Энергетическая иерархия - Energy hierarchy

Иерархия энергии с наиболее предпочтительными вариантами вверху
Часть серии о
Устойчивая энергия
Ветряные турбины возле Вендсисселя, Дания (2004 г.)
Обзор
Энергосбережение
Возобновляемая энергия
Экологичный транспорт
  • Ветряная турбина-icon.svg Портал возобновляемой энергии
  • Aegopodium podagraria1 ies.jpg Портал окружающей среды

В Энергетическая иерархия это классификация энергия варианты, приоритетные для содействия прогрессу в достижении большего устойчивая энергия система. Это аналогичный подход к иерархия отходов для минимизации истощение ресурсов, и принимает параллельную последовательность.

Высшие приоритеты включают предотвращение ненужного использования энергии как за счет сокращения отходов, так и за счет улучшения энергоэффективность. Следующим приоритетом является устойчивое производство энергоресурсов. Варианты выработки энергии с истощающими и отходящими источниками энергии являются самым низким приоритетом.

Для того, чтобы энергетическая система была устойчивой: ресурсы, используемые для производства энергии, должны быть рассчитаны на неограниченный срок службы; преобразование энергии не должно образовывать вредных побочных продуктов, включая чистые выбросы, или отходов, которые не могут быть полностью переработаны; и он должен быть в состоянии удовлетворить разумные потребности в энергии.

Сохранение энергии

Основная статья: Энергосбережение

Главный приоритет Энергетической Иерархии - сбережение энергии или предотвращение ненужных использование энергии. В эту категорию входит устранение отходов путем отключения ненужного света и приборов и предотвращения ненужных путешествия. Потери тепла из зданий является основным источником потерь энергии,[1] Таким образом, улучшение теплоизоляции и герметичности здания может внести значительный вклад в энергосбережение.[2]

Во многих странах есть агентства, которые поощряют сохранение энергии.[3][4]

Энергоэффективность

Второй приоритет энергетической иерархии - обеспечение эффективного производства и потребления энергии. Энергоэффективность имеет два основных аспекта.

Эффективность преобразования потребления энергии

Основная статья: Эффективное использование энергии

Энергоэффективность - это отношение производственной мощности устройства к потребляемой энергии.[5]

Энергоэффективность была менее приоритетной, когда энергия была дешевой и осведомленность о ее воздействии на окружающую среду была низкой. В 1975 году средняя экономия топлива автомобиля в США составляла менее 15 миль на галлон.[6] Лампы накаливания, которые были наиболее распространенным типом до конца 20-го века, расходуют 90% своей энергии на тепло, и только 10% преобразуется в полезный свет.[7]

Совсем недавно энергоэффективность стала приоритетом.[8] Согласно последним данным, средняя топливная эффективность американских автомобилей почти удвоилась по сравнению с уровнем 1975 года;[6] Сейчас продвигается светодиодное освещение, которое в пять-десять раз более эффективно, чем лампы накаливания.[9] Многие бытовые приборы теперь должны отображать этикетки показать свою энергоэффективность.

Эффективность преобразования производства энергии

Основная статья: Эффективность преобразования энергии

Убытки возникают, когда энергия извлекается 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 в энергетической иерархии является повышение эффективности преобразования энергии на традиционных электростанциях.[11] или улучшив коэффициент производительности из Фотоэлектрические электростанции[12] и другие источники энергии.

Общая эффективность и устойчивость также могут быть улучшены за счет мощности или смена топлива от менее эффективных, менее устойчивых ресурсов к более качественным; но это в основном покрывается четвертый уровень иерархии.

Устойчивое производство энергии

Основная статья: Возобновляемая энергия

Возобновляемая энергия описывает природные, теоретически неисчерпаемые источники энергии.[13] Эти источники считаются неисчерпаемыми или естественным образом пополняемыми и делятся на два класса.

Элементарные возобновляемые источники энергии

Первый класс возобновляемых источников энергии происходит из климатических или элементарных источников,[14] например солнечный свет, ветер, волны, приливы или осадки (гидроэнергетика ). Геотермальная энергия от тепла ядра земли также попадает в эту категорию.

Их считают неисчерпаемыми, потому что большинство из них в конечном итоге происходит от энергии, исходящей от солнце, срок службы которого оценивается в 6,5 миллиарда лет.[15]

Биоэнергетика

Другой основной класс возобновляемых источников энергии, биоэнергетика,[16] происходит из биомассы, где относительно короткий цикл роста означает, что использование пополняется за счет нового роста. Биоэнергия обычно преобразуется путем сжигания, что приводит к выбросам углерода. В целом он считается углеродно-нейтральным, потому что эквивалентное количество углекислого газа будет извлечено из атмосферы во время цикла выращивания.[17]

Источники биоэнергии могут быть твердыми, такими как древесина и энергетические культуры; жидкость, например биотопливо; или газообразный, такой как биометан от анаэробного сбраживания.[18]

Производство энергии с низким уровнем воздействия

Основная статья: Низкая углеродная энергия

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 улавливание и хранение углерода.[19]

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

Производство высокоэффективной энергии

Самый низкий приоритет в энергетической иерархии - производство энергии с использованием неустойчивых источников, таких как неослабленное ископаемое топливо. Некоторые также относят ядерную энергию к этой категории, а не к указанной выше, из-за необходимости обращения / хранения очень опасных радиоактивные отходы на чрезвычайно длительных (сотни тысяч лет и более) таймфреймах [20] и истощение запасов урана.[21]

По общему мнению, доля таких источников энергии должна снизиться.[22]

На этом уровне есть возможности для ограничения неблагоприятных воздействий путем переключение от наиболее вредных источников топлива, таких как уголь, до источников с меньшей эмиссией, таких как газ.[23]

Многие предполагают, что, когда использование такой высокой энергии удара было сведено к минимуму, последствия любого неизбежного остаточного использования должны быть уравновешены выбросами. компенсация.[24]

Истоки энергетической иерархии

Энергетическая иерархия была впервые предложена в 2005 г. Филип Вулф,[25] когда он был генеральным директором Ассоциация возобновляемых источников энергии. В первой версии было три уровня; энергоэффективность, возобновляемые источники энергии и традиционное производство энергии. Он был одобрен и принят в 2006 году консорциумом институтов, ассоциаций и других органов в Манифесте об устойчивой энергетике.[26] Впоследствии концепция была принята и доработана другими в энергетической отрасли.[27] и в правительстве.[28][29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бартлетт, Дэйв. «Десять основных способов расходования энергии и воды в зданиях». AOL Energy. Архивировано из оригинал 23 ноября 2012 г.. Получено 25 февраля 2013.
  2. ^ «Энергосбережение в зданиях и общественных системах». О ECBCS. Международное энергетическое агентство. Архивировано из оригинал 15 декабря 2012 г.. Получено 23 февраля 2013.
  3. ^ «Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии». Министерство энергетики США. Получено 23 февраля 2013.
  4. ^ Объединенное Королевство. «Энергосберегающий трест». Доверие к энергосбережению. Получено 23 февраля 2013.
  5. ^ «Определение и значение энергоэффективности». Деловой словарь. Получено 23 февраля 2013.
  6. ^ а б «Легкие автомобильные технологии, выбросы углекислого газа и тенденции экономии топлива: с 1975 по 2011 год» (PDF). Агентство по охране окружающей среды США. Получено 23 февраля 2013.
  7. ^ "Узнайте о светодиодах". Energy Star. Получено 23 февраля 2013.
  8. ^ «Энергосбережение - главный приоритет политики на 2030 год» (PDF). Энергетические города (Европа). 20 ноября 2012. Архивировано с оригинал (PDF) 29 января 2013 г.. Получено 23 февраля 2013.
  9. ^ «Основы светодиодов». Твердотельное освещение. USDOE Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии. Получено 23 февраля 2013.
  10. ^ «Энергетический баланс мира 2009 г.». Международное энергетическое агентство. Получено 23 февраля 2013.
  11. ^ «Эффективность выработки электроэнергии». Eurelectric. Получено 23 февраля 2013.
  12. ^ "2012" (PDF). Фотоэлектрический отчет. Институт солнечных энергетических систем им. Фраунгофера ISE. Архивировано из оригинал (PDF) 5 ноября 2012 г.. Получено 23 февраля 2013.
  13. ^ «Что такое возобновляемая энергия». Деловой словарь. Получено 23 февраля 2013.
  14. ^ "Возобновляемая энергия". Манчестерский университет. Архивировано из оригинал на 2013-04-19. Получено 23 февраля 2013.
  15. ^ "Какая будет продолжительность жизни Солнца?". Спросите космического ученого. НАСА. Получено 23 февраля 2013.
  16. ^ «Виды возобновляемой энергии». Мир возобновляемой энергии. Получено 23 февраля 2013.
  17. ^ Пингоуд, Ким; и другие. «Заготовки из древесины» (PDF). Руководящие принципы МГЭИК по национальным кадастрам парниковых газов. 4. Получено 23 февраля 2013. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  18. ^ "Что такое биоэнергетика?". Биоэнергетика Wiki. Архивировано из оригинал 20 марта 2013 г.. Получено 23 февраля 2013.
  19. ^ «Улавливание и хранение углекислого газа» (PDF). Технический отчет. МГЭИК. Архивировано из оригинал (PDF) 5 октября 2011 г.. Получено 23 февраля 2013.
  20. ^ Sovacool, Бенджамин (2011). Конкурс на будущее атомной энергетики. Сингапур: World Scientific. п. 308. Дои:10.1142/7895. ISBN  978-981-4322-75-1.
  21. ^ Чой, Чарльз. "Снижение предложения урана омрачает будущее ядерной энергетики". Мировая наука. Получено 23 февраля 2013.
  22. ^ «Энергетическое видение планеты под давлением». Международная программа геосферы-биосферы. Получено 23 февраля 2013.
  23. ^ Саловаара, Джексон (2011). Переход с угля на природный газ и сокращение выбросов CO2 (PDF). Гарвард (Тезис). Получено 23 февраля 2013.
  24. ^ Лиянаге, Чандратилак Де Силва. «Устойчивое энергетическое управление и КСО». Энциклопедия корпоративной социальной ответственности. Получено 23 февраля 2013. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  25. ^ Вулф, Филипп. «Предлагаемая энергетическая иерархия» (PDF). WolfeWare. Получено 23 февраля 2013.
  26. ^ Манифест "Группы высвобождают энергию"'". BBC. 19 апреля 2006 г.. Получено 23 февраля 2013.
  27. ^ Институт инженеров-механиков (2009 г.). «Энергетическая иерархия». Заявление об энергетической политике (9/03). Архивировано из оригинал на 2012-06-25. Получено 23 февраля 2013. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  28. ^ «Мышление иначе - энергетическая иерархия». Национальный архив правительства Великобритании. Архивировано из оригинал на 2011-01-18. Получено 23 февраля 2013.
  29. ^ «Энергетическая иерархия». Лондонский план. Власть Большого Лондона. Архивировано из оригинал на 2013-03-05. Получено 23 февраля 2013.