Энергетическая иерархия
| Часть серии о |
| Устойчивая энергетика |
|---|
 |
Энергетическая иерархия — это классификация энергетических вариантов, приоритеты которых способствуют прогрессу на пути к более устойчивой энергетической системе. Это аналогичный подход к иерархии отходов для минимизации истощения ресурсов , и он использует параллельную последовательность.
Наивысшие приоритеты включают предотвращение ненужного использования энергии как за счет устранения отходов, так и за счет повышения энергоэффективности . Устойчивое производство энергоресурсов является следующим приоритетом. Истощающие и производящие отходы варианты производства энергии имеют наименьший приоритет.
Чтобы энергетическая система была устойчивой: ресурсы, используемые для производства энергии, должны быть способны работать бесконечно; преобразование энергии не должно производить вредных побочных продуктов, включая чистые выбросы, а также отходов, которые не могут быть полностью переработаны; и он должен быть способен удовлетворить разумные потребности в энергии.
Энергосбережение
[ редактировать ]Высшим приоритетом энергетической иерархии является сохранение энергии или предотвращение ненужного использования энергии . В эту категорию входит устранение отходов путем отключения ненужного света и приборов и отказа от ненужных поездок . Потери тепла в зданиях являются основным источником потерь энергии. [1] поэтому улучшение зданий может внести значительный вклад в энергосбережение. изоляции и воздухонепроницаемости [2]
Во многих странах существуют агентства, поощряющие энергосбережение . [3] [4]
Энергоэффективность
[ редактировать ]Вторым приоритетом энергетической иерархии является обеспечение того, чтобы используемая энергия производилась и потреблялась эффективно. Энергоэффективность имеет два основных аспекта.
Эффективность преобразования энергопотребления
[ редактировать ]Энергоэффективность — это отношение производительной мощности устройства к потребляемой им энергии. [5]
Энергоэффективность имела меньший приоритет, когда энергия была дешевой, а осведомленность о ее воздействии на окружающую среду была низкой. В 1975 году средний расход топлива автомобиля в США составлял менее 15 миль на галлон. [6] Лампы накаливания, которые были наиболее распространенным типом до конца 20-го века, тратят 90% своей энергии в виде тепла, и только 10% преобразуется в полезный свет. [7]
В последнее время энергоэффективность стала приоритетом. [8] Согласно последним данным, средняя топливная экономичность автомобилей в США почти удвоилась по сравнению с уровнем 1975 года; [6] В настоящее время пропагандируется светодиодное освещение, которое в пять-десять раз более эффективно, чем лампы накаливания. [9] Многие бытовые приборы теперь должны иметь этикетки, подтверждающие их энергоэффективность.
Эффективность преобразования энергии
[ редактировать ]Убытки возникают, когда энергия добывается из природных ресурсов, из которых она получена, таких как ископаемое топливо , радиоактивные материалы, солнечное излучение или другие источники. Большая часть электроэнергии производится на тепловых электростанциях, где большая часть исходной энергии теряется в виде тепла. Средняя эффективность мирового производства электроэнергии в 2009 году составила около 37%. [10]
Приоритетом энергетической иерархии является повышение эффективности преобразования энергии, будь то на традиционных электростанциях. [11] или за счет улучшения коэффициента производительности фотоэлектрических электростанций [12] и другие источники энергии.
Общая эффективность и устойчивость также могут быть повышены за счет переключения мощностей или топлива с менее эффективных и менее устойчивых ресурсов на более качественные; но это в основном относится к четвертому уровню иерархии.
Устойчивое производство энергии
[ редактировать ]Возобновляемая энергия описывает естественные, теоретически неисчерпаемые источники энергии. [13] Эти источники считаются неисчерпаемыми или естественным образом пополняемыми и делятся на два класса.
Элементарные возобновляемые источники энергии
[ редактировать ]Первый класс возобновляемых источников энергии происходит из климатических или элементарных источников. [14] такие как солнечный свет, ветер, волны, приливы или осадки ( гидроэнергетика ). Геотермальная энергия, получаемая из тепла ядра Земли, также попадает в эту категорию.
Они считаются неисчерпаемыми, поскольку большинство из них в конечном итоге получают из энергии, исходящей от Солнца , срок жизни которого оценивается в 6,5 миллиардов лет. [15]
Биоэнергетика
[ редактировать ]Другой основной класс возобновляемых источников энергии — биоэнергетика . [16] происходит из биомассы, где относительно короткий цикл выращивания означает, что использование пополняется за счет новых приростов. Биоэнергия обычно преобразуется путем сжигания и, следовательно, приводит к выбросам углерода. В целом он считается углеродно-нейтральным, поскольку эквивалентное количество углекислого газа будет извлечено из атмосферы в течение цикла выращивания. [17]
Источники биоэнергии могут быть твердыми, например, древесина и энергетические культуры ; жидкости, такие как биотопливо; или газообразный, такой как биометан, полученный в результате анаэробного сбраживания. [18]
Производство энергии с низким уровнем воздействия
[ редактировать ]Следующий приоритет в иерархии охватывает источники энергии, которые не являются полностью устойчивыми, но оказывают незначительное воздействие на окружающую среду. К ним относятся использование ископаемого топлива с улавливанием и хранением углерода . [19]
Ядерную энергию иногда рассматривают как источник с низким уровнем воздействия, поскольку она имеет низкие выбросы углерода.
Высокоэффективное производство энергии
[ редактировать ]Самым низким приоритетом в энергетической иерархии является производство энергии с использованием неустойчивых источников, таких как неослабевающее использование ископаемого топлива. Некоторые также относят ядерную энергетику к этой категории, а не к вышеуказанной, из-за необходимости обращения с высокоопасными радиоактивными отходами и их хранения в течение чрезвычайно длительных (сотни тысяч лет и более) периодов времени. [20] и истощение запасов урана. [21]
Существует консенсус в отношении того, что доля таких источников энергии должна снижаться. [22]
В рамках этого уровня существуют возможности для ограничения негативного воздействия путем перехода от наиболее разрушительных источников топлива, таких как уголь, к источникам с меньшими выбросами, таким как газ. [23]
Многие предполагают, что, когда такое негативное использование энергии будет сведено к минимуму, последствия любого неизбежного остаточного использования должны быть уравновешены компенсацией выбросов . [24]
Истоки энергетической иерархии
[ редактировать ]Энергетическая иерархия была впервые предложена в 2005 году Филипом Вулфом . [25] когда он был генеральным директором Ассоциации возобновляемых источников энергии . В этой первой версии было 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 рамках Манифеста устойчивой энергетики. [26] Впоследствии концепция была принята и усовершенствована другими представителями энергетической отрасли. [27] и в правительстве. [28] [29]
См. также
[ редактировать ]- Энергетическое право
- Энергетическая политика
- Иерархия зеленого транспорта
- Список книг по вопросам энергетики
- Иерархия потребностей Маслоу
- Путь мягкой энергии
- Иерархия отходов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бартлетт, Дэйв. «Десять основных способов, которыми мы тратим энергию и воду в зданиях» . АОЛ Энергия. Архивировано из оригинала 23 ноября 2012 года . Проверено 25 февраля 2013 г.
- ^ «Энергосбережение в зданиях и общественных системах» . О EBCCS . Международное энергетическое агентство. Архивировано из оригинала 15 декабря 2012 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии» . Министерство энергетики США . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Великобритания. «Траст энергосбережения» . Трест энергосбережения . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Определение и значение энергоэффективности» . Бизнес-словарь . Архивировано из оригинала 28 июня 2013 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Технологии легковых автомобилей, выбросы углекислого газа и тенденции экономии топлива: с 1975 по 2011 год» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Узнайте о светодиодах» . Энергетическая звезда . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Энергосбережение станет главным приоритетом политики на 2030 год» (PDF) . Энергетические города (Европа) . 20 ноября 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 29 января 2013 г. . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Основы светодиодного освещения» . Твердотельное освещение . USDOE Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Энергетический баланс мира 2009» . Международное энергетическое агентство. Архивировано из оригинала 24 июля 2013 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Эффективность производства электроэнергии» . Евроэлектрик . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «2012» (PDF) . Отчет по фотовольтаике . Институт Фраунгофера систем солнечной энергии ISE. Архивировано из оригинала (PDF) 5 ноября 2012 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Что такое возобновляемая энергия» . Бизнес-словарь. Архивировано из оригинала 27 апреля 2013 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Возобновляемая энергетика» . Манчестерский университет. Архивировано из оригинала 19 апреля 2013 г. Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Какова будет продолжительность жизни Солнца?» . Спросите космического учёного . НАСА . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Виды возобновляемой энергии» . Мир возобновляемых источников энергии . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Пингуд, Ким; и др. «Продукты из заготовленной древесины» (PDF) . Руководящие принципы МГЭИК по национальным инвентаризациям парниковых газов. 4 . Проверено 23 февраля 2013 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Что такое биоэнергетика?» . Биоэнергетика Вики. Архивировано из оригинала 20 марта 2013 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Улавливание и хранение углекислого газа» (PDF) . Технический отчет . МГЭИК. Архивировано из оригинала (PDF) 5 октября 2011 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Совакул, Бенджамин (2011). Оспаривание будущего атомной энергетики . Сингапур: World Scientific. п. 308. дои : 10.1142/7895 . ISBN 978-981-4322-75-1 .
- ^ Чой, Чарльз (22 апреля 2008 г.). «Сокращение поставок урана омрачает будущее атомной энергетики» . Мировая наука . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Энергетическое видение планеты, находящейся под давлением» . Международная программа «Геосфера-биосфера» . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Саловаара, Джексон (2011). Переход с угля на природный газ и сокращение выбросов CO2 (PDF) . Гарвард (Диссертация) . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Лиянаге, Чандратилак Де Силва. «Устойчивое энергетическое управление и КСО» . Энциклопедия корпоративной социальной ответственности . Проверено 23 февраля 2013 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Вульф, Филип. «Предлагаемая энергетическая иерархия» (PDF) . ВульфВэр . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Группы высвобождают энергетический «манифест» » . Би-би-си . 19 апреля 2006 года . Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ Институт инженеров-механиков (2009). «Энергетическая иерархия» . Заявление об энергетической политике (9/03). Архивировано из оригинала 25 июня 2012 г. Проверено 23 февраля 2013 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Мыслить иначе – энергетическая иерархия» . Национальный архив правительства Великобритании. Архивировано из оригинала 18 января 2011 г. Проверено 23 февраля 2013 г.
- ^ «Энергетическая иерархия» . Лондонский план . Администрация Большого Лондона. Архивировано из оригинала 05 марта 2013 г. Проверено 23 февраля 2013 г.