Общее мировое потребление первичной энергии по типу в 2020 году [1]
Общемировое предложение первичной энергии составило 162 494 ТВт·ч (или 13 792 Мтнэ ) по регионам в 2017 году (МЭА, 2019) [2]
Первичная энергия ( ПЭ ) — это энергия, которая находится в природе и не подвергалась никакому процессу преобразования, разработанному человеком. Она охватывает энергию, содержащуюся в сыром топливе и других формах энергии, включая отходы, полученные в качестве входных данных для системы . Первичная энергия может быть невозобновляемой или возобновляемой .
Общее первичное энергоснабжение ( TPES ) представляет собой сумму производства и импорта, плюс или минус изменения запасов, минус экспорт и международное бункерное хранение. [3] Международные рекомендации по энергетической статистике (IRES) предпочитают использовать для обозначения этого показателя общее энергоснабжение (TES) . [4] Эти выражения часто используются для описания общего энергоснабжения национальной территории.
Вторичная энергия — это носитель энергии, такой как электричество. Они производятся путем преобразования первичного источника энергии.
Первичная энергия используется в качестве меры в энергетической статистике при составлении энергетических балансов [5] , а также в области энергетики. В энергетике первичный источник энергии (ПЭ) относится к формам энергии, необходимым энергетическому сектору для генерации поставок энергоносителей , используемых человеческим обществом. [6] Первичная энергия учитывает только сырую энергию, а не пригодную для использования энергию, и не учитывает должным образом потери энергии, особенно большие потери в тепловых источниках. Поэтому она, как правило, грубо недооценивает нетепловые возобновляемые источники энергии.
Первичные источники энергии не следует путать с компонентами энергетической системы (или процессами преобразования), посредством которых они преобразуются в энергоносители.
.png/1280px-Different_energy_forms_(PES).png)
Первичные источники энергии преобразуются в процессах преобразования энергии в более удобные формы энергии, которые могут быть напрямую использованы 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.
Энергоносители — это формы энергии, которые были преобразованы из первичных источников энергии. Электричество — один из самых распространенных энергоносителей, преобразуемый 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 преобразовано в другие формы энергии очень эффективно. Районное отопление — еще один пример вторичной энергии. [8]
Согласно законам термодинамики , первичные источники энергии не могут быть произведены. Они должны быть доступны обществу, чтобы обеспечить производство энергоносителей. [6]
Эффективность преобразования варьируется. Для тепловой энергии, электроэнергии и механической энергии производство ограничено теоремой Карно и генерирует много отработанного тепла . Другие нетепловые преобразования могут быть более эффективными. Например, хотя ветряные турбины не улавливают всю энергию ветра, они имеют высокую эффективность преобразования и генерируют 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 солнечная тепловая энергия также подчиняется ограничениям эффективности Карно. Гидроэлектроэнергия также очень упорядочена и преобразуется очень эффективно. Количество полезной энергии является эксергией системы .
Site energy — термин, используемый в Северной Америке для обозначения количества конечной энергии всех форм, потребляемой в определенном месте. Это может быть смесь первичной энергии (например, сжигаемого на месте природного газа) и вторичной энергии (например, электричества). Site energy измеряется на уровне кампуса, здания или подземного здания и является основой для начислений за электроэнергию в счетах за коммунальные услуги. [9]
Источник энергии, напротив, является термином, используемым в Северной Америке для количества первичной энергии, потребляемой для обеспечения энергией объекта. Она всегда больше, чем энергия объекта, поскольку включает в себя всю энергию объекта и добавляет к ней энергию, потерянную во время передачи, доставки и преобразования. [10] Хотя источник или первичная энергия дает более полную картину потребления энергии, ее нельзя измерить напрямую и ее необходимо рассчитать с использованием коэффициентов преобразования из измерений энергии объекта. [9] Для электроэнергии типичное значение составляет три единицы исходной энергии 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. Один полный набор коэффициентов преобразования доступен в качестве технического справочника от Energy STAR . [12]
Как энергия с места, так и энергия источника могут быть подходящим показателем при сравнении или анализе энергопотребления различных объектов. Например, Управление энергетической информации США использует первичную (источниковую) энергию для своих обзоров энергопотребления [13], но энергию с места для своего Обследования потребления энергии в коммерческих зданиях [14] и Обследования потребления энергии в жилых зданиях. [15] Программа Energy STAR Агентства по охране окружающей среды США рекомендует использовать энергию источника, [16] а Министерство энергетики США использует энергию с места в своем определении здания с нулевой чистой энергией . [17]
Если первичная энергия используется для описания ископаемого топлива , воплощенная энергия топлива доступна в виде тепловой энергии, и около двух третей обычно теряется при преобразовании в электрическую или механическую энергию. Гораздо менее существенные потери при преобразовании существуют, когда гидроэлектроэнергия, энергия ветра и солнца производят электричество, но сегодняшние конвенции ООН по энергетической статистике учитывают электроэнергию, произведенную из гидроэлектроэнергии, ветра и солнца, как саму первичную энергию для этих источников. Одним из последствий использования первичной энергии в качестве показателя энергии является то, что вклад гидро-, ветровой и солнечной энергии занижается по сравнению с ископаемыми источниками энергии, и, следовательно, ведутся международные дебаты о том, как подсчитывать энергию из нетепловых возобновляемых источников энергии, при этом многие оценки занижают их примерно в три раза. [18] Ложное представление о том, что вся первичная энергия из тепловых источников ископаемого топлива должна быть заменена эквивалентным количеством нетепловых возобновляемых источников энергии (что не обязательно, поскольку потери при преобразовании не нужно заменять), было названо «заблуждением первичной энергии».
