Nachhaltige Technik - Sustainable engineering

Nachhaltiges Stadtdesign und Innovation: Photovoltaik- Ombrière SUDI ist eine autonome und mobile Station, die Energie für Elektrofahrzeuge mit Sonnenenergie auffüllt .

Nachhaltiges Engineering ist der Prozess, Systeme so zu konzipieren oder zu betreiben, dass sie Energie und Ressourcen nachhaltig nutzen , also in einer Geschwindigkeit, die weder die natürliche Umwelt noch die Fähigkeit zukünftiger Generationen zur Deckung ihrer eigenen Bedürfnisse beeinträchtigt.

Gemeinsame Engineering-Schwerpunkte

Als ein Aspekt der Ingenieurwissenschaften

Alle Ingenieurdisziplinen beschäftigen sich mit nachhaltigem Design und setzen zahlreiche Initiativen ein, insbesondere die Lebenszyklusanalyse (LCA), die Vermeidung von Umweltverschmutzung , das Design für die Umwelt (DfE), das Design für die Demontage (DfD) und das Design für das Recycling (DfR). Diese ersetzen oder verändern zumindest die Paradigmen der Schadstoffbegrenzung. Zum Beispiel wurde das Konzept einer „ Cap and Trade “ getestet und funktioniert bei einigen Schadstoffen gut. Dies ist ein System, bei dem Unternehmen eine "Blase" über einen ganzen Fertigungskomplex platzieren oder mit anderen Unternehmen in ihrer Branche Umweltgutschriften handeln dürfen, anstatt "Stack-by-Stack" und "Pipe-by-Pipe"-Ansatz, d.h der sogenannte „Command and Control“-Ansatz. Eine solche politische und regulatorische Neuerungen nennen einige verbesserte Technologie sowie eine bessere Qualität basierte Ansätze, wie Nivellierung der Schadstoff - Belastungen und unter Verwendung von weniger teuren Technologien basierte Ansätze die erste große Masse der Schadstoffe durch höhere zu entfernen , gefolgt, Betrieb und Wartung (O & M ) Technologien für schwieriger zu behandelnde Kamine und Rohre. Der Nettoeffekt kann jedoch eine größere Reduzierung von Schadstoffemissionen und Abwässern sein, als jeden Schornstein oder jedes Rohr als unabhängige Einheit zu behandeln. Dies ist die Grundlage für die meisten nachhaltigen Designansätze, dh die Durchführung einer Lebenszyklusanalyse, die Priorisierung der wichtigsten Probleme und die Abstimmung der Technologien und des Betriebs, um sie zu lösen. Die Probleme variieren je nach Größe (zB Schadstoffbelastung), Schwierigkeit bei der Behandlung und Durchführbarkeit. Die hartnäckigsten Probleme sind oft solche, die klein, aber sehr teuer und schwer zu behandeln sind, dh weniger machbar. Natürlich müssen, wie bei allen Paradigmenwechseln , Erwartungen sowohl aus technischer als auch aus operativer Sicht gemanagt werden. In der Vergangenheit wurden Nachhaltigkeitsüberlegungen von Ingenieuren als Einschränkung ihrer Designs angegangen. Beispielsweise wurden gefährliche Stoffe, die bei einem Herstellungsprozess anfallen, als Abfallstrom behandelt, der eingedämmt und behandelt werden muss. Die Produktion gefährlicher Abfälle musste durch die Auswahl bestimmter Herstellungsarten, die Erhöhung der Abfallbehandlungsanlagen und, wenn diese die Aufgabe nicht vollständig erfüllten, durch die Begrenzung der Produktionsraten eingeschränkt werden. Green Engineering erkennt an, dass diese Prozesse wirtschaftlich und ökologisch oft ineffizient sind und erfordert einen umfassenden, systematischen Lebenszyklusansatz. Green Engineering versucht vier Ziele zu erreichen:

  1. Abfallreduzierung
  2. Materialwirtschaft
  3. Vermeidung von Umweltverschmutzung und
  4. Produktverbesserung.

Green Engineering umfasst zahlreiche Möglichkeiten, Prozesse und Produkte zu verbessern, um sie aus ökologischer und nachhaltiger Sicht effizienter zu machen. Jeder dieser Ansätze hängt von der Betrachtung möglicher Auswirkungen in Raum und Zeit ab. Architekten berücksichtigen das Ortsgefühl. Ingenieure sehen den Lageplan als eine Reihe von Flüssen über die Grenze hinweg. Das Design muss kurz- und langfristige Auswirkungen berücksichtigen. Diese Auswirkungen, die über die nahe Zukunft hinausgehen, sind die Domäne des nachhaltigen Designs. Die Auswirkungen können sich jahrzehntelang nicht manifestieren. In der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, spezifiziert Designer die Verwendung von dem, was jetzt bekannt gefährlicher Baustoffe, wie sein Asbestbodenbelag, Rohrhülle und Schindeln, Bleifarbe und Rohre, und auch strukturelle und mechanische Systeme, die die Exposition erhöht haben kann Schimmel und Radon. Diese Entscheidungen haben zu Gesundheitsrisiken für die Bewohner geführt. Im Nachhinein ist es leicht, diese Entscheidungen zu kritisieren, aber viele wurden aus edlen Gründen wie Brandschutz und Langlebigkeit der Materialien getroffen. Es zeigt jedoch, dass scheinbar kleine Einschläge durch das Prisma der Zeit betrachtet in ihrer Wirkung exponentiell verstärkt werden können. Nachhaltiges Design erfordert eine vollständige Bewertung eines Designs an Ort und Zeit. Einige Auswirkungen werden möglicherweise erst in Jahrhunderten in der Zukunft auftreten. Inwieweit wir uns beispielsweise für die Nutzung von Kernkraft zur Stromerzeugung entscheiden, ist eine nachhaltige Designentscheidung. Die radioaktiven Abfälle können Halbwertszeiten von Hunderttausenden von Jahren haben. Das heißt, es wird all diese Jahre dauern, bis die Hälfte der radioaktiven Isotope zerfallen ist. Radioaktiver Zerfall ist die spontane Umwandlung eines Elements in ein anderes. Dies geschieht, indem die Anzahl der Protonen im Kern irreversibel verändert wird. Daher müssen nachhaltige Designs solcher Unternehmen eine höchst ungewisse Zukunft berücksichtigen. Selbst wenn wir zum Beispiel Warnschilder zu diesen gefährlichen Abfällen richtig anbringen, wissen wir nicht, ob die englische Sprache verstanden wird. Alle vier oben genannten Ziele des Green Engineering werden durch eine langfristige Lebenszyklusbetrachtung unterstützt. Eine Lebenszyklusanalyse ist ein ganzheitlicher Ansatz, um die Gesamtheit eines Produkts, Prozesses oder einer Aktivität zu betrachten, einschließlich Rohstoffe, Herstellung, Transport, Vertrieb, Verwendung, Wartung, Recycling und endgültige Entsorgung. Mit anderen Worten, die Bewertung seines Lebenszyklus sollte ein vollständiges Bild des Produkts ergeben. Der erste Schritt einer Ökobilanz besteht darin, Daten über den Materialfluss durch eine identifizierbare Gesellschaft zu sammeln . Sobald die Mengen der verschiedenen Komponenten eines solchen Flusses bekannt sind, werden die wichtigen Funktionen und Auswirkungen jedes Schrittes in der Produktion, Herstellung, Verwendung und Verwertung/Entsorgung geschätzt. Daher müssen Ingenieure beim nachhaltigen Design auf Variablen optimieren, die in zeitlichen Rahmen die beste Leistung erbringen.

Erfolge von 1992 bis 2002

  • Die World Engineering Partnership for Sustainable Development (WEPSD) wurde gegründet und ist für die folgenden Bereiche verantwortlich: Neugestaltung der Ingenieurverantwortung und Ethik für eine nachhaltige Entwicklung, Analyse und Entwicklung eines langfristigen Plans, Suche nach Lösungen durch Austausch von Informationen mit Partnern und Einsatz neuer Technologien, und lösen Sie die kritischen globalen Umweltprobleme wie Süßwasser und Klimawandel
  • CASI Global wurde hauptsächlich als Plattform für Unternehmen und Regierungen gegründet, um bewährte Verfahren auszutauschen. mit der Mission, die Sache und das Wissen von csr & nachhaltigkeit zu fördern. Tausende von Unternehmen und Hochschulen auf der ganzen Welt sind jetzt Teil von CASI Global, um diese Mission zu unterstützen. CASI bietet auch Global Fellow-Programme zu Finanzen / Operations / Manufacturing / Supply Chain / etc. mit einer dualen Spezialisierung auf Nachhaltigkeit an. Die Idee ist, dass jeder Fachmann Nachhaltigkeit in seiner Kernfunktion und Branche einprägt. http://www.casiglobal.us/
  • Entwicklung von Umweltrichtlinien, Ethikkodizes und Leitlinien für nachhaltige Entwicklung
  • Die Erdcharta wurde als zivilgesellschaftliche Initiative neu gestartet
  • Die Weltbank, das Umweltprogramm der Vereinten Nationen und die Global Environment Facility haben sich Programmen für nachhaltige Entwicklung angeschlossen
  • Einführung von Programmen für Ingenieurstudenten und praktizierende Ingenieure zur Anwendung nachhaltiger Entwicklungskonzepte in ihrer Arbeit
  • Entwicklung neuer Ansätze in industriellen Prozessen

Nachhaltiges Wohnen

Hauptartikel: nachhaltiges Wohnen

Im Jahr 2013 betrug der durchschnittliche jährliche Stromverbrauch eines US-Haushaltskunden 10.908 Kilowattstunden (kWh), durchschnittlich 909 kWh pro Monat. Louisiana hatte mit 15.270 kWh den höchsten Jahresverbrauch, Hawaii mit 6.176 kWh den niedrigsten. Der Wohnsektor selbst verbraucht 18% der gesamten erzeugten Energie und daher kann diese Zahl durch die Einbeziehung nachhaltiger Baupraktiken erheblich reduziert werden. Zu den grundlegenden nachhaltigen Baupraktiken gehören:

  1. Nachhaltiger Standort und Standort: Ein wichtiges Element von Grün, das oft übersehen wird, ist einfach der Ort, an dem wir bauen. Durch die Vermeidung ungeeigneter Standorte wie Ackerland und die Anordnung des Standorts in der Nähe bestehender Infrastrukturen wie Straßen, Abwasserkanäle, Regenwassersysteme und Verkehrswege können Bauherren die negativen Auswirkungen auf die Umgebung eines Hauses verringern.
  2. Wassersparen: Wassersparen kann wirtschaftlich durch die Installation von Low-Flow-Armaturen erfolgen, die oft genauso viel kosten wie weniger effiziente Modelle. Wasser kann im Landschaftsbau gespart werden, indem einfach die richtigen Pflanzen ausgewählt werden.
  3. Materialien: Grüne Materialien umfassen viele verschiedene Optionen. Am häufigsten wird angenommen, dass "grün" recycelte Materialien bedeutet . Obwohl recycelte Materialien eine Option darstellen, umfassen grüne Materialien auch wiederverwendete Materialien, erneuerbare Materialien wie Bambus und Kork oder Materialien aus Ihrer Region. Denken Sie daran, ein grünes Material muss nicht mehr kosten oder von geringerer oder höherer Qualität sein. Die meisten grünen Produkte sind mit ihren nicht-grünen Gegenstücken vergleichbar.
  4. Energieeinsparung: Der wahrscheinlich wichtigste Teil des umweltfreundlichen Bauens ist die Energieeinsparung . Durch die Implementierung von passivem Design , strukturisolierten Paneelen (SIPs), effizienter Beleuchtung und erneuerbarer Energie wie Solarenergie und Geothermie kann ein Haus von einem reduzierten Energieverbrauch profitieren oder sich als Netto-Nullenergiehaus qualifizieren .
  5. Qualität des Innenraumklimas : Die Qualität des Innenraumklimas spielt eine entscheidende Rolle für die Gesundheit eines Menschen. In vielen Fällen kann eine viel gesündere Umgebung geschaffen werden, indem gefährliche Stoffe in Farben, Teppichen und anderen Oberflächen vermieden werden. Es ist auch wichtig, eine ausreichende Belüftung und eine ausreichende Tagesbeleuchtung zu haben.

Ersparnisse

  1. Wassereinsparung: Ein neu gebautes Haus kann Produkte mit dem WaterSense- Label ohne zusätzliche Kosten implementieren und eine Wassereinsparung von 20 % erzielen, wenn die Einsparungen durch den Warmwasserbereiter und das Wasser selbst berücksichtigt werden .
  2. Energieeinsparung: Die Energieeinsparung ist definitiv die intensivste, wenn es um Kostenprämien für die Umsetzung geht. Es hat aber auch das größte Einsparpotenzial. Minimale Einsparungen können ohne zusätzliche Kosten erzielt werden, indem passive Designstrategien verfolgt werden. Der nächste Schritt vom passiven Design im grünen Bereich (und letztendlich der Einsparungen) wäre die Implementierung fortschrittlicher Gebäudehüllenmaterialien wie strukturisolierte Paneele (SIPs). SIPs können für ungefähr 2 $ pro laufendem Fuß Außenwand installiert werden. Das entspricht einer Gesamtprämie von weniger als 500 US-Dollar für ein typisches einstöckiges Haus, was eine Energieeinsparung von 50 % mit sich bringt. Laut DOE betragen die durchschnittlichen jährlichen Energiekosten für ein Einfamilienhaus 2.200 US-Dollar. SIPs können also bis zu 1.100 US-Dollar pro Jahr einsparen. Um die mit einem Netto- Nullenergiehaus verbundenen Einsparungen zu erreichen , müssten zusätzlich zu den anderen Merkmalen erneuerbare Energien eingesetzt werden. Ein geothermisches Energiesystem könnte dieses Ziel mit einem Kostenaufschlag von ungefähr 7 US-Dollar pro Quadratfuß erreichen, während eine Photovoltaikanlage (Solar) bis zu 25.000 US-Dollar Gesamtprämie erfordern würde.

Siehe auch

Verweise

Externe Links