Energiatõhusus

Energiatõhusus on energiakasutuse tõhusus, kasuliku ja kulutatud energia suhe. Tõhus energiakasutus hõlmab tehnoloogiat ja meetmeid, mis vähendavad elektri- ja/või kütusekulu sama otstarbega töö tegemiseks, nt tööstusettevõtete, kontorite, kodude, autode energiaga varustamiseks.
Energiatõhususe parandamiseks on mitmeid põhjuseid. Energia efektiivse kasutamisega kaasneb oluline rahaline kokkuhoid ja emissioonide vähenemine. Parandades hoonete, tööstuslike protsesside ja transpordi energiatõhusust, on vastavalt Rahvusvahelisele Energiaagentuurile (IEA) võimalik vähendada maailma energiavajadust 2050. aastaks ühe kolmandiku võrra ja seeläbi kontrollida globaalset kasvuhoonegaaside emissiooni. 
Energiatõhusus ja taastuvenergia on kaks põhilist sammast säästva energia poliitikas. Mõlemat tuleb intensiivselt arendada, kui tahame stabiliseerida ja vähendada süsinikdioksiidi emissiooni. Paljudes riikides mõjutab energiatõhusus ka julgeolekut, sest efektiivsem tarbimine vähendab sõltumist naabermaadest ja säästa kohalikke energiaallikaid.

Ülevaade

Paljud keskkonnaprobleemid, nagu reostus, globaalne soojenemine, energiajulgeolek ja fossiilkütuste vähenemine on suuresti tingitud hoonete, sõidukite ja tööstuste liigsest energiatarbimisest. Sel teemal on räägitud juba alates 1973. aasta naftakriisist, kui energiaprobleemid esiplaanile tulid. 1970. aastate lõpus populariseeris füüsik Amory Lovins "lihtsa energia tee" mõiste, mille keskne tähelepanu oli energiatõhususel. Muuhulgas võttis Lovins kasutusele ka negavatid, mille idee on kokku viia kasvav energiavajadus ja -tõhusus.
Amory Lovinsi instituudi väitel on võimalik tööstuses kokku hoida 70–90% energiat ja kulutusi valgustuse, ventilatsiooni ja pumbasüsteemidega, 50% elektrimootorite ja 60% kontoriseadmete, kütte- ja jahutussüsteemidega. Energiatõhusate meetmetega on tänapäeval USA elektritarbimises võimalik säästa kuni 75%. Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi väitel on võimalik energiat säästa suurusjärgus 90 miljardit kWh, kui suurendada kodude energiatõhusust.

Seadmed

Moodsad energiatõhusad seadmed, nagu külmkapp, ahi, pliit, nõude- ja riidepesumasin kasutavad oluliselt vähem energiat kui aastaid tagasi. Tänapäeval kasutavad energiatõhusad külmkapid 40% vähem energiat kui 2001. aasta mudelid. Kui kõik Euroopa kodumajapidamised vahetaksid välja üle 10 aasta vanused seadmed, siis oleks võimalik aastas kokku hoida 20 miljardit kWh elektrit ja vähendada CO₂ heitkoguseid ligi 18 miljardit kilogrammi. Selline asendamine oleks üks efektiivsemaid meetodeid, vähendamaks kasvuhoonegaaside emissiooni.
Tänapäevaste seadmete juhtimissüsteemid võimaldavad teatud aja jooksul väljalülitumist või madalama energiatarbega režiimi, mis on oluliseks energiakokkuhoiuks. 
Paljud riigid kasutavad seadmel vastavat energiatõhususe märgistust. Energiamärgistusel olevad tähed A-st G-ni tähistavad energiatõhususe klassi, kusjuures A on kõige energiasäästlikum ja G kõige vähem säästlikum seade. Mõned tootjad kasutavad veelgi energiatõhusamatel seadmetel skaalat, mis algab A+, A++ või A+++ klassiga. Energiamärgistuse nõue on tootjale heaks stiimuliks oma seadmete energiatõhusust parandada.

Hoone disain

Hoone energiatõhusus saab alguse juba projekteerimisel. Oluline on paika panna pikemas perspektiivis ehitatava maja kasutamise eesmärgid ja ressursside tarbimise reaalsed vajadused. Tähtis on hoone kompaktne kuju: L-kujulise maja energiatarve on suure soojuskadusid põhjustava seinapinna tõttu suurem kui kuubikukujulisel hoonel.
Hoone efektiivse energia kasutamise korral on olulised ehitustarindite U-väärtused. See väljendab soojusvoogu läbi tarindi 1 K temperatuurierinevuse korral (W/m²K). Mida suurem on U-väärtus, seda väiksem on soojustakistus ja seda enam pääseb soojus läbi tarindi. Klaas on halb isolatsioonimaterjal ja akende kaudu võib suurel hulgal soojust kaotsi minna. Kui vanade akende U-väärtus on kuni 3 W/m²K, siis tänapäevastel topeltklaasiga akendel 1,1–1,4 W/m²K. Üha populaarsemaks muutuvad kolme klaasiga aknad, mille U= 0,6–0,8 W/m²K.
Hoone valgustatuse ja temperatuuri reguleerimisel on oluline roll asukohal ja ümbritseval keskkonnal. Puud ja maastikureljeef võivad olla tuuletakistuseks ja tekitada varje. Jahedamas kliimas parandavad päikese hoonesse pääsemist lõunasuunalised aknad, vähendades seega energiatarbimist ja suurendades päikese passiivkütmist. Põhjapoolsetes seintes on soovitatav vältida suuri aknaid, sest ka kõige paremini isoleeritud akna soojustusomadused on alati halvemad kui seinal. Õhutihe hoone disain vähendab soojuskadu 25–50%.
Tumedad katused võivad minna 39 °C kuumemaks kui valged pinnad ja seega kanda osa lisasoojust hoonesse. USA uuringud on näidanud, et heledad katused kasutavad jahutamiseks 40% vähem energiat kui tumedama tooniga katused. Tänapäevased elektroonilised kütte- ja jahutussüsteemid hoiavad mõõdukat energiatarbimist ja parandavad hoones sisekliimat.
Õige akende, k.a katuseakende, paigaldus vähendab vajadust kasutada kunstlikku valgust. Suurem loodusliku valguse kasutamine suurendab ka töökust nii koolides kui ka kontorites. Kompaktluminofoorlamp kasutab 2/3 vähem energiat ja võib kesta 6–10 korda kauem kui tavaline hõõglamp. Uuemad fluorestsentsvalgustid toodavad loomulikku valgust ja vaatamata suuremale hinnale on nende tasuvusperiood kõigest paar kuud.
Efektiivsed energiatõhusad hooned kasutavad tulede reguleerimiseks liikumisandureid ja kallimaid päevavalgussensoreid, mis on ühendatud hoone valgustussüsteemiga.
Ruumide kütte- ja jahutamistehnoloogia valikul on märkimisväärne mõju hoone energiatarbimisel ja -tõhususel. Näiteks, kui 50% tõhususega maagaasi katel asendada uue 95%-sega, siis vähenevad oluliselt energiatarbimine, süsiniku emissioon ja talvised gaasiarved. Maasoojuspumbad on veelgi energiatõhusamad ja tasuvamad. Selles süsteemis kasutatakse maapinda salvestatud päikeseenergiat, mis tänu külmaagensi omadusele antakse soojusenergiana edasi hoone küttesüsteemile. Võrreldes elektriliste küttekehadega kasutavad soojuspumbad tavaliselt neli korda vähem elektrienergiat selleks, et pakkuda samaväärne kogus soojust. Teiseks eeliseks on võimalus maasoojuspump suveperioodil ümber lülitada ja kasutada jahutussüsteemina, kandes soojust majast välja. Maasoojuspumpade puuduseks on kõrge hind, kuid tasuvusaeg on 5–10 aastat, mis tuleb energia säästmisest.

Tööstus

Tööstus kasutab suurel hulgal soojus- ja mehaanilist energiat erinevates tootmis- ja kaevandamisprotsessides. Enamasti saadakse energiat maagaasist, naftast, elektrist ja mõnel juhul ka jäätmekütusest. 
Kuna tööstuslikud protsessid on niivõrd erinevate tehnoloogiate ja protsessidega, siis on keeruline kirjeldada võimalikke alternatiive energiatõhususe saavutamiseks. Vaatamata sellele on siiski teatud meetodeid, mida laialdasemalt tööstusharudes kasutatakse.
Elektritootmisel kõrvalsaadusena tekkivat soojusenergiat saab kasutada auruna, kütteks või mõnel muul tööstuslikul otstarbel. USA tehaseomanikud põletavad üle 45% kütusest auru tootmiseks. Kui tavapärase elektritootmise tõhusus on umbes 30%, siis soojus- ja elektrienergia koostootmine muudab kütuse kuni 90% ulatuses kasutuskõlblikuks energiaks.
Tööstuses kasutatakse erinevates rakendustes mitmesuguseid pumpasid ja kompressoreid. Nende tõhusus sõltub paljudest teguritest, kuid sageli on võimalik teha täiustusi parema protsessijuhtimise ja hooldusega. Kompressoreid kasutatakse tavaliselt suruõhu saamiseks liivapritsis, värvimisel ja teistes tööriistades. Paigaldades suruõhusüsteemidele kiirusmuutmisseadme ja avastades õigeaegselt õhu lekke, on võimalik saavutada energiatõhusus 20–50%.

Sõidukid

Sõidukite peamiseks eesmärgiks on kütusekulude kokkuhoid. Selleks parandatakse aerodünaamikat, vähendatakse komposiitmaterjalidega auto kaalu ja ennekõike täiustatakse rehve. 
Tänapäevastel rehvidel on vähendatud hõõret ja veeretakistust. Samuti on võimalik kütuse pealt säästa kuni 3,3%, kui rehvides on õige rõhk. Uuematel sissepritsega mootoriga autodel parandab ummistunud õhufiltri vahetamine kiirendust 6–11%.
Auto tõhususe peamiseks arengusuunaks on elektrisõidukite populaarsus. Hübriidid kasutavad regeneratiivpidurdust, et tagasi saada energia, mis normaalsetes autodes hajub. Plug-in-hübriididega on võimalik akuga sõita piiratud vahemaid kütust kulutamata. Taoliste autodega saab sõita ligi 64 km ainult elektriga ja aku tühjenemisel hakkab tööle ka bensiinimootor.