Первичная энергия ( PE ) - это форма энергии, встречающаяся в природе, которая не подвергалась никакому процессу преобразования, спроектированному человеком . Это энергия, содержащаяся в необработанном топливе , и другие формы энергии, поступающие в систему на входе . Первичная энергия может быть невозобновляемой или возобновляемой .
Когда первичная энергия используется для описания ископаемого топлива, воплощенная энергия топлива доступна в виде тепловой энергии, и около 70% обычно теряется при преобразовании в электрическую или механическую энергию. При преобразовании солнечной и ветровой энергии в электроэнергию наблюдаются аналогичные потери при преобразовании 60-80%, но в сегодняшних конвенциях ООН по статистике энергетики электричество, произведенное из ветра и солнца, считается самой первичной энергией для этих источников. Одним из следствий этого метода подсчета является то, что вклад ветровой и солнечной энергии занижается по сравнению с ископаемыми источниками энергии, и поэтому на международном уровне ведутся дискуссии о том, как считать первичную энергию ветра и солнца. [3]
Первичная энергия используется в энергетической статистике при составлении энергетических балансов , а также в области энергетики . В энергетике под первичным источником энергии (ПЭС) понимаются формы энергии, необходимые энергетическому сектору для создания запаса энергоносителей, используемых человеческим обществом. [4]
Вторичная энергия - это носитель энергии, например, электричество. Они производятся путем преобразования первичного источника энергии.
Общее предложение первичной энергии ( ОППЭ ) представляет собой сумму производства и импорта за вычетом изменений экспорта и хранения. [5] Международные рекомендации по статистике энергетики (IRES) отдают предпочтение концепции « Общее энергоснабжение» (TES) для этой концепции энергетики. [6]
Примеры источников
Первичные источники энергии не следует путать с компонентами энергосистемы (или процессами преобразования), с помощью которых они преобразуются в энергоносители.
Первичные источники энергии | конвертируется по | Компонент энергетической системы | к | Энергоносители (основные) | ||
Невозобновляемый [nb 1] | Ископаемое топливо | Нефть (или сырая нефть) | Нефтеперегонный завод | Горючее | ||
Уголь или природный газ | Электростанция на ископаемом топливе | Энтальпия , механическая работа или электричество | ||||
Минеральное топливо | Природный уран [nb 2] | Атомная электростанция ( термоядерное деление ) | Электричество | |||
Природный торий | Реактор-размножитель тория | Энтальпия или электричество | ||||
Возобновляемый | Солнечная энергия | Фотоэлектрическая электростанция ( см. Также Солнечная энергия ) | Электричество | |||
Солнечная энергетическая башня , солнечная печь ( см. Также солнечная тепловая энергия ) | Энтальпия | |||||
Энергия ветра | Ветряная электростанция ( см. Также Ветровая энергия ) | Механическая работа или электричество | ||||
Падающая и текущая вода, приливная энергия [7] | Гидроэлектростанция , волновая ферма , приливная электростанция | Механическая работа или электричество | ||||
Источники биомассы | Электростанция на биомассе | Энтальпия или электричество | ||||
Геотермальная энергия | Геотермальная электростанция | Энтальпия или электричество |
Полезная энергия
Первичные источники энергии преобразуются в процессах преобразования энергии в более удобные формы энергии, которые могут напрямую использоваться обществом, такие как электрическая энергия , очищенное топливо или синтетическое топливо, такое как водородное топливо . В области энергетики эти формы называются энергоносителями и соответствуют понятию «вторичная энергия» в энергетической статистике.
Преобразование в энергоносители (или вторичную энергию)
Энергоносители - это формы энергии, преобразованные из первичных источников энергии. Электричество - один из наиболее распространенных энергоносителей, который преобразуется из различных первичных источников энергии, таких как уголь, нефть, природный газ и ветер. Электричество особенно полезно, поскольку оно имеет низкую энтропию (высоко упорядочено) и поэтому может быть очень эффективно преобразовано в другие формы энергии. Централизованное теплоснабжение - еще один пример вторичной энергии. [8]
По законам термодинамики нельзя производить первичные источники энергии. Они должны быть доступны обществу, чтобы можно было производить энергоносители. [4]
Эффективность преобразования варьируется. Что касается тепловой энергии, производство электричества и механической энергии ограничено теоремой Карно и генерирует много отходящего тепла . Другие нетепловые преобразования могут быть более эффективными. Например, хотя ветряные турбины не улавливают всю энергию ветра, они обладают высокой эффективностью преобразования и вырабатывают очень мало отработанного тепла, поскольку энергия ветра имеет низкую энтропию. В принципе солнечные фотоэлектрические преобразования могут быть очень эффективными, но преобразование тока может быть выполнено хорошо только для узких диапазонов длин волн, тогда как солнечное тепловое преобразование также подлежит ограничениям эффективности Карно. Гидроэлектроэнергия также очень упорядочена и преобразуется очень эффективно. Количество полезной энергии - это эксергия системы.
Сайт и источник энергии
Энергия объекта - это термин, используемый в Северной Америке для обозначения количества энергии конечного использования всех форм, потребляемой в указанном месте. Это может быть сочетание первичной энергии (например, природного газа, сжигаемого на объекте) и вторичной энергии (например, электроэнергии). Энергия на объекте измеряется на уровне кампуса, здания или суб-здания и является основой для оплаты энергии в счетах за коммунальные услуги. [9]
Источник энергии, напротив, - это термин, используемый в Северной Америке для обозначения количества первичной энергии, потребляемой для обеспечения энергией объекта. Она всегда больше, чем энергия сайта, поскольку включает в себя всю энергию сайта и добавляет к ней энергию, потерянную во время передачи, доставки и преобразования. [10] Хотя источник или первичная энергия дает более полную картину энергопотребления, его нельзя измерить напрямую, и его необходимо рассчитать с использованием коэффициентов преобразования из измерений энергии на объекте. [9] Для электричества типичное значение - три единицы энергии источника на одну единицу энергии объекта. [11] Однако это может значительно варьироваться в зависимости от таких факторов, как первичный источник энергии или тип топлива, тип электростанции и инфраструктура передачи. Полный набор коэффициентов преобразования доступен в качестве технической справки в Energy STAR . [12]
Энергия объекта или источника может быть подходящей метрикой при сравнении или анализе использования энергии различными объектами. Управление энергетической информации США , например, использует первичную (исходную) энергию для своих энергетических обзоров [13], но энергию на месте для своего Обзора энергопотребления в коммерческих зданиях [14] и Обследования энергопотребления жилых зданий. [15] В США Агентство по охране окружающей среды «s Energy СТАР программа рекомендует использовать энергию источника, [16] и Министерство энергетики США использует энергию сайта в определении нулевого чистой энергии здания . [17]
Перспективы
Энергетические аварии и несчастные случаи со смертельным исходом
Энергетические аварии - это аварии, которые происходят в системах, которые вырабатывают энергию или мощность. Это может привести к смертельному исходу, как и нормальная работа многих систем, например, смерть из-за загрязнения.
Во всем мире уголь является причиной 100 000 смертей на триллион кВтч. [18]
Смотрите также
- Энергия и общество
- Развитие энергетики
- Энергетический микс
- Энергетическая система
- Будущее развитие энергетики
Заметки
- ^ В масштабе наук о Земле все первичные источники энергии можно рассматривать как возобновляемые. Невозобновляемая сущность ресурсов (ПЭУ) обусловлена масштабом потребностей человеческого общества. В определенных ситуациях использование ресурсов человеческим обществом происходит с гораздо большей скоростью, чем минимальная скорость, с которой оно может быть возобновлено геофизически. Этим объясняется различие между невозобновляемыми первичными источниками энергии (нефть, уголь, газ, уран) и возобновляемыми первичными источниками энергии (ветряная, солнечная, гидроэнергетика).
- ^ Некоторые виды ядерного топлива , такие как плутоний или обедненный уран , также используются на атомных электростанциях деления. Однако их нельзя считать первичными источниками энергии, поскольку их нельзя найти в природе ни в каком количестве. В самом деле, должно быть потребление природного урана (первичного источника энергии), чтобы сделать эти другие виды ядерного топлива доступными.
Рекомендации
- ^ a b «Ключевая статистика мировой энергетики за 2019 год» (PDF) . МЭА. 2019.
- ^ «Производство электроэнергии по источникам» . Международное энергетическое агентство .
- ^ Сауар, Эрик. «МЭА занижает вклад солнечной и ветровой энергии в три раза по сравнению с ископаемым топливом» . energypost.eu . Энергетический пост . Проверено 22 апреля 2018 года .
- ^ а б Джампьетро, Марио; Маюми, Козо (2009). Заблуждение о биотопливе: заблуждение о крупномасштабном производстве агробиотоплива . Earthscan, группа Тейлор и Фрэнсис. п. 336. ISBN. 978-1-84407-681-9.
- ^ «Справочник ОЭСР за 2013 год: экономическая, экологическая и социальная статистика» . 2013 . Проверено 12 апреля 2014 года .
- ^ https://unstats.un.org/unsd/energystats/methodology/documents/IRES-web.pdf стр.105
- ^ "Энергия и окружающая среда". Архивировано 24октября 2008 г.в Wayback Machine Дэвидом А. Добсоном, доктором философии, Особая статья Центра окружающей среды Велти, доступ осуществлен 9 июля 2009 г.
- ^ US EPA Energy STAR Получено 3 ноября 2017 г.
- ^ а б «Измерение энергии: энергия объекта и энергия источника в программе ENERGY STAR Portfolio Manager» . Природные ресурсы Канады . Проверено 8 ноября 2017 года .
- ^ Торчеллини, Пол; Плесс, Шанти; Деру, Майкл; Кроули, Друри (июнь 2006 г.). «Здания с нулевым потреблением энергии: критический взгляд на определение» (PDF) . Летнее исследование ACEEE . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии / Министерство энергетики США.
- ^ "Энергия сайта против энергии источника" . Всемирный банк . Проверено 8 ноября 2017 года .
- ^ «Технический справочник: Источник энергии» (PDF) . Проверено 9 ноября 2017 .
- ^ «Total Energy - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 9 ноября 2017 .
- ^ «Исследование энергопотребления в коммерческих зданиях (CBECS) - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 9 ноября 2017 .
- ^ «Исследование потребления энергии в жилищном секторе (RECS) - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 9 ноября 2017 .
- ^ «Разница между источником энергии и энергии сайта» . www.energystar.gov . Проверено 9 ноября 2017 .
- ^ «Министерство энергетики выпускает общее определение зданий, кампусов и сообществ с нулевым потреблением энергии» . Energy.gov . Проверено 20 ноября 2017 .
- ^ Насколько опасен ваш киловатт? Мы оцениваем источники энергии-убийцы Джеймс Конка, 10 июня 2012 г.
дальнейшее чтение
- Кайдс, Энди (ведущий автор); Катлер Дж. Кливленд (тематический редактор). 2007. «Первичная энергия». В кн .: Энциклопедия Земли. Ред. Катлер Дж. Кливленд (Вашингтон, округ Колумбия: Коалиция экологической информации, Национальный совет по науке и окружающей среде). [Впервые опубликовано в Энциклопедии Земли 1 июня 2006 г .; Последняя редакция 14 августа 2007 г .; Проверено 15 ноября 2007 года.
- Овергард, Сара (сентябрь 2008 г.). Определение первичной и вторичной энергии (PDF) . Норвегия: Статистическое управление Норвегии . Проверено 17 декабря 2016 .
Внешние ссылки
- Энциклопедия Земли: Первичная энергия
- Наш глоссарий по энергетическим фьючерсам: Первичные источники энергии