Net energy gain

Net Energy Gain (NEG) is a concept used in energy economics that refers to the difference between the energy expended to harvest an energy source and the amount of energy gained from that harvest.[1] When the NEG of a resource is greater than zero, extraction yields excess energy. If the NEG is below zero, it requires more energy to extract the resource than can be extracted from it. The net energy gain, which can be expressed in joules, differs from the net financial gain that may result from the energy harvesting process, in that various sources of energy (e.g. natural gas, coal, etc.) may be priced differently for the same amount of energy.

Calculating NEG

A net energy gain is achieved by expending less energy acquiring a source of energy than is contained in the source to be consumed. That is

NEG=EnergyConsumableEnergyExpended.{\displaystyle NEG=Energy_{\hbox{Consumable}}-Energy_{\hbox{Expended}}.}

Factors to consider when calculating NEG is the type of energy, the way energy is used and acquired, and the methods used to store or transport the energy. It is also possible to overcomplicate the equation by an infinite number of externalities and inefficiencies that may be present during the energy harvesting process.

Sources of energy

The definition of an energy source is not rigorous. Anything that can provide energy to anything else can qualify. Wood in a stove is full of potential thermal energy; in a car, mechanical energy is acquired from the combustion of gasoline, and the combustion of coal is converted from thermal to mechanical, and then to electrical energy. Examples of energy sources include:

  • Fossil fuels
  • Nuclear fuels (e.g., uranium and plutonium)
  • Radiation from the sun
  • Mechanical energy from wind, rivers, tides, etc.
  • Bio-fuels derived from biomass, in turn having consumed soil nutrients during growth.
  • Heat from within the earth (geothermal energy)

The term net energy gain can be used in slightly different ways:

Non-sustainables

يقارن التعريف المعتاد لصافي مكاسب الطاقة بين الطاقة اللازمة لاستخراج الطاقة (أي العثور عليها، وإخراجها من باطن الأرض، وتكريرها، وشحنها إلى مستهلكها) وبين كمية الطاقة المنتجة والمنقولة إلى المستهلك من مصدر طاقة (عادةً ما يكون تحت الأرض). ولتوضيح ذلك، لنفترض أن اقتصادًا ما يمتلك كمية معينة من احتياطيات النفط المحدودة التي لا تزال تحت الأرض، ولم تُستخرج بعد. وللوصول إلى هذه الطاقة، يجب استهلاك جزء من النفط المستخرج في عملية الاستخراج لتشغيل المحركات التي تُشغل المضخات، وبالتالي، بعد الاستخراج، ستكون الطاقة الصافية المنتجة أقل من كمية الطاقة الموجودة في باطن الأرض قبل الاستخراج، لأن جزءًا منها قد استُهلك.

يمكن النظر إلى طاقة الاستخراج من زاويتين: طاقة مستخرجة مربحة (NEG>0) أو طاقة مستخرجة غير مربحة (NEG<0). على سبيل المثال، في رمال أثاباسكا النفطية ، جعلت طبيعة الرمال القطرانية شديدة الانتشار وانخفاض سعر النفط الخام استخراجها غير اقتصادي حتى أواخر الخمسينيات (NEG<0). ومنذ ذلك الحين، ارتفع سعر النفط وطُوّرت تقنية جديدة للاستخراج بالبخار، مما سمح للرمال بأن تصبح أكبر مصدر للنفط في ألبرتا (NEG>0).

الاستدامة

يختلف الوضع مع مصادر الطاقة المستدامة ، مثل الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية ، لأنه لا يوجد احتياطي كبير يجب أخذه في الاعتبار (بخلاف عمر الشمس)، ولكن الطاقة تتدفق باستمرار، لذلك لا يتم النظر إلا في الطاقة المطلوبة للاستخراج.

في جميع حالات استخلاص الطاقة، تُعد دورة حياة جهاز الاستخلاص عاملاً حاسماً في تحديد نسبة صافي الطاقة إلى صافي الربح. فإذا توقف جهاز الاستخلاص عن العمل بعد عشر سنوات، ستكون نسبة صافي الطاقة إلى صافي الربح أقل بكثير مما لو استمر تشغيله لمدة ثلاثين عاماً. ولذلك، يمكن استخدام فترة استرداد الطاقة (التي تُعرف أحياناً باستهلاك الطاقة) بدلاً من ذلك، وهي الفترة الزمنية، التي تُقاس عادةً بالسنوات، التي يجب أن يعمل فيها المصنع حتى يصبح صافي الطاقة إلى صافي الربح موجباً (أي حتى يتم استخلاص كمية الطاقة اللازمة لبنية المصنع التحتية).

الوقود الحيوي

لطالما شكّل صافي الطاقة المكتسبة من الوقود الحيوي مصدرًا للجدل، لا سيما فيما يتعلق بالإيثانول المشتق من الذرة ( الإيثانول الحيوي ). وتعتمد الطاقة الصافية الفعلية لإنتاج الوقود الحيوي اعتمادًا كبيرًا على كلٍّ من المصدر الحيوي الذي يُحوَّل إلى طاقة، وكيفية زراعته وحصاده (وخاصةً استخدام الأسمدة المشتقة من البترول )، وكفاءة عملية تحويله إلى طاقة قابلة للاستخدام. يمكن الاطلاع على تفاصيل هذا الموضوع في مقال "موازنة طاقة وقود الإيثانول" . وتنطبق اعتبارات مماثلة أيضًا على وقود الديزل الحيوي وأنواع الوقود الأخرى.

ISO 13602

توفر المواصفة القياسية ISO 13602-1 أساليب لتحليل وتوصيف ومقارنة أنظمة الطاقة التقنية (TES) مع جميع مدخلاتها ومخرجاتها وعوامل المخاطر الخاصة بها. وهي تتضمن قواعد وإرشادات لمنهجية هذه التحليلات. [ 2 ]

يصف معيار ISO 13602-1 وسيلةً لتحديد العلاقات بين المدخلات والمخرجات (صافي الطاقة)، ​​وبالتالي تسهيل عمليات الاعتماد والوسم والتصنيف ، والخصائص القابلة للمقارنة، ومعامل الأداء ، وتخطيط موارد الطاقة، وتقييمات الأثر البيئي، وإحصاءات الطاقة ذات الدلالة، والتنبؤ بمدخلات موارد الطاقة الطبيعية المباشرة أو مدخلات الطاقة، واستثمارات أنظمة الطاقة التقنية، ومخرجات خدمات الطاقة الحالية والمتوقعة في المستقبل. [ 2 ]

في معيار ISO 13602-1:2002، يتم تعريف الموارد المتجددة على أنها "مورد طبيعي تكون فيه نسبة إنشاء المورد الطبيعي إلى ناتج ذلك المورد من الطبيعة إلى المجال التقني مساوية أو أكبر من واحد".

أمثلة

انخفاض حاد في صافي الطاقة مع تدهور نسبة الطاقة إلى الاستثمار

خلال عشرينيات القرن الماضي، كان يُستخرج 50 برميلاً (7.9 متر مكعب ) من النفط الخام مقابل كل برميل يُستخدم في عملية الاستخراج والتكرير. أما اليوم، فلا يُستخرج سوى 5 براميل (0.79 متر مكعب ) مقابل كل برميل يُستخدم. عندما يصل صافي الطاقة المُكتسبة من مصدر طاقة ما إلى الصفر، يتوقف هذا المصدر عن المساهمة في إنتاج الطاقة. مع ذلك، يمكن أن تكون الطاقة المستخدمة في الاستخراج من مصدر مختلف، مثل مصادر الطاقة المتجددة، ما يسمح بالحفاظ على النفط لاستخدامات ذات قيمة أعلى. [ 3 ]  

انظر أيضاً

مراجع

  1. "الوقود الحيوي مقابل الوقود الأحفوري" . حلول العالم الأخضر. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-11-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-11-2008 .
  2. 1 2 "أنظمة الطاقة التقنية - طرق التحليل" (ملف PDF) . المنظمة الدولية للتوحيد القياسي . 1 نوفمبر 2002. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 17 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 نوفمبر 2008 .
  3. "مناهج دمج تقنيات الطاقة المتجددة في عمليات النفط والغاز" (ملف PDF) . المختبر الوطني للطاقة المتجددة . 2019. ص 22. تاريخ الاسترجاع: 2025-10-02 .