L’energia primaria è qualsiasi energia che esiste naturalmente e non è stata modificata in un’altra forma dagli esseri umani. Esempi di risorse energetiche primarie includono sia risorse rinnovabili, come l’energia eolica e solare, sia risorse non rinnovabili, come i combustibili fossili. Quando le risorse energetiche primarie vengono elaborate in una centrale elettrica o in un altro impianto, vengono trasformate in “vettori” o fonti energetiche secondarie. Questi includono il carburante e l’energia elettrica. L’energia primaria è un argomento pertinente per l’analisi statistica del consumo energetico perché determina la fornitura di energia disponibile per le attività umane.
A partire dal 2011, le fonti di energia primaria più utilizzate in tutto il mondo erano i combustibili fossili come petrolio, carbone e gas naturale. I combustibili fossili producono una grande quantità di energia proporzionale al loro peso unitario, rendendoli attualmente la scelta più efficiente per la produzione di energia. I problemi con i combustibili fossili includono il loro impatto ambientale – la combustione di questi materiali rilascia una grande quantità di anidride carbonica nell’atmosfera, che non può essere facilmente assorbita – e il fatto che non siano rinnovabili. Sostanze come carbone e petrolio sono prodotte in milioni di anni dalla decomposizione di organismi biologici. La società umana attinge ai combustibili fossili a un ritmo molto maggiore di quanto possano essere rinnovati, rendendo inevitabili eventuali carenze.
Le fonti energetiche alternative sono state sempre più esplorate come opzioni man mano che l’offerta di combustibili fossili diminuisce. I reattori nucleari generano energia dall’uranio, una risorsa energetica primaria che si trova naturalmente nella terra. Sebbene le centrali nucleari possano generare grandi quantità di energia da piccole quantità di uranio, l’energia nucleare rappresenta ancora solo una piccola percentuale della produzione mondiale di energia a causa di rischi ambientali e di sicurezza, nonché di fattori politici. L’uranio costituisce anche tecnicamente una risorsa non rinnovabile, in quanto non viene reintegrato nella terra a un ritmo sufficientemente alto da contrastare l’uso umano.
L’energia solare, eolica e idroelettrica sono esempi di tecnologie che attingono a fonti di energia primaria rinnovabili, fonti di energia che vengono costantemente reintegrate da processi naturali. La biomassa è un altro esempio. L’energia solare viene sequestrata nelle piante attraverso la fotosintesi, il processo biochimico mediante il quale le piante convertono la luce solare in energia. Quando vengono bruciate, le piante rilasciano questa energia. I biocarburanti, combustibili solidi o liquidi raffinati da piante, sono prodotti energetici secondari che fanno uso di questo principio.
Poiché le fonti energetiche primarie come i combustibili fossili diventano più difficili da raccogliere a causa della diminuzione dell’offerta, entra in gioco un rapporto noto come ritorno sull’investimento energetico (EROI). L’EROEI è il rapporto tra la quantità di energia guadagnata da una fonte di energia primaria e la quantità di energia spesa per ottenerla. Se per ottenere una risorsa è necessaria più energia di quella che può essere ottenuta da essa, allora non è più economicamente sostenibile perseguire quella risorsa, poiché l’energia andrà persa nel processo. Sebbene l’EROEI sia stato criticato per aver semplificato eccessivamente il complesso processo di raccolta dell’energia, rimane un fattore per industrie e governi nel determinare come economizzare l’uso dell’energia e investire in varie fonti di energia primaria.