التسلسل الهرمي للطاقة

التسلسل الهرمي للطاقة هو تصنيف لخيارات الطاقة ، مع إعطاء الأولوية للمساعدة في التقدم نحو نظام طاقة أكثر استدامة. وهو نهج مماثل للتسلسل الهرمي للنفايات لتقليل استنفاد الموارد ، ويعتمد تسلسلاً متوازيًا.

تغطي أعلى الأولويات منع استخدام الطاقة غير الضروري سواء من خلال التخلص من النفايات وتحسين كفاءة الطاقة. يمثل الإنتاج المستدام لموارد الطاقة الأولوية التالية. تعتبر خيارات توليد الطاقة المستنفدة للطاقة والفضائية هي الأولوية الأقل.

لكي يكون نظام الطاقة مستدامًا: يجب أن تكون الموارد المستخدمة لإنتاج الطاقة قادرة على البقاء إلى أجل غير مسمى ؛ ينبغي ألا ينتج عن تحويل الطاقة أي منتجات ثانوية ضارة ، بما في ذلك صافي الانبعاثات ، ولا النفايات التي لا يمكن إعادة تدويرها بالكامل ؛ ويجب أن تكون قادرة على تلبية متطلبات الطاقة المعقولة.

توفير الطاقة
الأولوية القصوى في هرم الطاقة هي الحفاظ على الطاقة أو منع الاستخدام غير الضروري للطاقة. تشمل هذه الفئة إزالة النفايات عن طريق إيقاف تشغيل الأضواء والأجهزة غير الضرورية وتجنب الرحلات غير الضرورية. يعد فقدان الحرارة من المباني مصدراً رئيسياً لهدر الطاقة ، لذا فإن التحسينات في بناء العزل وضيق الهواء يمكن أن تساهم بشكل كبير في الحفاظ على الطاقة.

لدى العديد من الدول وكالات لتشجيع توفير الطاقة.

كفاءة الطاقة
الأولوية الثانية تحت التسلسل الهرمي للطاقة هي ضمان إنتاج الطاقة المستخدمة واستهلاكها بكفاءة. كفاءة الطاقة لها جانبان رئيسيان.

كفاءة التحويل لاستهلاك الطاقة
كفاءة الطاقة هي نسبة المخرجات الإنتاجية للجهاز إلى الطاقة التي يستهلكها.

كانت كفاءة الطاقة أولوية أقل عندما كانت الطاقة رخيصة وكان الوعي بتأثيرها البيئي منخفضًا. في عام 1975 كان متوسط ​​استهلاك الوقود لسيارة في الولايات المتحدة أقل من 15 ميلاً لكل غالون من المصابيح المتوهجة ، والتي كانت من أكثر الأنواع شيوعًا حتى أواخر القرن العشرين ، حيث كانت تهدر 90٪ من طاقتها كحرارة ، مع تحويل 10٪ منها فقط إلى مادة مفيدة ضوء.

في الآونة الأخيرة ، أصبحت كفاءة الطاقة أولوية. وقد تضاعف تقريبا متوسط ​​استهلاك الوقود في الولايات المتحدة في المتوسط ​​من مستوى عام 1975 ؛ يتم الآن تعزيز إضاءة LED التي تزيد كفاءة فعاليتها عن 5 إلى 10 مرات عن المصابيح. مطلوب الآن العديد من الأجهزة المنزلية لعرض التسميات لإظهار كفاءة الطاقة الخاصة بهم.

كفاءة التحويل لإنتاج الطاقة
يتم تكبد الخسائر عندما يتم حصاد الطاقة من الموارد الطبيعية التي اشتقت منها ، مثل الوقود الأحفوري ، المواد المشعة ، الإشعاع الشمسي أو مصادر أخرى. معظم إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية ، حيث يتم فقدان الكثير من الطاقة المصدر كحرارة. بلغ متوسط ​​كفاءة الإنتاج العالمي للكهرباء في عام 2009 نسبة 37٪.

من الأولويات في التسلسل الهرمي للطاقة هو تحسين كفاءة تحويل الطاقة ، سواء في محطات الطاقة التقليدية أو من خلال تحسين نسبة الأداء لمحطات الطاقة الضوئية وغيرها من مصادر الطاقة.

يمكن تحسين الكفاءة والاستدامة بشكل عام من خلال القدرة أو التبديل بين الوقود من الموارد الأقل كفاءة والأقل استدامة إلى الموارد الأفضل ؛ ولكن هذا يغطي بشكل رئيسي تحت المستوى الرابع من التسلسل الهرمي.

إنتاج الطاقة المستدامة
الطاقة المتجددة تصف مصادر الطاقة الطبيعية التي لا تنضب من الناحية الطبيعية. يتم التعامل مع هذه المصادر على أنها لا تنضب ، أو تتجدد بشكل طبيعي ، وتنقسم إلى فئتين.

مصادر الطاقة المتجددة
تنبع الطبقة الأولى من مصادر الطاقة المتجددة من مصادر مناخية أو عناصر أساسية مثل أشعة الشمس أو الرياح أو الأمواج أو المد والجزر أو الأمطار (الطاقة المائية). الطاقة الحرارية الأرضية من حرارة قلب الأرض تقع أيضا في هذه الفئة.

يتم التعامل معها على أنها لا تنضب لأن معظمها ينبع في النهاية من الطاقة المنبعثة من الشمس ، والتي تقدر بحياة 6.5 مليار سنة.

الطاقة الحيوية
الفئة الرئيسية الأخرى من الطاقة المتجددة ، الطاقة الحيوية ، مستمدة من الكتلة الحيوية ، حيث تعني دورة النمو القصيرة نسبيا أن الاستخدام يعاد تجديده من خلال النمو الجديد. يتم تحويل الطاقة الحيوية عادة عن طريق الاحتراق ، وبالتالي تؤدي إلى انبعاثات الكربون. ويتم التعامل معها على أنها محايدة الكربون بشكل عام ، لأنه سيتم استخراج كمية مساوية من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي خلال دورة النمو.

يمكن أن تكون مصادر الطاقة الحيوية صلبة ، مثل الخشب ومحاصيل الطاقة ؛ السائل ، مثل الوقود الحيوي ؛ أو غازية ، مثل ثنائي الميثان من الهضم اللاهوائي.

إنتاج الطاقة منخفضة التأثير
تشمل الأولوية التالية في التسلسل الهرمي مصادر الطاقة غير المستدامة تمامًا ، ولكنها ذات تأثير بيئي منخفض. وتشمل هذه استخدام الوقود الأحفوري مع احتجاز الكربون وتخزينه.

يتم التعامل مع الطاقة النووية في بعض الأحيان كمصدر منخفض التأثير ، لأنه يحتوي على انبعاثات منخفضة الكربون.

إنتاج الطاقة عالية التأثير
أقل أولوية تحت هرمية الطاقة هي إنتاج الطاقة باستخدام مصادر غير مستدامة ، مثل الوقود الأحفوري الذي لا يهدأ. كما يضع البعض الطاقة النووية في هذه الفئة ، بدلاً من الطاقة المذكورة أعلاه ، بسبب الإدارة / التخزين المطلوبين للنفايات المشعة الشديدة الخطورة على مدى فترات طويلة للغاية (مئات الآلاف من السنين أو أكثر) من الأطر الزمنية ونفاد موارد اليورانيوم.

هناك إجماع على أن حصة مصادر الطاقة هذه يجب أن تنخفض.

ضمن هذا المستوى ، هناك إمكانيات للحد من الآثار السلبية بالانتقال من مصادر الوقود الأكثر ضرراً ، مثل الفحم ، إلى مصادر انبعاث أقل ، مثل الغاز.

ويشير الكثيرون إلى أنه عندما يتم تقليل استخدام الطاقة العالية التأثير ، يجب موازنة تأثيرات أي استخدام متبقي لا يمكن تجنبه من خلال تعويض الانبعاثات.

أصول التسلسل الهرمي للطاقة
تم اقتراح التسلسل الهرمي للطاقة لأول مرة في عام 2005 من قبل فيليب وولف ، عندما كان مديرًا عامًا لرابطة الطاقة المتجددة. كان هذا الإصدار الأول ثلاثة مستويات ؛ كفاءة الطاقة ، الطاقة المتجددة وإنتاج الطاقة التقليدية. وقد تم اعتماده واعتماده في عام 2006 من قبل اتحاد من المؤسسات والجمعيات والهيئات الأخرى في بيان الطاقة المستدامة. في وقت لاحق ، تم اعتماد المفهوم وصقله من قبل الآخرين في صناعة الطاقة وفي الحكومة.