الطاقة الأولية

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
إجمالي استهلاك الطاقة الأولية في العالم حسب النوع في عام 2020 [ 1 ]
  1. زيت (31.2%)
  2. الفحم (27.2%)
  3. الغاز الطبيعي (24.7%)
  4. الطاقة الكهرومائية ( الطاقة المتجددة ) (6.90%)
  5. الطاقة النووية (4.30%)
  6. مصادر أخرى ( متجددة ) (5.70%)
بلغ إجمالي إمدادات الطاقة الأولية في العالم 162,494 تيراواط ساعة (أو 13,792 مليون طن مكافئ نفط ) حسب المنطقة في عام 2017 (وكالة الطاقة الدولية، 2019) [ 2 ].
  1. منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (38.0%)
  2. الشرق الأوسط (5.40%)
  3. أوروبا/أوراسيا غير الأعضاء في منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (8.00%)
  4. الصين (22.0%)
  5. آسيا غير الأعضاء في منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (بدون الصين) (13.4%)
  6. الأمريكتان غير الأعضاء في منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (4.40%)
  7. أفريقيا (5.80%)
  8. الملاجئ (بحرية/جوية) (3.00%)

الطاقة الأولية هي الطاقة الموجودة في الطبيعة والتي لم تخضع لأي عملية تحويل هندسية بشرية. وهي تشمل الطاقة الموجودة في الوقود الخام وأشكال الطاقة الأخرى، بما في ذلك النفايات، التي تُستقبل كمدخلات لنظام ما . ويمكن أن تكون الطاقة الأولية غير متجددة أو متجددة .

يُعرَّف إجمالي إمدادات الطاقة الأولية ( TPES ) بأنه مجموع الإنتاج والواردات، مع إضافة أو طرح تغيرات المخزون، مطروحًا منه الصادرات وتخزين الوقود الدولي. [ 3 ] وتُفضِّل التوصيات الدولية لإحصاءات الطاقة (IRES) استخدام مصطلح إجمالي إمدادات الطاقة ( TES ) للإشارة إلى هذا المؤشر. [ 4 ] وتُستخدم هذه المصطلحات غالبًا لوصف إجمالي إمدادات الطاقة في إقليم وطني.

الطاقة الثانوية هي ناقل للطاقة، مثل الكهرباء. ويتم إنتاجها عن طريق تحويل مصدر طاقة أولي.

تُستخدم الطاقة الأولية كمقياس في إحصاءات الطاقة عند إعداد موازنات الطاقة ، [ 5 ] وكذلك في مجال الطاقة. في مجال الطاقة، يُشير مصدر الطاقة الأولية (PES) إلى أشكال الطاقة التي يحتاجها قطاع الطاقة لتوليد إمدادات ناقلات الطاقة التي يستخدمها المجتمع البشري. [ 6 ] تقتصر الطاقة الأولية على حساب الطاقة الخام فقط، ولا تشمل الطاقة القابلة للاستخدام، كما أنها لا تُراعي بشكل كافٍ فاقد الطاقة، وخاصة الفاقد الكبير في المصادر الحرارية. ولذلك، فإنها تُبالغ عمومًا في تقدير فائدة مصادر الطاقة المتجددة الحرارية، وبالمقارنة، تُقلل من تقدير مصادر الطاقة المتجددة التي تُنتج طاقة ثانوية.

أمثلة على المصادر

استهلاك الطاقة الأولية العالمي حسب المصدر
حصة الوقود الأحفوري والطاقة النووية والطاقة المتجددة في استهلاك الطاقة الأولية العالمي

لا ينبغي الخلط بين مصادر الطاقة الأولية ومكونات نظام الطاقة (أو عمليات التحويل) التي يتم من خلالها تحويلها إلى ناقلات طاقة.

مصادر الطاقة الأوليةتم التحويل بواسطةمكون نظام الطاقةلناقلات الطاقة (الرئيسية)
غير متجدد [ ملاحظة 1 ]الوقود الأحفوريالنفط (أو النفط الخام)مصفاة نفطزيت الوقود
الفحم أو الغاز الطبيعيمحطة توليد الطاقة بالوقود الأحفوريالمحتوى الحراري ، أو الشغل الميكانيكي ، أو الكهرباء
الوقود المعدنياليورانيوم الطبيعي [ nb 2 ]محطة طاقة نووية ( انشطار نووي حراري )كهرباء
الثوريوم الطبيعيمفاعل توليد الثوريومالمحتوى الحراري أو الكهرباء
الطاقة المتجددةطاقة شمسيةمحطة توليد الطاقة الكهروضوئية ( انظر أيضًا الطاقة الشمسية )كهرباء
برج الطاقة الشمسية ، فرن شمسي ( انظر أيضًا الطاقة الحرارية الشمسية )المحتوى الحراري
طاقة الرياحمزرعة رياح ( انظر أيضًا طاقة الرياح )الأعمال الميكانيكية أو الكهرباء
المياه المتساقطة والمتدفقة، طاقة المد والجزر [ 7 ]محطة توليد الطاقة الكهرومائية ، مزرعة أمواج ، محطة توليد الطاقة المديةالأعمال الميكانيكية أو الكهرباء
مصادر الكتلة الحيويةمحطة توليد الطاقة من الكتلة الحيويةالمحتوى الحراري أو الكهرباء
الطاقة الحرارية الأرضيةمحطة توليد الطاقة الحرارية الأرضيةالمحتوى الحراري أو الكهرباء

الطاقة القابلة للاستخدام

يقوم قطاع الطاقة بتحويل مصادر الطاقة الأولية لتوليد ناقلات الطاقة.

تُحوَّل مصادر الطاقة الأولية في عمليات تحويل الطاقة إلى أشكال طاقة أكثر ملاءمة يمكن للمجتمع استخدامها مباشرة، مثل الطاقة الكهربائية ، والوقود المكرر ، أو الوقود الاصطناعي كوقود الهيدروجين . في مجال الطاقة ، تُسمى هذه الأشكال حوامل الطاقة ، وتُقابل مفهوم "الطاقة الثانوية" في إحصاءات الطاقة.

التحويل إلى ناقلات الطاقة (أو الطاقة الثانوية)

ناقلات الطاقة هي أشكال من الطاقة تم تحويلها من مصادر الطاقة الأولية. تُعدّ الكهرباء من أكثر ناقلات الطاقة شيوعًا، إذ تُحوّل من مصادر طاقة أولية متنوعة مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي والرياح. تتميز الكهرباء بفائدتها الكبيرة نظرًا لانخفاض إنتروبيتها (أي أنها شديدة التنظيم)، ما يسمح بتحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة بكفاءة عالية. يُعدّ التدفئة المركزية مثالًا آخر على الطاقة الثانوية. [ 8 ]

وفقًا لقوانين الديناميكا الحرارية ، لا يمكن إنتاج مصادر الطاقة الأولية. يجب أن تكون متاحة للمجتمع لتمكين إنتاج ناقلات الطاقة. [ 6 ]

تختلف كفاءة التحويل . بالنسبة للطاقة الحرارية، فإن إنتاج الكهرباء والطاقة الميكانيكية محدود بنظرية كارنو ، وينتج عنه كمية كبيرة من الحرارة المهدرة . أما التحويلات غير الحرارية الأخرى فقد تكون أكثر كفاءة. على سبيل المثال، على الرغم من أن توربينات الرياح لا تستغل كامل طاقة الرياح، إلا أنها تتميز بكفاءة تحويل عالية وتنتج القليل جدًا من الحرارة المهدرة نظرًا لانخفاض إنتروبيا طاقة الرياح. من حيث المبدأ، يمكن أن تكون تحويلات الطاقة الشمسية الكهروضوئية عالية الكفاءة، ولكن لا يمكن تحويل التيار بكفاءة إلا ضمن نطاقات ضيقة من الأطوال الموجية، في حين أن الطاقة الشمسية الحرارية تخضع أيضًا لحدود كفاءة كارنو. كما أن الطاقة الكهرومائية منظمة للغاية، ويتم تحويلها بكفاءة عالية. كمية الطاقة القابلة للاستخدام هي الإكسرجي للنظام.

موقع ومصدر الطاقة

يُستخدم مصطلح "طاقة الموقع" في أمريكا الشمالية للإشارة إلى كمية الطاقة المستهلكة بجميع أشكالها في موقع محدد. وقد تشمل هذه الطاقة مزيجًا من الطاقة الأولية (مثل الغاز الطبيعي المُحرق في الموقع) والطاقة الثانوية (مثل الكهرباء). تُقاس طاقة الموقع على مستوى الحرم الجامعي أو المبنى أو المبنى الفرعي، وهي الأساس لحساب رسوم الطاقة في فواتير الخدمات. [ 9 ]

على النقيض من ذلك، يُستخدم مصطلح "طاقة المصدر" في أمريكا الشمالية للإشارة إلى كمية الطاقة الأولية المستهلكة لتوفير الطاقة اللازمة لموقع المنشأة. وهي دائمًا أكبر من طاقة الموقع، إذ تشمل جميع طاقة الموقع وتضيف إليها الطاقة المفقودة أثناء النقل والتوزيع والتحويل. [ 10 ] في حين أن طاقة المصدر أو الطاقة الأولية تُعطي صورة أشمل لاستهلاك الطاقة، إلا أنه لا يمكن قياسها مباشرةً، ويجب حسابها باستخدام معاملات تحويل مستمدة من قياسات طاقة الموقع. [ 9 ] بالنسبة للكهرباء، القيمة النموذجية هي ثلاث وحدات من طاقة المصدر لكل وحدة من طاقة الموقع. [ 11 ] ومع ذلك، قد يختلف هذا بشكل كبير تبعًا لعوامل مثل مصدر الطاقة الأولية أو نوع الوقود، ونوع محطة توليد الطاقة، وبنية النقل التحتية. تتوفر مجموعة كاملة من معاملات التحويل كمرجع فني من برنامج Energy STAR . [ 12 ]

يمكن اعتبار طاقة الموقع أو طاقة المصدر مقياسًا مناسبًا عند مقارنة أو تحليل استهلاك الطاقة في مختلف المنشآت. فعلى سبيل المثال، تستخدم إدارة معلومات الطاقة الأمريكية طاقة المصدر (الطاقة الأولية) في تقاريرها العامة عن الطاقة [ 13 ] ، بينما تستخدم طاقة الموقع في مسح استهلاك الطاقة للمباني التجارية [ 14 ] ومسح استهلاك الطاقة للمباني السكنية [ 15 ] . ويوصي برنامج Energy STAR التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية باستخدام طاقة المصدر [ 16 ] ، وتستخدم وزارة الطاقة الأمريكية طاقة الموقع في تعريفها للمبنى ذي صافي الطاقة الصفرية [ 17 ] .

اصطلاحات عامل التحويل

يُظهر مخطط سانكي للولايات المتحدة لعام 2016 أن 66.4% من الطاقة الأولية ينتهي بها المطاف كحرارة مهدرة
  1. {"color":"#FEFDFD","visible":false,"error":"لا يمكن تغيير حجم القيمة غير المعروفة تلقائيًا","label":"أخرى ($v)"}
إجمالي استهلاك الطاقة الأولية في العالم حسب النوع في عام 2024 (طريقة الاستبدال) [ 18 ]
  1. زيت (31.8%)
  2. الفحم (26.4%)
  3. الغاز الطبيعي (23.7%)
  4. الطاقة الكهرومائية ( الطاقة المتجددة ) (6.25%)
  5. الطاقة النووية (3.95%)
  6. طاقة الرياح ( الطاقات المتجددة ) (3.52%)
  7. الطاقة الشمسية ( الطاقات المتجددة ) (2.96%)
  8. مصادر أخرى ( متجددة ) (1.42%)

عند استخدام مصطلح "الطاقة الأولية" لوصف الوقود الأحفوري ، فإن الطاقة الكامنة في هذا الوقود تكون متاحة كطاقة حرارية، ويُفقد حوالي ثلثيها عادةً أثناء تحويلها إلى طاقة كهربائية أو ميكانيكية. تكون خسائر التحويل أقل بكثير عند توليد الكهرباء من الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية، إلا أن اتفاقيات الأمم المتحدة الحالية بشأن إحصاءات الطاقة تُصنّف الكهرباء المُولّدة من هذه المصادر، بما فيها الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة النووية، ضمن الطاقة الأولية لهذه المصادر نفسها. إحدى نتائج استخدام الطاقة الأولية كمقياس للطاقة هي التقليل من تقدير مساهمة هذه المصادر مقارنةً بمصادر الطاقة الأحفورية ، ولذا يدور نقاش دولي حول كيفية احتساب الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة غير الحرارية، حيث تشير العديد من التقديرات إلى أنها أقل من الواقع بنحو ضعفين إلى ثلاثة أضعاف. [ 19 ] وقد أُطلق على الفكرة الخاطئة القائلة بضرورة استبدال جميع الطاقة الأولية من مصادر الوقود الأحفوري الحرارية بكمية مكافئة من مصادر الطاقة المتجددة غير الحرارية (وهو أمر غير ضروري لأن خسائر التحويل لا تحتاج إلى تعويض) اسم "مغالطة الطاقة الأولية".

إحدى الطرق المستخدمة لتحسين حساب ذلك تُسمى طريقة الاستبدال . [ 20 ] في هذه الطريقة، تُقسم الطاقة الكهربائية المُنتجة من هذه المصادر على متوسط ​​كفاءة الطاقة لمصادر الطاقة الكهربائية التي تعمل بالوقود الأحفوري. وهذا يُعطي الطاقة الأولية التي كانت ستُحتاج لو تم استخدام الوقود الأحفوري فقط.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ على مستوى علوم الأرض ، يمكن اعتبار جميع مصادر الطاقة الأولية متجددة. أما جوهر الموارد غير المتجددة فيعود إلى حجم الاحتياجات داخل المجتمع البشري. في بعض الحالات، يتجاوز استهلاك الموارد من قبل المجتمع البشري بكثير الحد الأدنى لمعدل تجددها الجيوفيزيائي. هذا هو الأساس المنطقي وراء التمييز بين مصادر الطاقة الأولية غير المتجددة (النفط، الفحم، الغاز، اليورانيوم) ومصادر الطاقة الأولية المتجددة (الرياح، الطاقة الشمسية، الطاقة الكهرومائية).
  2. ↑ تُستخدم بعض أنواع الوقود النووي ، مثل البلوتونيوم واليورانيوم المنضب ، في محطات الطاقة النووية الانشطارية. مع ذلك، لا يمكن اعتبارها مصادر طاقة أولية لعدم وجودها بكميات كافية في الطبيعة. في الواقع، لا بد من استهلاك اليورانيوم الطبيعي (مصدر الطاقة الأولي) لتوفير هذه الأنواع الأخرى من الوقود النووي.

مراجع

  1. ↑ "المراجعة الإحصائية للطاقة العالمية (2021)" (ملف PDF) . صفحة  13. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 15 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2021 .
  2. ↑ "إحصاءات الطاقة العالمية الرئيسية لعام 2019" (ملف PDF) . وكالة الطاقة الدولية. 2019.
  3. ↑ منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (2012). كتاب حقائق منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية 2013: الإحصاءات الاقتصادية والبيئية والاجتماعية . منشورات منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية. ص 108. doi : 10.1787/factbook-2013-en . ISBN  9789264177062تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2021 .
  4. ↑ إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية (2018). التوصيات الدولية لإحصاءات الطاقة (ملف PDF) . نيويورك: الأمم المتحدة. ص 105، 137. 
  5. ↑ "الطاقة الأولية" . مسرد المصطلحات . واشنطن العاصمة: وكالة معلومات الطاقة الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أغسطس 2021 .
  6. 1 2 جيامبيترو، ماريو؛ مايومي، كوزو (2009). وهم الوقود الحيوي: مغالطة إنتاج الوقود الحيوي الزراعي على نطاق واسع . إيرثسكان، مجموعة تايلور وفرانسيس. ص. 336. ردمك  978-1-84407-681-9.
  7. ↑ "الطاقة والبيئة الطبيعية" مؤرشف بتاريخ 24-10-2008 على موقع Wayback Machine بقلم ديفيد أ. دوبسون، دكتوراه، مركز ويلتي البيئي، مقال مميز، تم الاطلاع عليه في 9 يوليو 2009
  8. ↑ برنامج الطاقة ستار التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 نوفمبر 2017
  9. 1 2 "قياس الطاقة: طاقة الموقع مقابل طاقة المصدر في برنامج إدارة محفظة الطاقة ENERGY STAR" . الموارد الطبيعية الكندية . 28 مارس 2017. تم الاطلاع عليه في 8 نوفمبر 2017 .
  10. ↑ تورشيليني، بول؛ بليس، شانتي؛ ديرو، مايكل؛ كرولي، دروري (يونيو 2006). "المباني ذات الطاقة الصفرية: نظرة نقدية على التعريف" (ملف PDF) . دراسة صيفية صادرة عن المجلس الأمريكي لاقتصاديات الطاقة الكهربائية . المختبر الوطني للطاقة المتجددة/وزارة الطاقة الأمريكية.
  11. ↑ "طاقة الموقع مقابل طاقة المصدر" . البنك الدولي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 نوفمبر 2017 .
  12. ↑ "المرجع التقني: طاقة المصدر" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-11-09 .
  13. ↑ "إجمالي الطاقة - إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)" . www.eia.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 نوفمبر 2017 .
  14. ↑ "مسح استهلاك الطاقة في المباني التجارية (CBECS) - إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)" . www.eia.gov . تاريخ الاسترجاع: 9 نوفمبر 2017 .
  15. ↑ "مسح استهلاك الطاقة السكنية (RECS) - إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)" . www.eia.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 نوفمبر 2017 .
  16. ↑ "الفرق بين طاقة المصدر وطاقة الموقع" . www.energystar.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 نوفمبر 2017 .
  17. ↑ "وزارة الطاقة الأمريكية تصدر تعريفًا موحدًا للمباني والحرم الجامعية والمجتمعات ذات الطاقة الصفرية" . Energy.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 نوفمبر 2017 .
  18. ↑ "ما الفرق بين الطاقة الأولية المباشرة والطاقة الأولية البديلة؟" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 فبراير 2026 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )
  19. ↑ ساوار، إريك (31 أغسطس/آب 2017). "وكالة الطاقة الدولية تُقلل من تقدير مساهمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بمقدار ثلاثة أضعاف مقارنةً بالوقود الأحفوري" . energypost.eu . موقع Energy Post. مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر/أيلول 2017. تم الاطلاع عليه في 22 أبريل/نيسان 2018 .
  20. ↑ ما الفرق بين الطاقة الأولية المباشرة والطاقة الأولية البديلة؟

للمزيد من القراءة

  • كايدس، آندي (المؤلف الرئيسي)؛ كاتلر ج. كليفلاند (محرر الموضوع). 2007. "الطاقة الأولية". في: موسوعة الأرض. تحرير كاتلر ج. كليفلاند (واشنطن العاصمة: ائتلاف المعلومات البيئية، المجلس الوطني للعلوم والبيئة). [نُشر لأول مرة في موسوعة الأرض في 1 يونيو 2006؛ آخر مراجعة في 14 أغسطس 2007؛ تاريخ الاطلاع 15 نوفمبر 2007].
  • أوفيرجارد، سارة (سبتمبر 2008). تعريف الطاقة الأولية والثانوية (ملف PDF) . النرويج: هيئة الإحصاء النرويجية . تاريخ الاسترجاع: 17 ديسمبر 2016 .