Energiehierarchie

Die Energiehierarchie ist eine Klassifizierung von Energieoptionen, die priorisiert ist, um den Fortschritt in Richtung eines nachhaltigeren Energiesystems zu unterstützen. Es ist ein ähnlicher Ansatz für die Abfallhierarchie zur Minimierung von Ressourcenverarmung und verwendet eine parallele Sequenz.

Die höchsten Prioritäten beziehen sich auf die Vermeidung unnötigen Energieverbrauchs, indem Abfall vermieden und die Energieeffizienz verbessert wird. Die nachhaltige Produktion von Energieressourcen ist die nächste Priorität. Depletive und Abfall erzeugende Energieerzeugungsoptionen haben die niedrigste Priorität.

Damit ein Energiesystem nachhaltig ist, müssen die Ressourcen, die für die Erzeugung der Energie verwendet werden, unbegrenzt haltbar sein; die Energieumwandlung sollte keine schädlichen Nebenprodukte, einschließlich Nettoemissionen, und keine Abfälle, die nicht vollständig recycelt werden können, erzeugen; und es muss in der Lage sein, angemessene Energieanforderungen zu erfüllen.

Energie sparen
Oberste Priorität der Energie-Hierarchie ist die Energieeinsparung oder die Vermeidung unnötigen Energieverbrauchs. Zu dieser Kategorie gehört die Vermeidung von Verschwendung, indem nicht benötigte Lampen und Geräte ausgeschaltet und unnötige Fahrten vermieden werden. Der Wärmeverlust von Gebäuden ist eine Hauptquelle für Energieverschwendung, daher können Verbesserungen der Gebäudedämmung und der Luftdichtheit einen wesentlichen Beitrag zur Energieeinsparung leisten.

In vielen Ländern gibt es Agenturen, die Energiesparen fördern.

Energieeffizienz
Die zweite Priorität der Energiehierarchie besteht darin sicherzustellen, dass verbrauchte Energie effizient erzeugt und verbraucht wird. Energieeffizienz hat zwei Hauptaspekte.

Umwandlungseffizienz des Energieverbrauchs
Energieeffizienz ist das Verhältnis der produktiven Leistung eines Geräts zu der Energie, die es verbraucht.

Energieeffizienz war eine niedrigere Priorität, wenn Energie billig war und das Bewusstsein für die Auswirkungen auf die Umwelt gering war. Im Jahr 1975 war der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch eines Autos in den USA unter 15 Meilen pro Gallone Glühlampen, die die am häufigsten verwendeten Art bis zum Ende des 20. Jahrhunderts waren, verschwenden 90% ihrer Energie als Wärme, mit nur 10% umgewandelt zu nützlich Licht.

In letzter Zeit ist Energieeffizienz eine Priorität geworden. Die zuletzt gemeldete durchschnittliche Kraftstoffeffizienz von US-Autos hatte sich gegenüber dem Niveau von 1975 fast verdoppelt; Inzwischen wird eine LED-Beleuchtung gefördert, die fünf- bis zehnmal effizienter ist als Glühlampen. Viele Haushaltsgeräte müssen jetzt Etiketten anzeigen, um ihre Energieeffizienz zu zeigen.

Umwandlungseffizienz der Energieproduktion
Verluste entstehen, wenn Energie aus der natürlichen Ressource gewonnen wird, aus der sie gewonnen wurde, wie fossile Brennstoffe, radioaktive Stoffe, Sonnenstrahlung oder andere Quellen. Die meiste Stromerzeugung erfolgt in Wärmekraftwerken, bei denen ein Großteil der Quellenenergie als Wärme verloren geht. Die durchschnittliche Effizienz der weltweiten Stromproduktion lag 2009 bei ca. 37%.

Eine Priorität in der Energie-Hierarchie ist es, die Effizienz der Energieumwandlung zu verbessern, sei es in traditionellen Kraftwerken oder durch Verbesserung der Leistung von Photovoltaik-Kraftwerken und anderen Energiequellen.

Gesamteffizienz und Nachhaltigkeit können auch durch Kapazitäts- oder Brennstoffwechsel von weniger effizienten, weniger nachhaltigen Ressourcen zu besseren verbessert werden; Dies wird jedoch hauptsächlich in der vierten Hierarchieebene behandelt.

Nachhaltige Energieerzeugung
Erneuerbare Energie beschreibt natürlich vorkommende, theoretisch unerschöpfliche Energiequellen. Diese Quellen werden als unerschöpflich oder natürlich ergänzt behandelt und fallen in zwei Klassen.

Elementare erneuerbare Energien
Die erste Klasse erneuerbarer Energien stammt aus klimatischen oder elementaren Quellen wie Sonnenlicht, Wind, Wellen, Gezeiten oder Regenfällen (Wasserkraft). In diese Kategorie fällt auch die Geothermie aus der Wärme des Erdkerns.

Diese werden als unerschöpflich behandelt, weil die meisten von der Energie stammen, die von der Sonne ausgeht, die eine geschätzte Lebensdauer von 6,5 Milliarden Jahren hat.

Bio-Energie
Die andere Hauptklasse der erneuerbaren Energien, Bioenergie, stammt aus Biomasse, wo der relativ kurze Wachstumszyklus bedeutet, dass die Nutzung durch neues Wachstum ergänzt wird. Bioenergie wird normalerweise durch Verbrennung umgewandelt und verursacht daher Kohlenstoffemissionen. Es wird insgesamt als CO2-neutral behandelt, da während des Wachstumszyklus eine äquivalente Menge Kohlendioxid aus der Atmosphäre extrahiert wurde.

Bioenergiequellen können fest sein, wie Holz und Energiepflanzen; Flüssigkeit, wie Biokraftstoffe; oder gasförmig, wie Biomethan aus anaerober Vergärung.

Niedrige Stoßenergieproduktion
Die nächste Priorität in der Hierarchie umfasst Energiequellen, die nicht vollständig nachhaltig sind, aber eine geringe Auswirkung auf die Umwelt haben. Dazu gehört die Nutzung fossiler Brennstoffe mit CO2-Abscheidung und -Speicherung.

Die Kernenergie wird manchmal als eine Quelle mit geringer Auswirkung behandelt, da sie geringe Kohlenstoffemissionen aufweist.

Hohe Stoßenergieproduktion
Die niedrigste Priorität in der Energiehierarchie ist die Energieerzeugung unter Verwendung nicht nachhaltiger Quellen wie unverminderter fossiler Brennstoffe. Einige stellen Kernenergie auch in diese Kategorie und nicht in die oben genannte Kategorie, da die Entsorgung / Lagerung von hochgefährlichen radioaktiven Abfällen über extrem lange (Hunderttausende von Jahren oder mehr) Zeiträume und die Erschöpfung von Uranressourcen erforderlich ist.

Es herrscht Einigkeit darüber, dass der Anteil solcher Energiequellen abnehmen muss.

Innerhalb dieser Ebene gibt es Möglichkeiten, negative Auswirkungen zu begrenzen, indem von den schädlichsten Brennstoffquellen wie Kohle auf weniger emittierende Quellen wie Gas umgestellt wird.

Viele schlagen vor, dass, wenn solch ein hoher Einfluss des Energieverbrauchs minimiert wurde, die Auswirkungen einer unvermeidlichen Restnutzungsdauer durch Emissionsausgleich ausgeglichen werden sollten.

Ursprünge der Energiehierarchie
Die Energie-Hierarchie wurde erstmals 2005 von Philip Wolfe vorgeschlagen, als er Generaldirektor der Renewable Energy Association war. Diese erste Version hatte drei Ebenen; Energieeffizienz, erneuerbare Energien und traditionelle Energieerzeugung. Es wurde im Jahr 2006 von einem Konsortium von Institutionen, Verbänden und anderen Gremien im Manifest für nachhaltige Energie gebilligt und angenommen. Anschließend wurde das Konzept von anderen in der Energiewirtschaft und in der Regierung übernommen und verfeinert.