La Gerarchia energetica è una classificazione delle opzioni energetiche, con la priorità di assistere il progresso verso un sistema energetico più sostenibile. È un approccio simile alla gerarchia dei rifiuti per ridurre al minimo l’esaurimento delle risorse e adotta una sequenza parallela.

Le priorità più elevate riguardano la prevenzione di un inutile consumo di energia sia attraverso l’eliminazione degli sprechi e il miglioramento dell’efficienza energetica. La produzione sostenibile di risorse energetiche è la priorità successiva. Le opzioni di generazione di energia depletive e di produzione dei rifiuti sono la priorità più bassa.

Perché un sistema energetico sia sostenibile: le risorse applicate per produrre l’energia devono essere capaci di durare indefinitamente; la conversione di energia non dovrebbe produrre sottoprodotti nocivi, comprese le emissioni nette, né rifiuti che non possono essere completamente riciclati; e deve essere in grado di soddisfare ragionevoli richieste di energia.

Risparmio energetico
La priorità principale nell’ambito della Gerarchia energetica è il risparmio energetico o la prevenzione dell’uso non necessario di energia. Questa categoria include l’eliminazione degli sprechi spegnendo le luci e le apparecchiature non necessarie ed evitando viaggi non necessari. La perdita di calore dagli edifici è una delle principali fonti di spreco di energia, quindi i miglioramenti all’isolamento degli edifici e all’impermeabilità all’aria possono dare un contributo significativo alla conservazione dell’energia.

Molti paesi hanno agenzie per incoraggiare il risparmio energetico.

Efficienza energetica
La seconda priorità sotto la gerarchia energetica è garantire che l’energia utilizzata sia prodotta e consumata in modo efficiente. L’efficienza energetica ha due aspetti principali.

Efficienza di conversione del consumo di energia
L’efficienza energetica è il rapporto tra la produzione di un dispositivo e l’energia che consuma.

L’efficienza energetica era una priorità inferiore quando l’energia era a buon mercato e la consapevolezza del suo impatto ambientale era bassa. Nel 1975 il consumo medio di un’auto negli Stati Uniti era inferiore a 15 miglia a gallone. Le lampadine a incandescenza, che erano il tipo più comune fino alla fine del 20 ° secolo, sprecavano il 90% dell’energia come calore, con solo il 10% convertito in utile luce.

Più recentemente, l’efficienza energetica è diventata una priorità. L’ultimo consumo medio di carburante delle auto americane era quasi raddoppiato rispetto al livello del 1975; Viene ora promossa l’illuminazione a LED, che è tra le cinque e le dieci volte più efficiente delle lampade a incandescenza. A molti elettrodomestici è ora richiesto di mostrare le etichette per mostrare la loro efficienza energetica.

Efficienza di conversione della produzione di energia
Le perdite sono sostenute quando l’energia viene raccolta dalla risorsa naturale da cui deriva, come i combustibili fossili, i materiali radioattivi, la radiazione solare o altre fonti. La maggior parte della produzione di elettricità è nelle centrali termiche, dove gran parte dell’energia di fonte viene persa sotto forma di calore. L’efficienza media della produzione mondiale di energia elettrica nel 2009 è stata del 37%.

Una priorità nella Gerarchia energetica è migliorare l’efficienza della conversione energetica, sia nelle centrali elettriche tradizionali sia migliorando il rapporto di prestazione delle centrali fotovoltaiche e di altre fonti energetiche.

L’efficienza e la sostenibilità complessive possono anche essere migliorate attraverso il passaggio di capacità o di combustibile da risorse meno efficienti, meno sostenibili a quelle migliori; ma questo è principalmente coperto dal quarto livello della gerarchia.

Produzione di energia sostenibile
Le energie rinnovabili descrivono fonti di energia naturali, teoricamente inesauribili. Queste fonti sono considerate inesauribili, o ricostituite naturalmente, e rientrano in due classi.

Rinnovabili elementali
La prima classe di fonti rinnovabili deriva da fonti climatiche o elementali, come luce solare, vento, onde, maree o precipitazioni (energia idroelettrica). Anche l’energia geotermica proveniente dal calore del nucleo terrestre rientra in questa categoria.

Questi sono trattati come inesauribili perché la maggior parte deriva in definitiva dall’energia che emana dal sole, che ha una vita stimata di 6,5 miliardi di anni.

Bio-energia
L’altra classe principale di energie rinnovabili, la bioenergia, deriva dalla biomassa, dove il ciclo di crescita relativamente breve significa che l’utilizzo è ricostituito da una nuova crescita. Generalmente la bioenergia viene convertita per combustione e quindi genera emissioni di carbonio. È trattato come carbonio neutro in generale, poiché una quantità equivalente di anidride carbonica sarà stata estratta dall’atmosfera durante il ciclo di crescita.

Le fonti di bioenergia possono essere solide, come il legno e le colture energetiche; liquido, come i biocarburanti; o gassoso, come il biometano dalla digestione anaerobica.

Produzione di energia a basso impatto
La prossima priorità nella gerarchia riguarda le fonti di energia che non sono interamente sostenibili, ma hanno un basso impatto ambientale. Questi includono l’uso di combustibili fossili con cattura e stoccaggio del carbonio.

L’energia nucleare viene a volte trattata come una fonte a basso impatto, perché ha basse emissioni di carbonio.

Produzione di energia ad alto impatto
La priorità più bassa sotto la gerarchia energetica è la produzione di energia che utilizza fonti non sostenibili, come i combustibili fossili non diminuiti. Alcuni collocano anche energia nucleare in questa categoria, piuttosto che in quella precedente, a causa della necessaria gestione / stoccaggio di rifiuti radioattivi altamente pericolosi in periodi di tempo estremamente lunghi (centinaia di migliaia di anni o più) e di esaurimento delle risorse di uranio.

Vi è un consenso sul fatto che la quota di tali fonti di energia debba diminuire.

All’interno di questo livello, esistono possibilità di limitare gli impatti negativi passando dalle fonti di combustibile più dannose, come il carbone, a fonti meno emissive, come il gas.

Molti suggeriscono che, quando un consumo di energia così elevato è stato ridotto al minimo, gli effetti dell’eventuale utilizzo residuo inevitabile dovrebbero essere controbilanciati dalla compensazione delle emissioni.

Origini della gerarchia energetica
La Gerarchia energetica è stata proposta per la prima volta nel 2005 da Philip Wolfe, quando era direttore generale della Renewable Energy Association. Questa prima versione aveva tre livelli; efficienza energetica, fonti rinnovabili e produzione di energia tradizionale. È stato approvato e adottato nel 2006 da un consorzio di istituzioni, associazioni e altri organismi nel Manifesto sull’energia sostenibile. Successivamente, il concetto è stato adottato e perfezionato da altri nel settore energetico e nel governo.