Energikilde eller energikjelde, eller energiressurs, er et begrep for alle de tilgjengelige primære og sekundære former av energi som kan utnyttes til menneskelig aktivitet. Primære energikilder er energiformer som finnes i naturen og som ikke har blitt omdannet eller transformert. Sekundære energiformer derimot, er energi som er blitt omdannet eller transformert (foredlet) for et formål. Begrepet brukes innenfor energiteknikk og i samfunnsvitenskapelige sammenhenger der en arbeider for å gjøre tilstrekkelige energimengder tilgjengelig for å møte samfunnets behov. Energiproduksjon er basert på konvensjonell energi, alternativ energi og fornybar energi, samt gjenvinning av spillvarme og generell gjenbruk av energi. Energisparing og forbedring av virkningsgraden ved energiproduksjon og i prosesser (industri, produksjon, oppvarming og lignende) er viktige bestrebelser for å utnytte energikilder. Reduksjon av virkninger av energibruk kan ha fordeler for samfunnet på grunn av kostnadsreduksjoner og mindre miljøbelastning.
Moderne industrisamfunn bruker primære og sekundære energikilder for transport og vareproduksjon. I industrilandene er det stort omfang av kraftproduksjon og tjenesteyting for energidistribusjon og nyttiggjøring for sluttbrukere. Denne energien blir nyttiggjort av mennesker med en levestandard som gjør at de kan tilpasse seg ulike klimatiske forhold ved oppvarming, ventilasjon og/eller air conditioning, til transport og indirekte ved kjøp av varer og tjenester. Forbruket av energi er forskjellig både mellom nasjoner og mellom mennesker i samme land, og er avhengig av faktorer som inntekt, ønske om bekvemmelighet, effektiviteten i energibruken, nivået av trafikkaos, forurensning og tilgjengeligheten av energikilder til bruk i husholdningene.
Den konvensjonelle energisektoren omfatter oljeindustrien (oljeselskaper, petroleumsraffinerier, transport av drivstoff og sluttbrukersalg av bensin), gassindustrien (utvinning av naturgass, produksjon, samt distribusjon og salg) og elektrisitetssektoren (kraftproduksjon for distribusjon og salg av elektrisk kraft), kullindustrien, og kjernekraftindustrien.
Kartlegging og utvinning av fossile brensler skjer kontinuerlig, i stort omfang og innbefatter leteboring (dypvannsboring, horisontal boring og fracking). Verdens energibehov øker stadig, noe som har sammenheng med økonomisk vekst, spesielt i utviklingsland som Kina og India. Den aller største delen av verdens energibehov dekkes av fossile energikilder. Forbrenning av kull, olje og naturgass i verdens kraftverk og for transport fører til utslipp av blant annet karbondioksid (CO2) noe som fører til endringer av atmosfærens sammensetning av gasser. Denne endringen fører ifølge FNs klimapanel (IPCC) til global oppvarming som kan få langsiktige og svært alvorlige følger. Bruk av energikilder er direkte knyttet til dette problemet. Dermed er energibruk og utvikling av nye energikilder noe som blir viet stor oppmerksomhet. Alt fra land til bedrifter og organisasjoner inngår avtaler for å motvirke klimaendringer, og arbeidet med å utvikle kilder for alternativ og fornybar energi får stadig større omfang. Nye energinæringer omfatter fornybar energi, som innbefatter alternativ og bærekraftig produksjon, distribusjon og salg av alternative drivstoff.
Begrepsavklaring I dagligtale og i populære fremstillinger blir ofte begrepene energi, energibærer og energikilde brukt som synonymer. I energiteknikken gjøres det derimot forskjell på disse, og hver av dem har dermed en distinkt betydning. Energi er «evnen til å utføre arbeid», hvor arbeid i klassisk mekanikk er definert som kraft anvendt over en strekning. En energikilde er vanligvis den delen i et lukket system som frembringer energi ved overgang fra en energiform til en annen. En energibærer er enten et stoff eller et fenomen som kan brukes til å produsere mekanisk arbeid, varme, eller å drive kjemiske eller fysikalske prosesser. Denne energien kan nyttiggjøres senere eller på et annet sted.
Energityper
En energikilde er vanligvis del av et lukket system, der et element avgir energi ved omdannelse fra en annen energiform. Imidlertid kan systemet også være del av et åpent system. Illustrerende for dette kan være energi fra solen, som med sin kjernefysiske fusjon er den «viktigste» energikilden for jorden og som avgir sin energi i form av stråling.
Alt stoff i den materielle verden eksisterer i former som kan konverteres til nyttbar energi og er ressurser som samfunnet kan bruke til å skaffe energi for å produsere blant annet varme, lys og bevegelse. Energikilder kan deles inn i følgende grupper etter sine egenskaper:
Primære, som finnes i naturen; noen eksempler er vind, vann, sol, ved, kull, olje og kjernekraft. Sekundære, som hentes fra primære energikilder, som for eksempel elektrisitet og gass skapt ved industrielle prosesser.
Klassifisert i henhold til energireserver fra energikilders grad av fornybarhet: Fornybar: Når energikilden som brukes fritt regenereres, og det finnes praktisk talt ubegrensede reserver. Et eksempel er solenergi, som er energi fra solen, eller vind brukt som en energiressurs. Fornybare energiformer er: Opprinnelig solenergi Vind (atmosfæriske strømninger) Geotermisk energi Oseanisk tidevannskraft Vannkraft Naturlig bioenergi som papir og tre Dyr brukt som trekkdyr, eller stoffer fra dyr som voks og fett Ikke-fornybare: De som kommer fra energi fra begrensede kilder på jorden, og derfor vil brukes opp. De ikke-fornybare energikilder omfatter: Fossile kilder: petroleum, naturgass og kull Opprinnelige mineraler/kjemiske stoffer: uran, skifergass
Eksempelvis er skifergass en sekundær ikke-fornybar energikilde, mens vindkraft er en primær fornybar energikilde. Figuren over viser verdens fornybare og ikke-fornybare energikilder.
Kjemikeren Antoine Lavoisier oppdaget prinsippet om massens bevarelse, som også gjelder for energikilder, nemlig at ingenting blir skapt ved frigjørelse av energi. Dermed er energiproduksjon egentlig bare en transformasjon av energiformer som uansett har sin opprinnelse i universet. I tillegg til loven om massens bevaring, er det også i naturen en kobling mellom masse og energi, som fysikeren Albert Einstein oppdaget. I et kjernekraftverk utnyttes denne sammenhengen i praksis.
For eksempel blir en sykkeldynamo drevet av kinetisk energi (bevegelsesenergi) fra bevegelse som syklisten skaper og omdannet til elektrisk energi via induksjon. Den elektriske energien blir overført til glødetråden i lyspæren i lykten, hvor den kraftige oppvarmingen fører til avgivelse av varme og lys (elektromagnetisk stråling). Den kinetiske energien som syklisten bidrar til er i seg selv biokjemisk energi som utvikles i kroppens muskelceller. Denne energien er igjen transformasjon av kjemisk energi i sukkerarter som er syntetisert av planter som har vokst ved hjelp av energi fra solen (elektromagnetisk stråling). (Prosessen er noe mer komplisert om syklisten ikke er vegetarianer. Spiser syklisten mat som er rik på proteiner og animalsk fett, representerer dette energi fra dyr som fra før har spist plantemateriale, eventuelt andre dyr.) Sollyset er igjen transformasjon av atomenergi produsert ved fusjon av hydrogenatomer. Og som nevnt over er dette igjen overgang fra materie til energi.
Fossile brensler
Fossilt brensel (primær ikke-fornybar fossil energikilde) er kull og andre hydrokarboner som ved forbrenning avgir sin kjemiske energi. Dette er restene etter nedbryting av planter og dyr som har skjedd for millioner av år siden og som er lagret i landjorden. Det er tre hovedtyper av fossilt brensel: kull, petroleum og naturgass. Et annet fossilt brensel, flytende petroleumsgass (LPG), er hovedsakelig avledet fra produksjonen av naturgass. Varmeenergi fra forbrenning av fossilt brensel brukes direkte til romoppvarming og prosessvarme, den omdannes til mekanisk energi i kjøretøyer og i andre industriell prosesser. En annen stor del omformes til elektrisk energi i kraftverk.
De fossile drivstoffene er basert på karbonkretsløpet. Dette er et lager av historisk solenergi som forbrukes uten å bli fornyet. I 2011 ble 81,6 % av verdens primære energibehov dekket fra fossile kilder.
Konvensjonelle fossile brensler
Fossile brensler utgjør hoveddelen av verdens nåværende primære energikilder. Petroleum har en energitetthet i volum og masse som i dag er mer gunstig enn den som andre energikilder har. Petroleum kommer også bedre ut som energibærer enn den kapasiteten som elektriske batterier har (for eksempel i elektriske biler). Dette er økonomiske og praktiske forhold som gjør at disse energikildene blir foretrukne løsninger for drift av for eksempel biler, fly og skip. Fossilt brensel er økonomisk gunstig, og egnet for desentralisert bruk.
Import av fossilt brensel fra visse geografiske regioner eller land (særlig Midtøsten og Russland) skaper sikkerhetsrisiko for avhengige land. Oljeavhengighet har ført til kriger,National security, safety, technology, and employment implications of increasing CAFE standards : hearing before the Committee on Commerce, Science, and Transportation, United States Senate, One Hundred Seventh Congress, second session, January 24, 2002. DIANE Publishing. p10 finansiering av radikale grupper,Ending our-Dependence on Oil - American Security Project. americansecurityproject.org monopolisering,Energy Dependency, Politics and Corruption in the Former Soviet Union. By Margarita M. Balmaceda. Psychology Press, Dec 6, 2007. og sosiopolitisk ustabilitet.Oil-Led Development : Social, Political, and Economic Consequences. Terry Lynn Karl. Stanford University. Stanford, California, United States. Fossilt brensel er hverken en fornybar eller bærekraftig ressurs, noe som etterhvert vil føre til en nedgang i produksjonen Peaking of World Oil Production: Impacts, Mitigation, and Risk Management. Was at: www.pppl.gov/polImage.cfm?doc_Id=44&size_code=Doc og etter en tid bli uttømt med de konsekvenser det kan få for samfunn som er avhengige av dem, om ikke da andre energikilder kommer som erstatning. Fossilt brensel blir kontinuerlig formet, men forbruket er betydelig raskere enn dannelsen. Utvinning av fossile energikilder blir stadig mer krevende etter hvert som verden bruker de mest tilgjengelige kildene. Dermed er utviklingen av energikilder ved gruvedrift blitt stadig mer intensiv, og oljerigger må bore stadig dypere og lengre ut i havet. Utvinning av fossilt brensel fører til forurensning og naturødeleggelser, for eksempel ved utvinning av kull i dagbrudd.
Drivstoffeffektivitet er en form for termisk virkningsgrad, som er et mål for effektiviteten av en prosess som omdanner kjemisk energi i en energibærer (brennstoff) til kinetisk energi eller arbeid. En moderne bensinmotor har en maksimal termisk virkningsgrad på ca. 25–30 % når den brukes til å drive en bil. Med andre ord vil motoren selv om den kjøres under forhold som gir maksimal termisk effektivitet, og dermed kan nyttiggjøre seg drivstoffet mest mulig optimalt, avgi ca. 70–75 % av tilført energi som varme uten å bli omformet til nyttig arbeid ved å drive bilen fremover.