Informacja

2.7: Efektywność energetyczna - Biologia

2.7: Efektywność energetyczna - Biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

2.7: Efektywność energetyczna

Nowe drzwi zewnętrzne często lepiej pasują i izolują niż starsze typy. Jeśli masz w domu starsze drzwi, ich wymiana może być dobrą inwestycją, skutkującą niższymi kosztami ogrzewania i chłodzenia.

Jeśli budujesz nowy dom, powinieneś rozważyć zakup możliwie najbardziej energooszczędnych drzwi.

Wybierając drzwi pod kątem efektywności energetycznej, ważne jest, aby najpierw wziąć pod uwagę ich ocenę energetyczną w odniesieniu do lokalnego klimatu i projektu domu. Pomoże to zawęzić wybór.

Etykieta National Fenestration Rating Council (NFRC) pomaga porównywać oceny efektywności energetycznej drzwi. Dowiedz się więcej o etykiecie NFRC.

Należy pamiętać, że w programie ENERGY STAR drzwi szklane są rodzajem okna.

Na etykiecie podany jest współczynnik zysku ciepła słonecznego (SHGC) oraz współczynnik U drzwi.

Szukaj niskiego SHGC w klimacie, który wymaga głównie chłodzenia, a wysokiego SHGC w klimacie, który wymaga ogrzewania. Zakres wynosi od 0 do 1. SHGC mierzy, jak dobrze produkt chroni przed ciepłem słonecznym.

Poszukaj niskiego współczynnika U, zakres wynosi od 0,00-2,00. Im niższy współczynnik U, tym lepiej drzwi utrzymują ciepło.


Nadchodzące spotkania

W tej chwili nie zaplanowano żadnych spotkań Building America. Zasubskrybuj aktualności i aktualizacje Building America, aby otrzymywać powiadomienia o przyszłych spotkaniach.

Minione spotkania techniczne i spotkania z interesariuszami

Spotkania ekspertów

Building America co roku organizuje kilka spotkań eksperckich na różne tematy związane z efektywnością energetyczną budynków, które są prezentowane przez członków zespołu badawczego. Ta strona zawiera linki do poprzednich spotkań ekspertów, w tym prezentacje i powiązane dokumenty.

DataZespółSpotkanie ekspertów
9/29/14IBAKOSWyzwania kodowania z wielorodzinnymi ścianami oddzielającymi obszary
10/12/12BSCZalecane podejścia do kontroli wilgotności w domach o wysokiej wydajności
9/28/12ARBIBadanie rozłączenia między wydajnością znamionową a użytkową systemów ogrzewania wodnego
7/28/12BSCMocowanie okładziny nad izolacją zewnętrzną
6/28/12PARRBezpieczeństwo spalania
2/8/12Centrum Badawcze NAHBKluczowe innowacje zwiększające efektywność energetyczną w projektach konserwacji
11/15/11Gwiazda PolarnaWyniki badań Fundacji
11/14/11Gwiazda PolarnaOpcje okien dla nowych i istniejących domów
10/31/11ARBIOszczędności energii, na które możesz płacić
10/25/11WĘGLOWODANYWdrożenie modernizacji: sąsiedztwo na raz
10/13/11BARANAktualizacja zaawansowanych badań kopert
9/13/11BARAPrzekształcanie istniejących budynków za pomocą nowych mediów: wymiana pomysłów
7/31/11BSCZalecenia dotyczące stosowania podgrzewaczy wody w systemach ogrzewania pomieszczeń kombinowanych i ciepłej wody użytkowej
7/30/11BSCIzolacja wewnętrzna konstrukcji murowych
7/28/11PARROsiągnięcie najlepszej zainstalowanej wydajności z wysokosprawnych domowych pieców gazowych
7/13/11BARANOgrzewanie wodne w budynkach wielorodzinnych
3/29/11IBAKOSPrzejście z tradycyjnych wykonawców HVAC na wydajność całego domu
3/11/11IBAKOSUproszczone systemy klimatyzacji pomieszczeń dla domów energooszczędnych
11/16/10BA-PIRCDostarczanie lepszych, tańszych i szybszych modernizacji dzięki badaniom ukierunkowanym na interesariuszy
10/1-2/10NRELZaawansowane zarządzanie energią w domu
4/26/10BSCPomiar diagnostyczny i informacja zwrotna o wydajności urządzeń systemu klimatyzacji pomieszczeń mieszkalnych

Bądź na bieżąco z nadchodzącymi wydarzeniami i nowościami, subskrybując aktualizacje Building America.

Budynek leśny
Aleja Niepodległości 1000, SW
Waszyngton, DC 20585


Zasady zaokrąglania liczb

Zasada nr 1: Określ, jaka jest twoja zaokrąglana cyfra i spójrz na cyfrę po prawej stronie (podświetlona cyfra). Jeśli podświetlona cyfra to 1, 2, 3, 4 po prostu upuść wszystkie cyfry na prawo od zaokrąglonej cyfry.
Przykład:
3,42 3 można zaokrąglić do 3,42, gdy zaokrągla się do najbliższej części setnej.
3.4 2 3 może być zaokrąglone do 3.4 kiedy zaokrągla się do najbliższej dziesiątej części miejsca
3. 4 23 można zaokrąglić do 3, zaokrąglając do najbliższej jednostki miary.

Zasada 2: Określ, jaka jest Twoja zaokrąglana cyfra i spójrz na cyfrę po prawej stronie (podświetlona cyfra). Jeśli podświetlona cyfra to 5, 6, 7, 8, 9 dodaj jedną do zaokrąglonej cyfry i upuść wszystkie cyfry na prawo od zaokrąglanie cyfry.
Przykład:
2,78 6 można zaokrąglić do 2,79 przy zaokrągleniu do najbliższej części setnej.
2,7 8 6 może być zaokrąglone do 2,8 przy zaokrągleniu do najbliższej dziesiątej części miejsca.
2. 7 86 można zaokrąglić do 3, zaokrąglając do najbliższej jednostki miary.
2,8 5 6 może być zaokrąglone do 2,9 przy zaokrągleniu do najbliższej dziesiątej części miejsca.

Wyjątek od reguły 2: Gdy pierwsza odrzucona cyfra to 5 i nie ma kolejnych cyfr lub kolejne cyfry są zerami, spraw, aby poprzednia cyfra była parzysta (tj. zaokrąglona do najbliższej parzystej cyfry).
Przykład:
2,31 5 i 2,32 5 to 2,32 po zaokrągleniu do najbliższej części setnej.


Przykłady i wskazówki dotyczące zajęć domowych EGEE 102:

a. Unikaj zaokrąglania małych liczb całkowitych

b. Podczas zaokrąglania małych liczb z ułamkami dziesiętnymi nie zaokrąglaj do najbliższej części setnej.

• 45.67844 należy zaokrąglić najlepiej do 45,68 lub 45,678 lub 45,6784, a nie do 45,7 lub 46, aby uniknąć błędów.

• Ta wskazówka nie musi być używana w przypadku liczb >100, ponieważ występujący błąd jest niewielki.

C. 2. 9 8 4 można zaokrąglić do 3, jeżeli zaokrąglanie odbywa się do najbliższych jednostek lub dziesiątych części.


Większość mocy wiatrowych w USA zbudowana od 2011 r. znajduje się w centrum kraju

Moc wiatrowa w Stanach Zjednoczonych znacznie wzrosła w ciągu ostatniej dekady, z 40,1 gigawatów (GW) w styczniu 2011 r. do 118,3 GW pod koniec 2020 r. Ten wzrost mocy wiatrowej koncentrował się głównie w środku kraju.

Regiony Teksasu, Środkowego Zachodu i Centralnego, do jednych z najbardziej płodnych zasobów wiatrowych w kraju i połączone, miały największy udział we wzroście mocy wiatrowej w USA w latach 2011-2020 z 73% przyrostami. Na początku 2011 r. region Teksasu (obejmujący obszar obsługiwany przez ERCOT) dysponował mocą wiatrową 9,4 GW, do końca 2020 r. moc wzrosła do 27,9 GW. Moc wiatrowa w regionie Środkowego Zachodu potroiła się, wzrastając z 8,6 GW w 2011 r. do 26,9 GW w 2020 r. W 2011 r. region centralny miał około połowę mocy wiatrowej w regionach Teksasu i Środkowego Zachodu. Po dodaniu większej mocy wiatrowej (20,5 GW) w ciągu ostatniej dekady niż jakikolwiek inny region, region centralny jest obecnie jednym z największych regionów wiatrowych w USA.

Pomimo podobnej mocy wiatrowej jak regiony Teksasu i Środkowego Zachodu w 2011 r., region północno-zachodni zainstalował znacznie mniej nowej mocy wiatrowej (8,6 GW) w latach 2011-2020 niż te regiony.

Region Kalifornii (obejmujący wszystkie regiony stanu poza najbardziej wysuniętą na północ) dodał 3,0 GW mocy wiatrowej w latach 2011-2020, co stanowi 4% krajowego wzrostu mocy wiatrowej. Chociaż Kalifornia była jednym z pierwszych użytkowników turbin wiatrowych na skalę przemysłową, nie odnotowała w ostatnim dziesięcioleciu tak dużego wzrostu mocy wiatrowej, jak w innych regionach.

Stany Zjednoczone dodały rekordową ilość (14,2 GW) rocznej mocy wiatrowej w 2020 roku. Wcześniej największą mocą wiatrową dodaną w ciągu jednego roku w Stanach Zjednoczonych było 13,2 GW zainstalowane w 2012 roku.

Zarówno regiony Kalifornii, jak i środkowoatlantyckie odnotowały najwyższy roczny przyrost mocy wiatrowej w 2012 r. Region centralny również odnotował znaczny wzrost mocy wiatrowej w 2012 r. o 3,3 GW, czyli nieco mniej niż regionalne maksimum 3,5 GW dodane w 2016 r.

W 2020 r. regiony Środkowego Zachodu i Północnego Zachodu doświadczyły największych rocznych przyrostów mocy wiatrowych, dodając odpowiednio 5,7 GW i 2,7 GW. Wiele przyrostów mocy w ostatnich latach było spowodowanych spadkiem kosztów budowy farm wiatrowych i wzrostem standardów portfela energii odnawialnej na poziomie stanowym (RPS).


Powiązane historie

Jak się ogrzać i zaoszczędzić na rachunkach za energię tej zimy?

Od uszczelniania okien po używanie odpowiednich żarówek — te inteligentne i proste wskazówki mogą pomóc w utrzymaniu przytulności w Twojej rodzinie i niskich kosztach energii.

Jaki jest najbardziej energooszczędny podgrzewacz wody?

Nowa generacja ekologicznych podgrzewaczy wody z pompą ciepła zmniejszy emisje w Twoim domu, jednocześnie zmniejszając rachunki za media.

Pełna nadziei wizja przyszłości Kolumba i niektórych z jego najbardziej historycznych dzielnic

Elijah Carter, 31-letni specjalista od handlu detalicznego, który niedawno kupił i dokonał modernizacji energooszczędnej swojego pierwszego domu, omawia znaczenie edukacji w zakresie efektywności energetycznej w miastach takich jak jego rodzinny Columbus w stanie Ohio.

Obrońca efektywności energetycznej – i kapitału

Dawone Robinson, dyrektor regionalny Projektu Efektywności Energetycznej dla Wszystkich NRDC, pracuje nad stworzeniem możliwości oszczędzania energii i pieniędzy społecznościom o niskich dochodach.

Tydzień 137: Wycofanie żarówek Trump Light przenosi nas z powrotem do XIX wieku

Ponadto EPA chce pochwały za przestrzeganie ugody prawnej, a inny urzędnik Trumpa ucieka w ramiona firmy naftowej.

W Los Angeles najemcy chcą własnego zielonego nowego ładu

Mieszkańcy niedrogich mieszkań w mieście zwykle nie są traktowani priorytetowo pod względem modernizacji efektywności energetycznej. To się wkrótce zmieni.

Jak kupować energooszczędne żarówki

Stare żarówki mogą kosztować ponad 100 dolarów rocznie w postaci zmarnowanej energii, co również kosztuje planetę. Wyświadcz ziemi przysługę i zainwestuj w nowe, ultrawydajne żarówki.

Wojownik sprawiedliwości na froncie niedrogiej energii

Dawone Robinson koryguje nierówności, z jakimi borykają się kolorowe społeczności o niskich dochodach w dostępie do korzyści płynących z efektywności energetycznej – na przykład bardziej komfortowych domów i niższych rachunków za energię.

Czy Chiny uratują planetę?

Barbara Finamore, starszy dyrektor strategiczny NRDC na Azję, była świadkiem narodzin chińskiego ruchu czystej energii. Jej nowa książka rozważa jej przyszłość.

W miarę jak zmieniają się domy państwowe, zmieniają się też perspektywy czystej energii

Wielu gubernatorów, którzy prowadzili kampanię na rzecz odnawialnych źródeł energii i innych przyczyn środowiskowych, wygrało swoje wyścigi i szansę na nakłonienie stanów do podjęcia poważnych działań na rzecz klimatu.

Energia odnawialna: czyste fakty

Wiatr i słońce napędzają rewolucję czystej energii. Oto, co musisz wiedzieć o odnawialnych źródłach energii i jak możesz pomóc w wywieraniu wpływu w domu.

Proste sposoby na oszczędzanie energii w domu

Małe kroki mogą przyczynić się do znacznego zmniejszenia zużycia energii elektrycznej — i rachunków za media.

Jak działa sieć energetyczna

Ciekawostka: w większości krajów codziennie odbywa się aukcja sprzedaży energii do naszych sieci energetycznych, w której wygrywają najtańsze źródła. Warto również zauważyć: węgiel nie jest tani.

Oszczędzacz energii Stealth

Noah Horowitz ma obsesję na punkcie niedostrzegalnego sposobu, w jaki Twój telewizor, komputer, żarówki i suszarka marnują energię elektryczną – więc nie musisz.

Chroń swoje urządzenia przed marnowaniem energii i pieniędzy

Prawie jedną czwartą zużycia energii w domu zużywają „wampiry”. Kto może nas uratować?

Stare budynki, nowe sztuczki

Zielone panoramy to nie tylko błyszczące nowe drapacze chmur. NRDC's City Energy Project ma na celu naprawę naszych starych frajerów energii.

Paliwa kopalne: brudne fakty

Wydobywanie, wiercenie i spalanie brudnej energii szkodzą środowisku i naszemu zdrowiu. Oto wszystko, co musisz wiedzieć o paliwach kopalnych i dlaczego musimy przyjąć przyszłość czystej energii.

Przebudowa domu energooszczędnego

Nie wymaga rozbiórki. Kilka drobnych poprawek w każdym pomieszczeniu może radykalnie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla.

Kiedy badanie wyłoniło rachunki za niesprawiedliwie wysoką moc Memphis, grupy oddolne podjęły działania

Mieszkańcy południowego miasta wydają na władzę dwa razy więcej niż przeciętny Amerykanin. Czemu? To skomplikowane.

Wymazać Słońce, by ocalić Ziemię? Poważnie?

Perspektywa geoinżynierii nas przeraża. I powinno – oznacza spóźnienie naszej godziny klimatycznej.


Domy i budynki

Większość życia spędzamy w budynkach. Nasze domy, biura i domy kultury wymagają ogrzewania, chłodzenia i oświetlenia. W Kanadzie budynki wytwarzają 12% naszych krajowych emisji, głównie na potrzeby ogrzewania pomieszczeń i wody. Jeśli dodać do tego emisje pośrednie związane ze zużyciem energii elektrycznej, udział ten wzrasta do 17 procent. A czyniąc je bardziej energooszczędnymi, stanowią dużą szansę gospodarczą.

Budownictwo to wielomiliardowy przemysł w Kanadzie. Kiedy zwiększamy efektywność energetyczną naszych domów i budynków – tworzymy również więcej miejsc pracy. W Kanadzie każdy dolar wydany przez rząd na programy efektywności energetycznej może zaoszczędzić Kanadyjczykom od 3 do 5 dolarów.

Nasze budynki staną się znacznie bardziej energooszczędne, będą wykorzystywać czystą energię elektryczną, a nawet wytwarzać własną energię elektryczną. Dobrze zaprojektowane, wydajne budynki są wygodne i zdrowe – i pozwalają zaoszczędzić Kanadyjczykom pieniądze na rachunkach za energię.

Rząd federalny będzie wspierał poprawę efektywności energetycznej naszych domów i budynków.

Po pierwsze, rząd Kanady zapewni narzędzia, dzięki którym nowe budynki będą bardziej energooszczędne. Możliwe jest projektowanie budynków, które zużywają tyle energii, ile mogłyby wyprodukować przy użyciu energii odnawialnej. Są one znane jako budynki „gotowe na zerowe zużycie energii netto”. Współpracując z prowincjami i terytoriami, rząd federalny opracuje kodeks budowlany, który po przyjęciu przez prowincje i terytoria i wykorzystany przez budowniczych, może umożliwić budowanie wszystkich nowych budynków „gotowych do zerowej energii netto” do 2030 roku.

Będziemy również współpracować z prowincjami i terytoriami, aby opracować kodeks modernizacji istniejących budynków i pracować nad etykietami energetycznymi w celu wsparcia modernizacji. Kodeks dla istniejących budynków pomoże ulepszyć efektywność energetyczną, których można dokonać, gdy Kanadyjczycy remontują swoje domy i budynki. W 2030 r. 75% budynków w Kanadzie będzie budynkami stojącymi dzisiaj, więc musimy pracować nad poprawą ich efektywności energetycznej.

Oznakowanie zużycia energii pozwoli właścicielom domów na zwiększenie wartości ich domów poprzez wykazanie poprawy wydajności energetycznej wynikającej z inwestycji w lepszą izolację oraz bardziej wydajne systemy ogrzewania i chłodzenia.

Rząd federalny ustanowi również zaawansowane standardy wydajności dla nowych urządzeń grzewczych i innych urządzeń, aby właściciele domów z czasem oszczędzali energię i pieniądze.

Fundusz Gospodarki Niskoemisyjnej o wartości 2 miliardów dolarów oraz rządowe inwestycje w zieloną infrastrukturę będą wspierać transformację naszego sektora budynków. Dzięki tym funduszom będziemy współpracować z zainteresowanymi prowincjami i terytoriami, aby wesprzeć ich wysiłki, aby pomóc właścicielom domów i firmom stać się bardziej energooszczędnymi.

Wreszcie będziemy współpracować z ludnością rdzenną, aby zwiększyć wydajność i przeciwdziałać zmianom klimatycznym, podejmując wyzwania związane z mieszkalnictwem w społecznościach rdzennych. Razem sprawimy, że nowe budynki będą bardziej wydajne poprzez poprawę standardów budowlanych, jednocześnie zwiększając efektywność istniejących budynków. Rdzenni mieszkańcy również dostrzegli potrzebę włączenia tradycyjnej wiedzy i kultury do projektów budynków.

Działania te stworzą dobre miejsca pracy, napędzają rozwój nowych technologii, oszczędzą pieniądze Kanadyjczyków i pomogą uczynić domy, firmy i inne budynki bardziej komfortowymi, zdrowymi i przyjaznymi dla środowiska. Aby Kanada mogła prosperować w wieku czystego wzrostu, potrzebujemy wydajnych i odpornych budynków.


Tło

Węglowodany zawarte w diecie zapewniają zarówno źródło energii, jak i, poprzez swój wpływ na insulinę i inne hormony, regulacyjną kontrolę metabolizmu. W kontekście otyłości, cukrzycy i pokrewnych stanów patologicznych wielu badaczy twierdzi, że poziom węglowodanów, poprzez swoje działanie hormonalne, kontroluje dyspozycję spożycia składników odżywczych poza prostą równowagą kaloryczną [1–11]. Z tego punktu widzenia tłuszcz odgrywa względnie pasywną rolę, a szkodliwych skutków wysokiej zawartości tłuszczu w diecie można się spodziewać tylko wtedy, gdy w diecie jest wystarczająca ilość węglowodanów, aby zapewnić stan hormonalny, w którym tłuszcz będzie przechowywany, a nie utleniany. W praktycznym zastosowaniu zasada ta dała początek kilku formom popularnych strategii żywieniowych, które łączy pewien stopień ograniczenia węglowodanów [12–14] lub efektywnego poziomu glikemii [3, 15]. Eksperymentalnie, protokoły oparte na ograniczeniu węglowodanów radzą sobie równie dobrze lub lepiej niż redukcja tłuszczu w przypadku utraty wagi (recenzje: [16-18]), ale dlatego, że są nieco obrazoburcze w stosunku do oficjalnych zaleceń żywieniowych i ponieważ wywodzą się z popularnych diet, w których dyskurs jest gorący, pozostają kontrowersyjne. Stopień, w jakim ograniczenie węglowodanów jest skuteczne jako strategia kontroli otyłości lub cukrzycy, można przypisać dwóm efektom. Strategia ta często prowadzi do efektu behawioralnego, spontanicznej redukcji spożycia kalorii, jak widać na: ad lib porównania. Istnieje również efekt metaboliczny, widoczne zmniejszenie wydajności energetycznej obserwowane w porównaniach izokalorycznych, popularnie określane jako przewaga metaboliczna. Niekoniecznie są one niezależne: związek między termogenezą, odzwierciedleniem nieefektywności i sytości został ustalony na przykład przez Westerterp i wsp. [19].

Eksperymentalne demonstracje nieefektywności energetycznej u ludzi zostały ostatnio podsumowane [16, 17, 20], a zjawisko to zostało wykazane na modelach zwierzęcych (np. [21] i najbardziej dramatycznie [22]). Ten efekt metaboliczny nie jest jednak powszechnie akceptowany jako główny składnik eksperymentów na ludziach, co dziwne, nawet przez badaczy, którzy zapewnili wsparcie eksperymentalne [23–26]. Zmienna efektywność energetyczna jest jednak znana w wielu kontekstach: zaburzenia równowagi hormonalnej [27, 28], intensywna insulinoterapia [29], badania nad odzyskiwaniem masy ciała [30, 31], a zwłaszcza eksperymenty knock-out na zwierzętach [32–34]. Eksperymenty wykazujące zmienną efektywność energetyczną w kontekście utraty wagi pozostają jednak kontrowersyjne ze względu na trudności w walidacji przestrzegania zaleceń żywieniowych oraz z powodu oporu wobec tego, co jest postrzegane jako naruszenie termodynamiki, czyli intuicyjnego odczucia, które w koniec, wszystko musi się wyrównać. Tak więc postęp w tej dziedzinie nadal zależy od właściwego zrozumienia efektywności kalorycznej i opisu, w jaki sposób bilans energetyczny może wyjaśniać różnice w utracie wagi w porównaniach izokalorycznych.

Opisaliśmy wcześniej, jak oczekuje się, że różne diety izokaloryczne będą miały różny wpływ na metabolizm, a tym samym na masę ciała [16, 35, 36]. Nasze poprzednie argumenty były w dużej mierze oparte na termodynamice równowagi, ponieważ jest to najbardziej znane. Jednak żywe układy, a w szczególności magazyny TAG w adipocytach, są utrzymywane z dala od stanu równowagi, a szybkość rozkładu tak wysokoenergetycznych związków jest regulowana przez kinetykę enzymów katalizujących hydrolizę i ponowną syntezę. Ponieważ system jest utrzymywany z dala od równowagi, pomiary energii dostarczają wartości (∂G/∂ξ)T,P gdzie ξ jest współrzędną postępu reakcji i niezależność od drogi zmiennych stanu, czyli wartości ΔG mierzone w kalorymetrze niekoniecznie mają zastosowanie [37]. W istocie więc problem dotyczy w takim samym stopniu stawki, jak i darmowej energii. Poczyniono znaczne postępy w rozwoju nierównowagowej termodynamiki do badania metabolizmu, chociaż nie ma powszechnie akceptowanego podejścia ([38-40] i wzmianki w nich), a aktualna praca ma stanowić pierwszy krok w kierunku rozwinięcia problemu energii wydajność w odpowiedzi na makroskładniki pokarmowe.

Tutaj dokonujemy przeglądu podstawowych idei termodynamiki nierównowagi i przedstawiamy podejście do problemu utrzymania i zmiany masy ciała zgodnie z tymi ideami. Nacisk kładziony jest na przepływ metabolitów w tkance tłuszczowej, ponieważ ostatecznie jest to główne odzwierciedlenie bilansu energetycznego i otyłości. Praca ma kilka celów:

Przekształcenie problemu akumulacji i rozpadu TAG w adipocytach w języku termodynamiki nierównowagi. W szczególności chcemy opisać fizjologię adipocytów w kategoriach cyklu między wydajnym trybem przechowywania a trybem rozpraszania. Eksperymentalnie znajduje to odzwierciedlenie w szybkości przepływu kwasów tłuszczowych i utleniania kwasów tłuszczowych.

Dostarczenie wiarygodnego mechanizmu wyjaśniającego, w jaki sposób różne wydajności diet izokalorycznych można wytłumaczyć zmianami kinetycznymi. Wykazanie, że poziomy hormonów kontrolowane przez zmiany spożycia węglowodanów determinują względny udział wydajnych i rozpraszających części cyklu TAG-FA.

Ogólnie rzecz biorąc, model ma zapewnić ramy koncepcyjne dla efektywności energetycznej w żywieniu i wskazać drogę do przyszłych badań. Uważamy, że podejście to ma również ogólne implikacje i jest związane z filozoficznym stanowiskiem, które przyświeca Prigogine i jego zwolennikom w podkreślaniu dynamicznej natury procesów fizycznych, czyli konieczności uwzględnienia zarówno kinetyki, jak i termodynamiki [39, 41–44]. .

Podkreślamy, że wydajność metaboliczna nie zawsze jest widoczna w porównaniach diet. Analiza termodynamiczna pokazuje jednak, że nieefektywności należy się spodziewać i są to przypadki, w których „kaloria jest kalorii”, które należy wyjaśnić: to unikalna charakterystyka systemów żywych – utrzymywanie stanu ustalonego poprzez ściśle kontrolowane systemy sprzężenia zwrotnego – a nie ogólne prawa fizyczne, które odpowiadają za bilans energetyczny, gdy zostanie znaleziona. Znaczenie otyłości i innych zaburzeń metabolicznych sprawia, że ​​ważne jest, aby zobaczyć, jakie są wymagania, aby wyrwać się z tych stabilnych stanów.

Termodynamika nierównowagi

Tradycyjnie rozdziela się termodynamikę i kinetykę, ale taki podział dotyczy wyłącznie układów równowagi [41, 45]. Systemy, które są dalekie od równowagi, mogą podlegać reakcjom chemicznym, które nigdy nie osiągają równowagi i charakteryzują się przepływem materiału oraz energii. W interwencji dietetycznej przepływ materiału musi być zintegrowany w czasie, aby określić całkowitą zmianę masy ciała lub utratę tłuszczu. Tak więc nagromadzone zmiany mogą być kontrolowane przez obecność katalizatora lub innych czynników, które wpływają na szybkość reakcji.

W omawianym przypadku adipocyty krążą między stanami większego lub mniejszego rozkładu tłuszczu netto (lipoliza i reestryfikacja) w zależności od stanu hormonalnego, który z kolei jest zależny od składu makroskładników odżywczych w diecie. Hipotetyczny schemat zmian TAG w adipocytach oraz propozycję, w jaki sposób przyrost lub utrata TAG może być różna w dietach izokalorycznych z różnymi poziomami insuliny przedstawiono na rycinie 1. W normalnych warunkach kontrolnych utrzymania masy ciała rozkład i wykorzystanie TAG przez lipolizę a utlenianie jest równoważone przez resyntezę z przyjmowania pokarmu. Zakładając, dla uproszczenia. chwilowy wzrost ilości pożywienia podczas posiłków, krzywe przedstawiają przepływ netto materiału (prawdopodobnie przez kilka cykli TAG-FA) w adipocytach. W gruboziarnistej analizie całka w czasie fluktuacji między różnymi stanami mierzy zmianę przechowywanych TAG w czasie eksperymentu żywieniowego. Średnia jest stabilna, to znaczy pojawia się jako utrzymanie wagi. Jeśli teraz każdy posiłek jest utrzymywany na stałym poziomie kalorii, ale następuje wzrost procentowej zawartości węglowodanów, co prowadzi do wyższego poziomu insuliny, aktywność lipaz może być zmniejszona (niebieska linia na ryc. 1). Podwyższony poziom insuliny w mniejszym stopniu wpływa na szybkość resyntezy TAG [46] i rzeczywiście może pójść w odwrotną stronę. System może cyklicznie przechodzić między stanami, które, chociaż nigdy nie osiągną równowagi, mają wpływ netto w postaci zmian w kierunku akumulacji TAG.

Hipotetyczna kinetyka magazynowania i hydrolizy tłuszczu. Model wpływu insuliny na efektywność przechowywania. Czarna linia wskazuje odpowiedź w warunkach utrzymania wagi. Niebieska linia pokazuje wpływ dodanej insuliny na aktywność lipazy wrażliwej na hormony.

W ograniczeniu węglowodanów zmniejszeniu węglowodanów może towarzyszyć wzrost zawartości tłuszczu w diecie, a względny wpływ na szybkość akumulacji TAG z powodu odhamowania lipolizy w porównaniu z wpływem zwiększonego substratu będzie determinował skuteczność. Jak zauważono poniżej, eksperymenty w piśmiennictwie [47] pokazują, że po przewlekłej ekspozycji na dietę niskowęglowodanową (wyższa zawartość TAG w diecie), poziomy TAG w osoczu po posiłku wysokotłuszczowym są zmniejszone w porównaniu z grupą kontrolną. Oczywiście zastąpienie węglowodanów dietetycznych białkiem dietetycznym przy stałym poziomie lipidów będzie zgodne z modelem przy braku efektów kompensacyjnych.

W takich przypadkach zintegrowana zmiana TAG w ciągu dnia (lub kilku dni) nie będzie już wynosić zero. W ten sposób dwie diety mogą prowadzić do różnych przyrostów masy ciała (na co wskazuje nagromadzenie tłuszczu), mimo że mają tę samą liczbę kalorii, po prostu dlatego, że inaczej wpływają na poziom hormonów. Analiza oparta na wskaźnikach sugeruje ponadto, że można uzyskać nowy stan stacjonarny, w którym TAG może być utrzymywany na wyższym lub niższym poziomie, nawet jeśli stan hormonalny powraca do stanu, który nie prowadzi do dalszych zmian. Komórka może następnie odprężyć się od jednego stanu stacjonarnego do drugiego, obserwowany makroskopowy przyrost lub utrata masy ciała. Celem jest tutaj pytanie, czego potrzeba, aby wywołać zachowanie takie jak na rysunku 1.

W przypadku drobnych perturbacji wystąpią efekty kompensujące konkurujących szlaków (np. wzrost wydzielania insuliny z powodu produkcji kwasów tłuszczowych [48, 49]) i można się spodziewać, o ile model odpowiada rzeczywistości, może wystąpić efekt progowy . Znajduje to odzwierciedlenie w nacisku na ekstremalną redukcję węglowodanów we wczesnych fazach popularnych diet odchudzających [12–14]. Podkreślamy, że wszystkie potencjalne źródła niewydolności metabolicznej – zwiększone uzależnienie od glukoneogenezy i w konsekwencji zwiększony obrót białkami, regulacja w górę białek rozprzęgających – opisane wcześniej [16, 36] mogą nadal działać, ale zmiana netto zapasów tłuszczu musi być końcowy wspólny wynik, jeśli masa ciała ma ulec zmianie.

Formalizm termodynamiki nierównowagi

W przypadku układów, które nie są w równowadze, zmiany w entropii doprowadzą układ do równowagi. Jeśli układ jest bliski równowagi lub, jak w tym przypadku, występuje niewielka zmiana w całkowitej energii swobodnej – tylko niewielka część TAG jest faktycznie hydrolizowana w ciągu dnia – wtedy zmiana entropii będzie spowodowana do dSmi, strumień entropii wymieniany z otoczeniem i dSi, to ze względu na nieodwracalny efekt reakcji chemicznej [41, 50, 51]. Interesuje nas zatem tempo wytwarzania entropii, Φ, spowodowane reakcjami chemicznymi przy stałej T i P:Φ = dSi/dt = - (1/T) Σ N μk dnk/dt

W termodynamice nierównowagowej całkowity strumień entropii jest traktowany jako iloczyn sił (pochodna potencjału), Xk i płynie Jk, wszystkie siły i przepływy znikają w równowadze. W układzie chemicznym siła Xk definiuje się jako ujemny potencjał chemiczny k-tej reakcji, czasami określany jako powinowactwo A = - (∂G/∂ξ)T,P gdzie ξ jest zakresem reakcji chemicznej. Innymi słowy, dodatni znak × wskazuje na spontaniczną siłę napędową do przodu. Siła zależy zatem od stężenia reagentów i produktów, standardowej energii swobodnej i zakresu reakcji. Warto zauważyć, że dla układów takich jak adipocyt, które są utrzymywane z dala od równowagi, rozróżnienie między wartościami ΔG i (∂G/∂ξ)T,P zauważone przez innych autorów [37] jest ważne, to znaczy prosta addytywność zmiennych stanu, która leży u podstaw idei, że wszystkie kalorie są równoważne, jest nieprawidłowa.

Przepływy, Jk, są utożsamiane ze strumieniem k-tej reakcji. Strumień kwasów tłuszczowych w adipocytach, na przykład J1 = vlipoliza + vsynteza, suma szybkości rozkładu i syntezy dla TAG. W fenomenologicznym podejściu termodynamiki nierównowagowej siły i przepływy mogą być sumą kilku pojedynczych procesów.

Stosując zasady termodynamiki nierównowagi, analiza zostanie uproszczona, jeśli przyjmiemy, że strumienie są funkcjami liniowymi sił, analogicznie do podobnych równań liniowych, takich jak prawo dyfuzji Ficka (dyfuzja jest liniową funkcją gradientu stężenia ) lub prawo Ohma (prąd jest liniową funkcją potencjału). Stała proporcjonalności Lkj nazywa się współczynnikiem fenomenologicznym.Jk = Σ n LkjxJ

Chociaż ogólnym wymogiem spełnienia warunku (2) jest to, aby układ był bliski równowagi, często obserwuje się, że przybliżenie liniowe jest odpowiednie dla układów bardzo odległych od równowagi, podlegających stabilizującemu sprzężeniu zwrotnemu oraz w układach enzymatycznych działających w zakresie stężeń substratów które są blisko Km [52, 53]. Dalszą dyskusję można znaleźć w piśmiennictwie [54–56]. O ile założenie liniowości jest uzasadnione dla obecnego modelu, w którym małe perturbacje dalekie od stanu równowagi występują w regionie o wysokim podłożu, ostatecznie jest to założenie robocze, a testy eksperymentalne modelu ostatecznie określą, czy założenie jest zasadne.

Cechy jakościowe modelu adipocytów i porównanie do glikolizy

Na rycinie 2 przedstawiono prosty model, który zaproponowano dla metabolizmu tkanki tłuszczowej w warunkach wpływających na zmiany masy ciała. Strumień TAG (1) reprezentuje akumulację netto lub wydajność w odniesieniu do samej komórki. Proces ten jest napędzany przez (2) wejście 3-fosforanu glicerolu z glikolizy lub gliceneogenezy i (3) kwas tłuszczowy (FA) z FA osocza. Wysokoenergetyczna forma cyklu, TAG, jest przechowywana. Z punktu widzenia organizmu to właśnie produkcja FA dostarcza paliwa do utleniania i metabolizmu komórkowego. Ta moc wyjściowa może być traktowana jako analogiczna do obciążenia systemu, jak to zwykle opisuje się w termodynamice nierównowagi. Utlenianie i pobieranie FA są w dużej mierze kontrolowane niezależnie, to znaczy układ adipocytów ma wysoką przewodność wyjściową i niską przewodność wejściową, czyli analogicznie do układu elektronicznego jest idealnym wzmacniaczem. Ponieważ skutecznie nie obciąża on systemu, a ogólny efekt metaboliczny polega po prostu na zmniejszeniu powinowactwa kwasów tłuszczowych, analiza jest znacznie uproszczona. Strumień FA, J3 ma ogólne znaczenie fizjologiczne i jest najbardziej dostępnym doświadczalnie z odpowiednich parametrów.

W porównaniu różnych diet dodatkowym składnikiem jest (4) dostarczanie kwasów tłuszczowych z lipoprotein zawierających TAG. Nasze podejście do problemu polega na rozważeniu przepływów przy braku tego wkładu, ponieważ tak zwykle opisuje się to w literaturze, a następnie rozważenie wpływu wkładu lipoprotein jako perturbacji. Skupiając się na reakcji przy braku dopływu lipoprotein, ogólne relacje strumieni i przepływów:J1 = L11x1 + L12x2J2 = L21x1 + L22x2J3 = L13x1 + L33x3

Jako przykład zastosowania tych zasad, Aledo i in. zajęli się ujemną korelacją między przepływem glikolitycznym a wewnątrzkomórkowym stężeniem ATP w drożdżach, tzw. paradoksem ATP [54, 57, 58]. Paradoks został rozwiązany, pokazując, że jeśli szlaki zużywające ATP są bardziej wrażliwe na glukozę niż szlak glikolityczny, komórka może przejść z trybu wydajnego (zachowującego ATP) do trybu rozpraszającego (wykorzystującego ATP) [54, 58]. Reżim rozpraszający zapewnia wyższą wydajność przy wysokim koszcie glukozy, podczas gdy reżim wydajny ma wyższą akumulację ATP, ale niższy przepływ glikolityczny.

W modelu adipocytów okresowe przełączanie pomiędzy trybami dyssypatywnymi i konserwatywnymi ma opisywać dynamiczny cykl TAG. Celem opracowania modelu jest pokazanie ograniczeń systemu zachowania masy tłuszczowej i odwrotnie, w jaki sposób izokaloryczne nakłady dietetyczne o różnym składzie mogą w wiarygodny sposób prowadzić do przyrostu lub utraty masy ciała, czyli jak regulowana jest wydajność w TAG -FA cycle and the activity of the reactants. In essence, we want to know what it would take for the blue line in Figure 1 to occur.

The major controlling variables will be the Lij, the phenomenologic constants which depend on hormonal levels, and the thermodynamic activity of plasma triglyceride (supplying fatty acid). Looking ahead, the simplest application will be the effect of replacing dietary carbohydrate with dietary protein at constant lipid where a semi-quantitative prediction can be made. In the most general case, however, we also want to know the relative impact of insulin reduction on the Lij (reduced lipolysis rate) compared to the increase in thermodynamic activity (X4) due to increased dietary fat.

The variables as they apply to the adipocyte model are as follows:

x1 = the output force is the affinity of the lipolysis-TAG synthesis cycle. The analysis can be simplified by the assumption that lipolysis of available TAG (and possibly re-synthesis) in an adipocyte occurs at a heterogeneous interface. We can therefore take the thermodynamic activity of TAG as 1, that is, although other concentrations may influence X1, the amount of TAG will not. (The contribution of TAG activity is unlikely to change in any case since perturbations in TAG concentrations are extremely small compared to the total stored TAG).X1 = -RT (ln (Keq) FA-TAG - ln ([FA] 3 [glyc-3-P]/[TAG]) = - 3 RT ln (([FA] [glyc-3-P]/K')

x2 = the driving force for supply of glycerol-3-phosphate whose major term is normally the availability of carbohydrate. Under conditions of carbohydrate restriction, however, there is also an increase in glyceroneogenesis from protein [59, 60].

x3 = = the driving force for supply of fatty acid from cellular TAG.

x4 = the force due to the supply of fatty acid from lipoproteins (chylomicrons and VLDL).

In the approach taken here,

L11, L12 are the sensitivities of the flux of TAG to the levels of TAG and the levels of substrate (glycerol-3-phosphate) which depend primarily on the hormonal levels (przez phosphorylation of the lipases and other enzymes). It is generally assumed on theoretical grounds (Onsager relation) that L12 = L21 although this has to actually be established for systems that are not close to equilibrium.

L22 is the sensitivity of the glycerol-3-phosphate flux to the availability of carbohydrate (or other sources) which may also be controlled by hormonal levels.

Although somewhat beyond the level of analysis presented here, it is worth noting some of the derived parameter that are traditional in a NET analysis. The degree of coupling, q = L12 /√L11L22 is a dimensionless parameter that indicates how tightly the output process is coupled to the driver process [55] and takes on values from 0 to 1 in the forward direction. In the model in Figure 2, q will vary with different subjects and different metabolic states, in particular, is strongly under the control of insulin.


2.7: Energy Efficiency - Biology

The world is not on track to meet the energy-related components of the Sustainable Development Goals (SDGs). The IEA’s Sustainable Development Scenario (SDS) outlines a major transformation of the global energy system, showing how the world can change course to deliver on the three main energy-related SDGs simultaneously.

Based on existing and announced policies – as described in the IEA Stated Policies Scenario (STEPS) – the world is not on course to achieve the outcomes of the UN SDGs most closely related to energy: to achieve universal access to energy (SDG 7), to reduce the severe health impacts of air pollution (part of SDG 3) and to tackle climate change (SDG 13).

The SDS sets out an ambitious and pragmatic vision of how the global energy sector can evolve in order to achieve these critical energy-related SDGs. It starts with the SDG outcomes and then works back to set out what would be needed to deliver these goals in a realistic and cost-effective way. In the WEO-2020, the Sustainable Development Scenario also integrates the stimulus packages required for a global sustainable recovery from Covid-19. Investments in the 2021-2023 period are therefore aligned with the Sustainable Recovery depicted in the World Energy Outlook Special Report.

An integrated approach to energy and sustainable development

The Paris Agreement has an objective of “holding the increase in the global average temperature to well below 2 °C above pre-industrial levels and pursuing efforts to limit the temperature increase to 1.5 °C above pre-industrial levels”. Energy production and use is the largest source of global greenhouse-gas (GHG) emissions, meaning that the energy sector is crucial for achieving this objective.

To achieve the temperature goal, the Paris Agreement calls for emissions to peak as soon as possible and reduce rapidly thereafter, leading to a balance between anthropogenic emissions by sources and removals by sinks (i.e. net-zero emissions) in the second half of this century. These conditions are all met in the SDS.

The SDS holds the temperature rise to below 1.8 °C with a 66% probability without reliance on global net-negative CO2 emissions this is equivalent to limiting the temperature rise to 1.65 °C with a 50% probability. Global CO2 emissions from the energy sector and industrial processes fall from 35.8 billion tonnes in 2019 to less than 10 billion tonnes by 2050 and are on track to net zero emissions by 2070.

The SDS is fully aligned with the Paris Agreement

Compare the new SDS 2020 to IPCC scenarios with a temperature rise in 2100

Source: IAMC 1.5°C Scenario Explorer hosted by IIASA release 1.1, https://data.ene.iiasa.ac.at/iamc-1.5c-explorer, https://doi.org/10.5281/zenodo.3363345

The IPCC Special Report on Global Warming of 1.5°C, published in 2018, assessed a large number of scenarios that led to at least a 50% chance of limiting the temperature rise to 1.5 °C. As the figure above makes clear, the SDS trajectory is well within the envelope of these scenarios.

Almost all of these IPCC scenarios (88 out of 90) assume some level of net negative emissions. The Sustainable Development Scenario does not rely on net negative emissions, but if the requisite technologies became available at scale, warming could be further limited. A level of net negative emissions significantly smaller than that used in most scenarios assessed by the IPCC would provide the Sustainable Development Scenario with a 50% probability of limiting the rise in global temperatures to 1.5°C.

How does SDS relate to the pursuit of a 1.5°C outcome?

Cumulative net-negative CO2 emissions between 2018 and 2100 in 1.5°C scenarios assessed by the IPCC

However, as frequently highlighted in the WEO, there are reasons to limit reliance on early-stage technologies for which future rates of deployment are highly uncertain: that is why the SDS emphasises the importance of early action on reducing emissions.

In the light of concern surrounding negative emissions technologies, it would be possible to construct a scenario that goes further than the Sustainable Development Scenario and delivers a 50% chance of limiting warming to 1.5 °C without any reliance on net-negative emissions. These conditions would require achieving net zero emissions globally by around 2050.

Eliminating the 10 Gt CO2 energy-sector emissions remaining in SDS in 2050 would not amount to a simple extension of the changes to the energy system described in the SDS. The additional changes involved – particularly those surrounding rates of technological change, infrastructure constraints, social acceptance and behavioural changes, and capital stock replacement – would pose challenges that would be very difficult and very expensive to surmount. This is not something that is within the power of the energy sector alone to deliver. Change on a massive scale would be necessary across a very broad front, and would impinge directly on the lives of almost everyone.

The Paris Agreement is also clear that climate change mitigation objectives should be fulfilled in the context of sustainable development and efforts to eradicate poverty. The Sustainable Development Scenario explicitly supports these broader development efforts (in contrast to most other decarbonisation scenarios), in particular through its energy access and cleaner air dimensions.

In the Sustainable Development Scenario, strong policy support and international co-operation are an integral part of national and international recovery plans, and this enables a ramping up of progress on expanding access programmes to achieve universal access to electricity and clean cooking by 2030, despite the near-term slowdown caused by the health crisis and economic downturn. This scenario requires $40 billion of annual investment between 2021 and 2030 to reach universal access, making full use of decentralised solutions. Achieving universal access will transform the lives of hundreds of millions, and reduce the severe health impacts of indoor air pollution, overwhelmingly caused by smoke from cooking.


Obejrzyj wideo: Efektywność energetyczna w przedsiębiorstwie (Październik 2022).