możliwe do zidentyfikowania społeczeństwo. Gdy znane są ilości różnych składników takiego przepływu, szacuje się ważne funkcje i wpływ każdego etapu produkcji, wytwarzania, użytkowania oraz odzysku/unieszkodliwiania. Dlatego w zrównoważonym projektowaniu inżynierowie muszą optymalizować pod kątem zmiennych, które zapewniają najlepszą wydajność w ramach czasowych.

Osiągnięcia od 1992 do 2002 roku

  • World Engineering Partnership for Sustainable Development (WEPSD), które jest odpowiedzialne za następujące obszary: przeprojektowanie odpowiedzialności inżynierskiej i etyki w kierunku zrównoważonego rozwoju, analiza i opracowanie długoterminowego planu, znalezienie rozwiązania poprzez wymianę informacji z partnerami i wykorzystanie nowych technologii i rozwiązać krytyczne globalne problemy środowiskowe, takie jak świeża woda i zmiana klimatu
  • CASI Global powstała głównie jako platforma dla korporacji i rządów do wymiany najlepszych praktyk; z misją promowania sprawy i wiedzy na temat CSR i zrównoważonego rozwoju. Tysiące korporacji i uczelni na całym świecie jest teraz częścią CASI Global, aby wspierać tę misję. CASI oferuje również programy Global Fellow w zakresie finansów / operacji / produkcji / łańcucha dostaw / itp. z podwójną specjalizacją w zakresie zrównoważonego rozwoju. Chodzi o to, że każdy profesjonalista wpaja zrównoważony rozwój w swojej podstawowej funkcji i branży. CASI Global
  • Opracowywał polityki środowiskowe, kodeksy etyczne oraz wytyczne dotyczące zrównoważonego rozwoju
  • Karta Ziemi została wznowiona jako inicjatywa społeczeństwa obywatelskiego
  • Bank Światowy, Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska i Globalny Fundusz na rzecz Środowiska połączyły się w programy na rzecz zrównoważonego rozwoju
  • Uruchomił programy dla studentów inżynierii i praktykujących inżynierów dotyczące stosowania koncepcji zrównoważonego rozwoju w ich pracy
  • Opracował nowe podejścia w procesach przemysłowych

Zrównoważone mieszkalnictwo

Główny artykuł: Zrównoważone mieszkalnictwo

W 2013 r. średnie roczne zużycie energii elektrycznej przez klienta domowego w USA wyniosło 10 908 kilowatogodzin (kWh), czyli średnio 909 kWh miesięcznie. Luizjana miała najwyższe roczne zużycie na poziomie 15 270 kWh, a Hawaje najniższe na poziomie 6176 kWh. Sam sektor mieszkaniowy zużywa 18% całkowitej wytwarzanej energii, dlatego też, stosując zrównoważone praktyki budowlane, można znacznie zmniejszyć tę liczbę. Podstawowe praktyki zrównoważonego budownictwa obejmują:

Zielono-biała pompa paliwa Propel z etykietami biodiesel i FlexFuel. Biała ciężarówka w tle napełniająca zbiornik paliwa. Pompa gazu ma paliwo biodiesel zamiast zwykłej benzyny. Paliwo biodiesel jest wytwarzane z roślin lub zwierząt i zmniejsza zanieczyszczenie oraz pomaga w zrównoważonej inżynierii.
  1. Zrównoważone miejsce i lokalizacja: Jednym z ważnych elementów budynku, który jest często pomijany, jest znalezienie odpowiedniej lokalizacji do budowy. Unikanie nieodpowiednich miejsc, takich jak pola uprawne i lokalizowanie terenu w pobliżu istniejącej infrastruktury, takiej jak drogi, kanały ściekowe, systemy burzowe i tranzyt, pozwala budowniczym zmniejszyć negatywny wpływ na otoczenie domu.
  2. Oszczędzanie wody: Oszczędzanie wody można przeprowadzić w sposób ekonomiczny, instalując urządzenia o niskim przepływie, które często kosztują tyle samo, co mniej wydajne modele. Wodę można zaoszczędzić w zastosowaniach związanych z kształtowaniem krajobrazu, wybierając odpowiednie rośliny.
  3. Materiały: Zielone materiały obejmują wiele różnych opcji. Ludzie powszechnie zakładają, że „zielony” oznacza materiały pochodzące z recyklingu . Chociaż materiały pochodzące z recyklingu stanowią jedną z opcji, zielone materiały obejmują również ponownie wykorzystane , materiały odnawialne, takie jak bambus i korek, lub materiały lokalne w danym regionie. Zielony materiał nie musi kosztować więcej ani być gorszej lub wyższej jakości. Większość produktów ekologicznych jest porównywalna z ich nieekologicznymi odpowiednikami.
  4. Oszczędność energii: prawdopodobnie najważniejszą częścią zielonego budownictwa jest oszczędność energii . Wdrażając projekt pasywny, strukturalne panele izolacyjne (SIP), wydajne oświetlenie i energię odnawialną , taką jak energia słoneczna i energia geotermalna , dom może skorzystać na zmniejszonym zużyciu energii lub kwalifikować się jako dom o zerowym zużyciu energii netto.
  5. Jakość środowiska wewnętrznego: Jakość środowiska wewnętrznego odgrywa kluczową rolę w zdrowiu człowieka. W wielu przypadkach znacznie zdrowsze środowisko można stworzyć, unikając niebezpiecznych materiałów znajdujących się w farbach, dywanach i innych wykończeniach. Ważna jest również odpowiednia wentylacja i dobre oświetlenie dzienne.

Oszczędności

  1. Oszczędność wody: Nowo wybudowany dom może wdrożyć produkty z etykietą WaterSense bez dodatkowych kosztów i osiągnąć 20% oszczędności wody, uwzględniając oszczędności na podgrzewaczu wody i samą wodę.
  2. Oszczędność energii: Oszczędność energii jest bardzo intensywna, jeśli chodzi o koszty wdrożenia. Ma jednak również duży potencjał oszczędności. Minimalne oszczędności można osiągnąć bez dodatkowych kosztów, stosując pasywne strategie projektowania. Kolejnym krokiem w kierunku przejścia od projektowania pasywnego do poziomu zieleni (i ostatecznie poziomu oszczędności) byłoby wdrożenie zaawansowanych materiałów przegród budowlanych, takich jak strukturalne panele izolacyjne (SIP). SIP można zainstalować za około 2 USD za stopę liniową ściany zewnętrznej. Odpowiada to całkowitej premii poniżej 500 USD za typowy parterowy dom, który przyniesie oszczędności energii na poziomie 50%. Według DOE średni roczny wydatek na energię dla domu jednorodzinnego wynosi 2200 USD. Tak więc SIP mogą zaoszczędzić do 1100 USD rocznie. Aby osiągnąć oszczędności związane z domu o zerowym zużyciu energii , energia odnawialna musiałaby zostać wdrożona oprócz innych funkcji. System energii geotermalnej mógłby osiągnąć ten cel przy dodatkowych kosztach w wysokości około 7 USD za stopę kwadratową, podczas gdy system fotowoltaiczny (słoneczny) wymagałby całkowitej premii w wysokości do 25 000 USD.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sustainable_engineering&oldid=1087477790 ”