Primaire energie is een vorm van energie die in de natuur voorkomt en die niet is onderworpen aan enig kunstmatig (menselijk) omzettingsproces. Het is de energie die is opgeslagen in materialen zoals olie, aardgas en steenkool, en die kan worden vrijgegeven door verbranding.
Het proces van het omzetten van primaire energie in andere, nuttigere energievormen, brengt energiekosten en efficiëntieverliezen met zich mee. Dit betekent dat er meer primaire energie nodig is dan er als nuttige energie (verwarming voor een gebouw of elektriciteit) wordt geleverd. Laten we ter illustratie het traject volgen van aardgas dat wordt gewonnen uit een gigantisch gasveld in Qatar en bestemd is voor het VK om elektriciteit op te wekken in een energiecentrale (zoals hierboven geïllustreerd):
Eenmaal gewonnen uit de ondergrondse reserves, wordt het gas via een pijpleiding naar een verwerkingsinstallatie gepompt. Hier wordt het gekoeld tot -162°C, de temperatuur waarbij het vloeibaar wordt, en vervolgens geladen aan boord van een gespecialiseerde Liquefied Natural Gas (LNG)-tanker die het naar het VK transporteert. Het gas moet tijdens het transport koud worden gehouden, wat gebeurt door de containers waarin het wordt vervoerd te isoleren en een deel van het gas te laten verdampen. Sommige (maar niet alle) schepen vangen het gas op en gebruiken het in turbines die het schip aandrijven.
In de Britse haven wordt het vloeibare gas overgebracht naar opslag en op een lage temperatuur gehouden om vloeibaar te blijven. Wanneer het nodig is, wordt het opnieuw vergast en in het Britse gasnetwerk gepompt. Uiteindelijk arriveert het bij een elektriciteitscentrale waar het gas kan worden verbrand in een moderne Combined Cycle Gas Turbine (CCGT). Dit is het meest efficiënte type energieopwekking – omdat naast de warmte van de verbranding die wordt gebruikt om stoom op te wekken en een turbine aan te drijven, de uitlaatgassen een tweede turbine aandrijven. De turbines drijven roterende assen aan die elektriciteit produceren in een generatorset.
Er zijn verliezen in elke fase van dit traject, van gasafzetting tot elektrische energie. Vanuit energetisch oogpunt omvatten verliezen de primaire energie-inhoud van elektriciteit of andere gebruikte brandstoffen, evenals eventuele verbranding of verliezen van het aardgas zelf onderweg.
Een deel van het gas gaat verloren aan de atmosfeer en een deel kan worden afgefakkeld (verbrand) bij het boorplatform of als onderdeel van het proces van het vullen van de drukvaten van de LNG-tanker en tijdens transport. De pompen om het gas door het distributiesysteem te verplaatsen, verbruiken elektriciteit.
Tot 10% van het aardgas wordt verbrand om turbocompressoren aan te drijven die het gas koelen om het vloeibaar te maken voor zeetransport.
Tijdens de oversteek van de oceaan verliest de LNG-tanker dagelijks 0,1 – 0,25% van zijn gas. Dit mag verdampen om de lage temperaturen te handhaven – dat betekent dat tot 5% van de lading verloren gaat tussen Qatar en het VK tijdens een typische transittijd van 18 dagen. Bovendien gebruikt de tanker ofwel olie of het getransporteerde gas zelf om zijn motoren aan te drijven. Sommige tankers kunnen het verdampte gas recyclen met een hervergassingsinstallatie aan boord, maar dit brengt ook energiekosten met zich mee.
Gas afkomstig uit de Noordzee zal minder energie verbruiken voor transport dan gas uit Qatar of de VS, maar als we een gewogen gemiddelde nemen van alle Britse gasleveringen (gebaseerd op cijfers in SAP10.1) – wordt energie of verlies, gelijk aan ongeveer 12% van de warmte-energie in het gas, verbruikt om het simpelweg naar een huis of elektriciteitscentrale in het VK te krijgen.
De beste CCGT-elektriciteitscentrales hebben een conversie-efficiëntie van 54% (HHV), wat betekent dat om één eenheid elektrische energie op te wekken, gas met een energie-inhoud van 1,85 eenheden moet worden verbrand.
Als we al deze verliezen bij elkaar optellen – winning, verwerking, transport en vervolgens omzetting naar elektriciteit – betekent dit dat om 1 eenheid elektrische energie in het net te injecteren, je moet beginnen met gas in de grond dat ongeveer 2,1 eenheden warmte-energie bevat – dus de op deze manier opgewekte elektriciteit heeft een primaire energiefactor van 2,1.
Primaire Energiefactor voor Netstroom
Andere vormen van elektriciteitsopwekking zullen verschillende primaire energiefactoren hebben, dus de gemiddelde primaire energiefactor voor netstroom is een gewogen gemiddelde. Dit omvat energie van zonnepanelen, windturbines, verbranding van biomassa en biogas, kernenergie, evenals gas en olie, elk met hun eigen primaire energiefactoren.
Hoewel zonnepanelen elektromagnetische (licht)energie omzetten in elektriciteit en windturbines hetzelfde doen met de kinetische energie van wind, is de conventie, omdat deze bronnen als onuitputtelijk worden beschouwd, dat hernieuwbare energie van dit type een primaire energiefactor van 1,0 heeft.
Volgens SAP 10.1 wordt de gewogen gemiddelde primaire energiefactor voor Britse elektriciteit in de periode 2020-2025 naar verwachting 1,51.
De primaire energiefactor voor elektriciteit varieert ook afhankelijk van de energiemix die op een bepaald moment bijdraagt aan de Britse elektriciteitsvoorziening. SAP 10.1 gebruikt maandelijkse waarden om rekening te houden met het feit dat hernieuwbare energie verschillende hoeveelheden energie levert naarmate de seizoenen veranderen.
Deze blog werd voor het eerst gepubliceerd op Solar Blogger hier