التسلسل الهرمي للطاقة

التسلسل الهرمي للطاقة مع الخيارات الأكثر تفضيلاً في الأعلى

يُعدّ التسلسل الهرمي للطاقة تصنيفًا لخيارات الطاقة ، مُرتبة حسب الأولوية للمساعدة في التقدم نحو نظام طاقة أكثر استدامة . وهو نهج مشابه للتسلسل الهرمي للنفايات لتقليل استنزاف الموارد ، ويعتمد تسلسلًا متوازٍ.

تشمل الأولويات القصوى منع الاستخدام غير الضروري للطاقة من خلال الحد من الهدر وتحسين كفاءة استخدام الطاقة . ويأتي الإنتاج المستدام لموارد الطاقة في المرتبة التالية من حيث الأولوية. أما خيارات توليد الطاقة المستنزفة والمُنتجة للهدر فهي الأقل أولوية.

لكي يكون نظام الطاقة مستدامًا: يجب أن تكون الموارد المستخدمة في إنتاج الطاقة قادرة على الاستمرار إلى أجل غير مسمى؛ يجب ألا ينتج عن تحويل الطاقة أي منتجات ثانوية ضارة، بما في ذلك الانبعاثات الصافية، ولا نفايات لا يمكن إعادة تدويرها بالكامل؛ ويجب أن يكون قادرًا على تلبية متطلبات الطاقة المعقولة.

توفير الطاقة

تُعدّ الأولوية القصوى في هرم الطاقة هي ترشيد استهلاك الطاقة، أو منع الاستخدام غير الضروري لها . ويشمل هذا الحدّ التخلص من الهدر عن طريق إطفاء الأنوار والأجهزة غير الضرورية، وتجنب الرحلات غير الضرورية . ويُعدّ فقدان الحرارة من المباني مصدراً رئيسياً لهدر الطاقة، [ 1 ] لذا فإنّ تحسين عزل المباني وإحكام إغلاقها يُمكن أن يُسهم إسهاماً كبيراً في ترشيد استهلاك الطاقة. [ 2 ]

توجد في العديد من الدول وكالات لتشجيع ترشيد استهلاك الطاقة . [ 3 ] [ 4 ]

كفاءة الطاقة

تتمثل الأولوية الثانية في هرم الطاقة في ضمان إنتاج الطاقة المستخدمة واستهلاكها بكفاءة. وتتضمن كفاءة الطاقة جانبين رئيسيين.

كفاءة تحويل استهلاك الطاقة

كفاءة الطاقة هي نسبة الناتج الإنتاجي للجهاز إلى الطاقة التي يستهلكها. [ 5 ]

لم تكن كفاءة الطاقة أولويةً تُذكر عندما كانت الطاقة رخيصةً وكان الوعي بأثرها البيئي منخفضًا. ففي عام 1975، كان متوسط ​​استهلاك الوقود للسيارة في الولايات المتحدة أقل من 15 ميلاً للغالون [ 6 ]. أما المصابيح المتوهجة، التي كانت الأكثر شيوعًا حتى أواخر القرن العشرين، فتُهدر 90% من طاقتها على شكل حرارة، ولا يُحوّل منها إلى ضوء مفيد سوى 10% فقط. [ 7 ]

في الآونة الأخيرة، أصبحت كفاءة الطاقة أولوية قصوى. [ 8 ] وقد تضاعف متوسط ​​كفاءة استهلاك الوقود للسيارات الأمريكية تقريبًا مقارنةً بمستويات عام 1975؛ [ 6 ] ويجري الترويج حاليًا لإضاءة LED التي تفوق كفاءة المصابيح المتوهجة بخمسة إلى عشرة أضعاف. [ 9 ] كما يُشترط الآن على العديد من الأجهزة المنزلية وضع ملصقات توضح كفاءتها في استهلاك الطاقة.

كفاءة تحويل إنتاج الطاقة

تُتكبّد خسائر عند استخراج الطاقة من الموارد الطبيعية التي تُستمد منها، مثل الوقود الأحفوري والمواد المشعة والإشعاع الشمسي أو غيرها من المصادر. ويتم إنتاج معظم الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية، حيث يُفقد جزء كبير من طاقة المصدر على شكل حرارة. وبلغ متوسط ​​كفاءة إنتاج الكهرباء العالمي في عام 2009 حوالي 37%. [ 10 ]

تتمثل إحدى الأولويات في التسلسل الهرمي للطاقة في تحسين كفاءة تحويل الطاقة، سواء في محطات الطاقة التقليدية [ 11 ] أو عن طريق تحسين نسبة أداء محطات الطاقة الكهروضوئية [ 12 ] ومصادر الطاقة الأخرى.

ويمكن أيضًا تحسين الكفاءة والاستدامة بشكل عام عن طريق تحويل القدرة أو الوقود من موارد أقل كفاءة وأقل استدامة إلى موارد أفضل؛ ولكن هذا يتم تغطيته بشكل أساسي في المستوى الرابع من التسلسل الهرمي.

إنتاج الطاقة المستدامة

تشير الطاقة المتجددة إلى مصادر الطاقة الطبيعية التي لا تنضب نظرياً. [ 13 ] وتُعامل هذه المصادر على أنها غير قابلة للنضوب، أو يتم تجديدها بشكل طبيعي، وتنقسم إلى فئتين.

مصادر الطاقة المتجددة الأساسية

تستمد الفئة الأولى من مصادر الطاقة المتجددة من مصادر مناخية أو عنصرية، [ 14 ] مثل ضوء الشمس والرياح والأمواج والمد والجزر أو الأمطار ( الطاقة الكهرومائية ). وتندرج الطاقة الحرارية الأرضية الناتجة عن حرارة لب الأرض أيضاً ضمن هذه الفئة.

تُعتبر هذه المصادر غير قابلة للنضوب لأن معظمها يستمد في النهاية من الطاقة المنبعثة من الشمس ، والتي يُقدر عمرها بـ 6.5 مليار سنة. [ 15 ]

الطاقة الحيوية

أما النوع الرئيسي الآخر من مصادر الطاقة المتجددة، وهو الطاقة الحيوية ، [ 16 ] فيُستمد من الكتلة الحيوية، حيث تعني دورة النمو القصيرة نسبيًا أن الاستهلاك يُعوَّض بالنمو الجديد. تُحوَّل الطاقة الحيوية عادةً عن طريق الاحتراق، وبالتالي تُنتج انبعاثات كربونية. وتُعامل على أنها محايدة كربونيًا بشكل عام، لأنه يتم استخلاص كمية مكافئة من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي خلال دورة النمو. [ 17 ]

يمكن أن تكون مصادر الطاقة الحيوية صلبة، مثل الخشب ومحاصيل الطاقة ؛ أو سائلة، مثل الوقود الحيوي؛ أو غازية، مثل الميثان الحيوي الناتج عن الهضم اللاهوائي.

إنتاج الطاقة منخفض التأثير

وتشمل الأولوية التالية في التسلسل الهرمي مصادر الطاقة التي لا تُعدّ مستدامة تمامًا، ولكنها ذات تأثير بيئي منخفض. وتشمل هذه المصادر استخدام الوقود الأحفوري مع احتجاز الكربون وتخزينه . [ 18 ]

تُعامل الطاقة النووية أحيانًا على أنها مصدر منخفض التأثير، لأنها ذات انبعاثات كربونية منخفضة.

إنتاج الطاقة عالي التأثير

يُعدّ إنتاج الطاقة باستخدام مصادر غير مستدامة، مثل الوقود الأحفوري غير المُنتَج، أدنى أولويات التسلسل الهرمي للطاقة. ويضع البعض الطاقة النووية في هذه الفئة، بدلاً من الفئة الأعلى، نظراً لمتطلبات إدارة وتخزين النفايات المشعة شديدة الخطورة لفترات طويلة للغاية (مئات آلاف السنين أو أكثر) [ 19 ] ، فضلاً عن استنزاف موارد اليورانيوم. [ 20 ]

هناك إجماع على ضرورة انخفاض حصة مصادر الطاقة هذه. [ 21 ]

ضمن هذا المستوى، توجد إمكانيات للحد من الآثار السلبية عن طريق التحول من مصادر الوقود الأكثر ضرراً، مثل الفحم، إلى مصادر أقل انبعاثاً، مثل الغاز. [ 22 ]

ويشير الكثيرون إلى أنه عندما يتم تقليل استخدام الطاقة عالي التأثير إلى الحد الأدنى، ينبغي موازنة آثار أي استخدام متبقٍ لا مفر منه عن طريق تعويض الانبعاثات . [ 23 ]

أصول التسلسل الهرمي للطاقة

طُرح مفهوم التسلسل الهرمي للطاقة لأول مرة عام 2005 من قِبل فيليب وولف ، [ 24 ] عندما كان مديرًا عامًا لجمعية الطاقة المتجددة . تضمنت النسخة الأولى ثلاثة مستويات: كفاءة الطاقة، والطاقة المتجددة، وإنتاج الطاقة التقليدية. وقد حظي هذا المفهوم بتأييد واعتماد مجموعة من المؤسسات والجمعيات والهيئات الأخرى عام 2006 في بيان الطاقة المستدامة. [ 25 ] لاحقًا، تبنى آخرون في قطاع الطاقة [ 26 ] وفي الحكومة هذا المفهوم وطوروه . [ 27 ] [ 28 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. بارتليت، ديف. "أهم عشر طرق نهدر بها الطاقة والمياه في المباني" . AOL Energy. مؤرشف من الأصل في 23 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 25 فبراير 2013 .
  2. "ترشيد استهلاك الطاقة في المباني والأنظمة المجتمعية" . حول نظام ترشيد استهلاك الطاقة في المباني والأنظمة المجتمعية . الوكالة الدولية للطاقة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 ديسمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  3. "كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة" . وزارة الطاقة الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  4. المملكة المتحدة. "صندوق توفير الطاقة" . صندوق توفير الطاقة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  5. "تعريف ومعنى كفاءة الطاقة" . قاموس الأعمال . مؤرشف من الأصل في 28 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2013 .
  6. ١ ٢ "تكنولوجيا السيارات الخفيفة، وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، واتجاهات اقتصاد الوقود: من عام ١٩٧٥ إلى عام ٢٠١١" (ملف PDF) . وكالة حماية البيئة الأمريكية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في ١٩ مايو ٢٠١٢. تم الاطلاع عليه في ٢٣ فبراير ٢٠١٣ .
  7. "تعرّف على مصابيح LED" . برنامج Energy Star . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  8. "توفير الطاقة سيكون الأولوية الأولى للسياسة العامة لعام 2030" (ملف PDF) . مدن الطاقة (أوروبا) . 20 نوفمبر 2012. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 29 يناير 2013. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2013 .
  9. "أساسيات تقنية LED" . إضاءة الحالة الصلبة . وزارة الطاقة الأمريكية، كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  10. "ميزان الطاقة العالمي لعام 2009" . الوكالة الدولية للطاقة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  11. "كفاءة توليد الكهرباء" . يوريلكتريك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  12. "2012" (ملف PDF) . تقرير الخلايا الكهروضوئية . معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE). مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 5 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  13. "ما هي الطاقة المتجددة؟" قاموس الأعمال. مؤرشف من الأصل في 27 أبريل 2013. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2013 .
  14. "الطاقة المتجددة" . جامعة مانشستر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  15. "ما هو عمر الشمس المتوقع؟" . اسأل عالم الفضاء . ناسا. مؤرشف من الأصل في 17 فبراير 2013. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2013 .
  16. "أنواع الطاقة المتجددة" . عالم الطاقة المتجددة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  17. بينغود، كيم؛ وآخرون . "منتجات الأخشاب المحصودة" (ملف PDF) . إرشادات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بشأن قوائم جرد غازات الاحتباس الحراري الوطنية. 4. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 . {{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  18. "احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون" (ملف PDF) . تقرير فني . الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 5 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  19. سوفاكول، بنجامين (2011). التنازع حول مستقبل الطاقة النووية . سنغافورة: وورلد ساينتيفيك. ص 308. doi : 10.1142/7895 . ISBN  978-981-4322-75-1.
  20. تشوي، تشارلز (22 أبريل 2008). "تراجع إمدادات اليورانيوم يُلقي بظلاله على مستقبل الطاقة النووية" . مجلة العلوم العالمية . تاريخ الاسترجاع: 23 فبراير 2013 .
  21. "رؤية للطاقة لكوكب تحت الضغط" . البرنامج الدولي للغلاف الأرضي والمحيط الحيوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  22. سالوفارا، جاكسون (2011). التحول من الفحم إلى الغاز الطبيعي كوقود وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (ملف PDF) . جامعة هارفارد (أطروحة) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  23. لياناج، تشاندرا تيلاك دي سيلفا. "إدارة الطاقة المستدامة والمسؤولية الاجتماعية للشركات" . موسوعة المسؤولية الاجتماعية للشركات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  24. وولف، فيليب. "تسلسل هرمي مقترح للطاقة" (ملف PDF) . وولف وير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  25. "المجموعات تُطلق 'بياناً' للطاقة"" . بي بي سي . 19 أبريل 2006 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  26. معهد المهندسين الميكانيكيين (2009). "التسلسل الهرمي للطاقة" . بيان سياسة الطاقة (9/03). مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  27. "التفكير بشكل مختلف - التسلسل الهرمي للطاقة" . الأرشيف الوطني لحكومة المملكة المتحدة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 يناير 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .
  28. "التسلسل الهرمي للطاقة" . خطة لندن . هيئة لندن الكبرى. مؤرشف من الأصل بتاريخ 5 مارس 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2013 .