2017年の燃料 (IEA, 2019)より[1]:6,8世界の一次エネルギー供給量 162,494 TWh (または 13,792 Mtoe).mw-parser-output .legend{page-break-inside:avoid;break-inside:avoid-column}.mw-parser-output .legend-color{display:inline-block;min-width:1.5em;height:1.5em;margin:1px 0;text-align:center;border:1px solid black;background-color:transparent;color:black}.mw-parser-output .legend-text{} 石油 (32%) 石炭/泥炭/シェール油 (27.1%) 天然ガス (22.2%) バイオ燃料と廃棄物 (9.5%) 原子力 (4.9%) 水力 (2.5%) その他 (再生可能エネルギー) (1.8%)
2017年の地域別 (IEA, 2019)[1]より、世界の一次エネルギー供給量 162,494 TWh (または 13,792 Mtoe) OECD (38%) 中東 (5.4%) OECD以外のヨーロッパ/ユーラシア (8.0%) 中国 (22%) OECD以外のアジア (中国除く) (13.4%) OECD以外のアメリカ (4.4%) アフリカ (5.8%) バンカー(航空・海洋) (3%)
2017年の世界の資源別発電量。総発電量は26 PWh[2]。 石炭 (38%) 天然ガス (23%) 水力 (16%) 原子力 (10%) 風力 (4%) 石油 (3%) 太陽 (2%) バイオ燃料 (2%) その他 (2%)
一次エネルギー(いちじエネルギー、PE)とは、自然界に存在するエネルギーで、人為的な変換プロセスを経ていないものである。これは、原燃料に含まれるエネルギーであり、システムへの入力として受け取った他の形態のエネルギーも含まれる。一次エネルギーには、枯渇性と再生可能なものがある。
化石燃料を表すために一次エネルギーが使われる場合、燃料の内包エネルギー
(英語版)は熱エネルギーとして利用可能であり、一般的には約70%が電気エネルギーや機械エネルギーへの変換で失われる。太陽エネルギーや風力エネルギーを電気に変換する場合も同様に60-80%の変換ロスがあるが、今日の国連のエネルギー統計条約では、風力や太陽から作られた電気をこれらのエネルギー源の一次エネルギーとして計上する。この計上方法の結果、風力や太陽エネルギーの寄与は化石エネルギー源に比べて低く報告され、風力や太陽の一次エネルギーの計上方法について国際的な議論が行われている[3]。一次エネルギー供給量(TPES)は、生産・輸入の合計から輸出・貯蔵量の変化を差し引いたものである[4]。
一次エネルギーの概念は、エネルギー学と同様、エネルギー統計学の分野では、エネルギー収支の編集で使用されている。エネルギー学では、一次エネルギー源(PES)とは、人間社会で使用されるエネルギーキャリアを供給するためにエネルギー部門が必要とするエネルギー形態を指す[5]。
二次エネルギーとは、電気などのエネルギーキャリアのことである。これらは一次エネルギー源から変換されて生成される。
PEとTPESは、世界的なエネルギー供給(英語版)の文脈でより明確に定義されている。 一次エネルギー源は、それらがエネルギーキャリアに変換されるエネルギーシステム
エネルギー源の例
一次エネルギー源右の要素で
変換されるエネルギーシステム構成要素右の
キャリアへエネルギーキャリア (主)
枯渇性[nb 1]化石燃料石油(または原油)製油所燃料油
石炭または天然ガス化石燃料発電所(英語版)エンタルピー、力学的仕事または電気
鉱物燃料天然ウラン[nb 2]原子力発電所(核分裂)電気
天然トリウムトリウム増殖炉(英語版)エンタルピーまたは電気
再生可能太陽エネルギー太陽光発電所(Solar powerも参照)電気
集光型太陽熱発電、太陽炉(太陽熱発電も参照)エンタルピー
風力集合型風力発電所(風力発電も参照)力学的仕事または電気
落水や流水、 潮汐エネルギー[6]水力発電所、波力発電ファーム(英語版)、潮力発電所力学的仕事または電気
バイオマス源バイオマス発電所エンタルピーまたは電気
地熱エネルギー地熱発電所エンタルピーまたは電気
使用可能エネルギー一次エネルギー源は、エネルギー部門によってエネルギーキャリアの生成のために変換される。詳細は「エクセルギー」を参照
一次エネルギー源は、エネルギー変換の過程で、電気エネルギーや精製燃料、水素燃料などの合成燃料など、社会で直接利用できるより便利なエネルギーに変換される。エネルギー学の分野では、これらの形態をエネルギーキャリアと呼び、エネルギー統計学における「二次エネルギー」の概念に相当する。 エネルギーキャリアとは、一次エネルギー源から変換されたエネルギー形態のことである。電気は最も一般的なエネルギーキャリアの一つで、石炭、石油、天然ガス、風力などの様々な一次エネルギー源から変換されている。電気はエントロピーが低く(秩序が高く)、他のエネルギーに効率よく変換できるため、とくに有用である。地域熱供給も二次エネルギーの一例である[7]。 熱力学の法則によれば、一次エネルギー源は生産できない。エネルギーキャリアの生産を可能にするために、社会で利用できるようにしなければならない[5]。 変換効率は様々である。熱エネルギーの場合、電気や力学エネルギーの生産はカルノーの定理によって制限され、多くの廃熱が発生する。他の非熱的な変換は、より効率的になる可能性がある。例えば、風力タービンは風力エネルギーをすべて取り込むわけではないが、風力エネルギーは低エントロピーであるため、変換効率が高く、廃熱をほとんど発生させない。原理的には太陽光発電の変換は非常に効率が良いかもしれないが、電流変換は狭い範囲の波長のみでうまくいくのに対し、太陽熱はカルノー効率の限界もある。水力発電も非常に秩序立っており、非常に効率的に変換されている。使用可能エネルギー量とは、システムのエクセルギーのことである。 サイトエネルギー(site energy)とは、特定の場所で消費されるあらゆる形態の最終消費エネルギーの量を指す用語で北アメリカで使用される。これは一次エネルギー(ある場所で燃焼される天然ガスなど)と二次エネルギー(電気など)の組み合わせである。サイトエネルギーは、キャンパス、建物、またはサブビルディングレベルで測定され、光熱費におけるエネルギー料金のベースとなる[8]。 対照的にソースエネルギー(source energy)は、施設のサイトエネルギーを供給するために消費される一次エネルギーの量を表す用語として北アメリカで使用されている。これは、すべてのサイトエネルギーを含み、伝送、送達、変換の間に失うエネルギーを加えたものであるため、常にサイトエネルギーよりも大きい[9]。ソースエネルギーまたは一次エネルギーは、エネルギー消費のより完全な全体像をもたらすが、直接測定することはできず、サイトエネルギーの測定値から変換係数を用いて換算しなければならない[8]。電気の場合、典型的な値は、サイトエネルギー1単位に対してソースエネルギー3単位である[10]。しかし、これは一次エネルギー源や燃料の種類、発電所の種類、送電インフラなどの要因によって大きく変化することがある。変換係数の完全なセットは、エネルギースターから技術参考資料として入手可能である[11]。 異なる施設のエネルギー使用を比較・分析する際には、サイトエネルギーまたはソースエネルギーのいずれかが適切な基準となる。例えば、米国エネルギー情報局は、エネルギーの概要には一次エネルギー(ソース)を使用しているが[12]、商業ビル[13]や住宅ビルのエネルギー消費量調査にはサイトエネルギーを使用している[14]。米国環境保護庁のエネルギースタープログラムではソースエネルギーの使用を推奨しており[15]、米国エネルギー省ではネット・ゼロ・エネルギー・ビルの定義にサイトエネルギーを使用している[16]。
エネルギーキャリア(または二次エネルギー)への変換
サイトエネルギーとソースエネルギー