Энергетическая иерархия

Иерархия энергии — это классификация энергетических вариантов, приоритетных для содействия продвижению к более устойчивой энергетической системе. Это аналогичный подход к иерархии отходов для минимизации истощения ресурсов и принимает параллельную последовательность.

Самые высокие приоритеты включают предотвращение ненужного использования энергии как путем устранения отходов, так и повышения энергоэффективности. Устойчивое производство энергетических ресурсов является следующим приоритетом. Наименее приоритетными являются варианты производства энергии для истощения и отходов.

Чтобы энергетическая система была устойчивой: ресурсы, применяемые для производства энергии, должны быть устойчивыми на неопределенный срок; конверсия энергии не должна давать вредных побочных продуктов, включая чистые выбросы, а также отходов, которые нельзя полностью перерабатывать; и он должен быть способен удовлетворить разумные энергетические потребности.

Сохранение энергии
Главным приоритетом в энергетической иерархии является энергосбережение или предотвращение ненужного использования энергии. Эта категория включает в себя устранение отходов путем отключения ненужных огней и приборов и предотвращения ненужных поездок. Тепловые потери от зданий являются основным источником потерь энергии, поэтому улучшение изоляции зданий и герметичности может внести значительный вклад в энергосбережение.

Во многих странах существуют агентства, способствующие экономии энергии.

Энергоэффективность
Второй приоритет в энергетической иерархии — обеспечить, чтобы энергия, которая используется, производилась и потреблялась эффективно. Энергоэффективность имеет два основных аспекта.

Эффективность преобразования энергии
Энергоэффективность — это соотношение производительной мощности устройства к потребляемой им энергии.

Энергоэффективность была более низкой, когда энергия была дешевой, а осведомленность о ее воздействии на окружающую среду была низкой. В 1975 году средняя экономия топлива автомобиля в США составляла менее 15 миль на галлон. Лампы накаливания, которые были наиболее распространенным типом до конца 20-го века, тратили 90% своей энергии в виде тепла, и только 10% превращались в полезные легкий.

Совсем недавно энергоэффективность стала приоритетом. Последняя средняя средняя топливная экономичность американских автомобилей почти удвоилась с уровня 1975 года; Сейчас повышается световое освещение, которое в пять-десять раз более эффективно, чем лампы накаливания. Многие бытовые приборы теперь обязаны отображать этикетки, чтобы показать их эффективность использования энергии.

Эффективность конверсии производства энергии
Убытки возникают, когда энергия извлекается из природного ресурса, из которого он получен, таких как ископаемое топливо, радиоактивные материалы, солнечная радиация или другие источники. Большая часть производства электроэнергии находится на тепловых электростанциях, где большая часть энергии источника теряется как тепло. Средняя эффективность производства электроэнергии в мире в 2009 году составила 3,7%.

Приоритет в энергетической иерархии заключается в повышении эффективности преобразования энергии, будь то на традиционных электростанциях, или путем повышения коэффициента мощности фотоэлектрических электростанций и других источников энергии.

Общая эффективность и устойчивость также могут быть улучшены путем переключения мощности или топлива с менее эффективных и менее устойчивых ресурсов на более эффективные; но в основном это относится к четвертому уровню иерархии.

Устойчивое производство энергии
Возобновляемая энергия описывает естественные, теоретически неисчерпаемые источники энергии. Эти источники считаются неисчерпаемыми или, естественно, пополняются и делятся на два класса.

Элементарные возобновляемые источники энергии
Первый класс возобновляемых источников энергии исходит из климатических или стихийных источников, таких как солнечный свет, ветер, волны, приливы или осадки (гидроэнергетика). В эту категорию также входит геотермальная энергия от тепла земного ядра.

Они рассматриваются как неисчерпаемые, потому что большинство из них в конечном итоге происходит от энергии, исходящей от солнца, срок службы которого составляет 6,5 миллиардов лет.

Био-энергия
Другой основной класс возобновляемых источников энергии, биоэнергетика, происходит от биомассы, где относительно короткий цикл роста означает, что использование пополняется новым ростом. Биоэнергия обычно преобразуется путем сжигания и, следовательно, приводит к выбросам углекислого газа. Он обрабатывается как нейтральный углерод в целом, поскольку эквивалентное количество диоксида углерода будет извлечено из атмосферы в течение цикла выращивания.

Источники биоэнергетики могут быть твердыми, такими как древесные и энергетические культуры; жидкости, например биотоплива; или газообразных, таких как биометан из анаэробного пищеварения.

Производство низкоуглеродистой энергии
Следующий приоритет в иерархии охватывает источники энергии, которые не являются полностью устойчивыми, но имеют низкое воздействие на окружающую среду. К ним относятся использование ископаемых видов топлива с улавливанием и хранением углерода.

Ядерная энергия иногда рассматривается как источник с низким уровнем воздействия, поскольку она имеет низкие выбросы углерода.

Производство высокоэффективной энергии
Наименьшим приоритетом в энергетической иерархии является производство энергии с использованием неустойчивых источников, таких как неосновные ископаемые виды топлива. Некоторые из них также выделяют ядерную энергию в этой категории, а не на указанную выше, из-за требуемого управления / хранения высоко опасных радиоактивных отходов в течение чрезвычайно длинных (сотни тысяч лет или более) сроков и истощения ресурсов урана.

Существует мнение, что доля таких источников энергии должна снижаться.

Внутри этого уровня существуют возможности для ограничения неблагоприятных воздействий путем перехода от наиболее разрушительных источников топлива, таких как уголь, к менее эмиссионным источникам, таким как газ.

Многие полагают, что когда такое использование энергии с высоким воздействием было сведено к минимуму, последствия любого неизбежного остаточного использования должны быть уравновешены смещением выбросов.

Происхождение энергетической иерархии
Иерархия энергии была впервые предложена в 2005 году Филиппом Вулфом, когда он был генеральным директором Ассоциации возобновляемых источников энергии. Эта первая версия имела три уровня; энергоэффективность, возобновляемые источники энергии и традиционное производство энергии. Он был одобрен и принят в 2006 году консорциумом учреждений, ассоциаций и других органов в Манифесту по устойчивой энергетике. Впоследствии эта концепция была принята и уточнена другими в энергетической отрасли и в правительстве.