Примери за енергийни източници

Какво представлява енергията и откъде идва? В ежедневния език енергията е някакво неопределимо, но желано качество, което ви позволява да правите неща като упражнения, да изпълнявате задачи в клас и да си вършите работата. Във физиката това е сила, умножена по разстояние и се изразява в същите единици като работа и топлина. На практика човешките общества разчитат на топлина, светлина, транспорт, производство и други процеси, които отделят хората днес от тези, които са живели в праисторически и ранни исторически периоди пъти.

В наши дни енергията също е противоречива - какво не е? - благодарение главно на въпроса за изменението на климата. Изгарянето на изкопаеми горива, главно въглища, е твърдо утвърдено като водещ фактор за предизвиканото от човека глобално затопляне благодарение на въглеродния диоксид (CO₂), изпуснати в атмосферата по време на горивния процес. Но светът трябва да произвежда много енергия, за да поддържа съвременните лични и търговски стандарти на живот. За щастие за здравето на околната среда се изследват и други източници на енергия нарастваща сила, тъй като планетата неумолимо става все по-засегната от опустошенията на климата промяна.

Като цяло производството на енергия идва от две първичен източници; това са изкопаеми горива и чиста енергия. Втори източниците идват от първични източници; един пример е електричеството. В САЩ консумацията на енергия обикновено се дава в киловатчас или kWh. Тази единица е равна на 3,6 милиона джаула, като джаулът или нютонметър е стандартната единица енергия във физиката. Други често срещани единици са ерг, британската термична единица и калориите. (Любопитни факти: „Калорията“, която виждате на етикетите за хранителни вещества, всъщност е килокалория, или 1000 „истински“ калории.)

Термините "чиста енергия" и "възобновяема енергия" често се използват взаимозаменяемо. Това не е строго точно, тъй като, както ще видите, докато ядрената енергия е форма на чиста енергия, въпросът дали тя може да бъде класифицирана като възобновяема е въпрос. Независимо от това, формите на чиста енергия включват - заедно с ядрената енергия - слънчева енергия, вятърна енергия, водна енергия, геотермална енергия и биоенергия.

Значителен списък от възобновяеми ресурси за производство на енергия през 21-ви век ще включва биомаса (например дървесина и дървесни отпадъци, твърди битови отпадъци, депонен газ и биогаз, етанол и биодизел); хидроенергия или водна мощност; геотермална енергия, която идва от дълбоко в Земята; и вятърна и слънчева енергия. Те се наричат ​​„възобновяеми“, тъй като произтичат от източник, който на теория е неизчерпаем. Тоест, докато се очаква Земята един ден да даде последната си унция природен газ и последната си унция въглища, идеята за слънчева светлина, вятър и реки изчезва напълно е - човек се надява, поне! - безсмислено.

До средата на 1800 г. Америка извлича енергията, от която се нуждае, от изгарянето на дърва. Тъй като населението на САЩ беше сравнително ниско и по-голямата част от тази енергия беше за отопление, светлина и готвене, с машини като автомобили и климатици все още далеч, дървото беше достатъчно, за да се направи работа. От края на 1800-те до началото на 21-ви век изкопаемите горива (въглища, нефт и природен газ) служат като енергиен източник в страната. До 90-те години на миналия век основните възобновяеми енергийни източници - термин, който до последните десетилетия беше повече теоретичен, отколкото реален - бяха хидроенергията и твърдата биомаса; днес биогоривата, слънчевата енергия и вятърната енергия играят сериозни и постоянно нарастващи роли.

През 2017 г. енергията от възобновяеми източници осигури около една девета от общото използване на енергията в САЩ. 57 процента от потреблението е под формата на електрическа енергия, а около една шеста се генерира от възобновяеми източници.

Възобновяемата енергия е важна за намаляване на емисиите на парникови газове, тъй като намалява зависимостта от изкопаеми горива. Докато въглищата, газът и петролът заедно са дългогодишният безспорен световен шампион по потребление на биогорива и други нехидроелектрически възобновяеми източници е повече от два пъти по-висока през 2017 г., отколкото в началото на 21-ви век. Тази тенденция беше подтикната от комбинация от официални регулаторни действия и финансови стимули за компаниите да развиват възобновяеми енергийни източници. Очаква се тази тенденция за увеличаване на използването на неводно биогориво да продължи до 2050 г.

Макар и нещо като персона нон грата в енергийния свят в днешно време, нефтът, природният газ и петролът остават водещите източници на енергия в САЩ и в световен мащаб към 2018 г. Изгарянето на тези горива е отговорно за 75 процента от емисиите на въглероден диоксид от края на 20-ти век.

Изкопаемите горива са се образували, когато праисторическите растения и животни са загинали и за период от милиони години са били погребвани и смачквани под скални пластове. Главно в резултат на механично компресиране, различни видове тези горива се образуват в зависимост от местните обстоятелства, като например какво въглеродсъдържащо вещество е налице, колко дълго е заровено и какви са температурата и условията на налягане при време. Промишлеността с изкопаеми горива сондажира (нефт и газ) или добива (въглища) за тези енергийни източници и след това ги изгаря, за да произвежда електричество или ги модифицирайте за използване като гориво за отоплителни цели (напр. пещно масло) или транспорт (напр. бензин).

Биомасата се отнася до предишна жива материя, тоест растения и животни. Източниците на енергия от биомаса включват отпадъци от дървообработващата промишленост, които могат да бъдат изгаряни за отопление на сгради, производство на технологична топлина в промишлеността и генериране на електричество; селскостопански отпадъчни материали, които могат да се изгарят като гориво или да се превърнат в течни биогорива; малко боклук, който може да бъде изгорен за генериране на електричество в електроцентралите или да бъде превърнат в биогаз в депата; и дори оборски тор и канализация, които могат да бъдат превърнати в биогаз.

Слънцето очевидно е било източник на енергия за всички живи същества през цялата човешка история. Съвсем наскоро хората са развили способността да използват тази енергия и да я използват за различни съвременни приложения. Слънчевите системи за топлинна енергия се използват днес за отопление на водата за използване в домове, сгради и водовъртежи; затоплят вътрешността на домовете, навесите и оранжериите; и нагрява течностите до много високите температури, необходими в слънчевите централи.

Слънчевите фотоволтаични системи се използват за преобразуване на слънчевата светлина в електричество. Фотоволтаичните или PV клетки преобразуват слънчевата светлина в електричество. Някои от тях могат да захранват малки устройства като калкулатори и часовници, докато големи масиви от фотоволтаични клетки могат да произвеждат достатъчно електричество за типична къща. Някои от тези електроцентрали разполагат с масивни фотоволтаични клетки, обхващащи множество акра, и те са достатъчно големи, за да обслужват нуждите от електричество в хиляди домове.

През дневните часове въздухът над сушата се нагрява по-бързо от въздуха над водата. Въздухът над сушата се разширява и издига, докато се нагрява, и по-тежък, по-хладен въздух се влива, за да заеме мястото му, създавайки вятър. През нощта ветровете обръщат посоката. По същия начин се създават атмосферните ветрове, които обикалят Земята, тъй като земята в близост до екватора е по-топла от сушата близо до полюсите. Вятърната енергия, уловена от вятърни мелници (често в големи масиви), се използва главно за производство на електроенергия

Ядрената енергия е пример за енергия, която е "чиста" и се смята за възобновяема от някои източници, но сама по себе си е силно противоречива. Тъй като световните доставки на уран, материалът, използван в атомните електроцентрали, са ограничени, ядрената енергия обикновено се смесва с изкопаеми горива и се класифицира като невъзобновяема.

Във всеки случай ядрената енергия осигурява 20 процента от енергията в САЩ към 2018 г., като се използва повече от 60 години. Поради ролята им, които косвено помагат за намаляване на въглеродните емисии, "ядрените централи" остават опора както в САЩ, така и в чужбина. Поради добре рекламираните аварии и плашене през годините в атомните електроцентрали, много хора остават жалки на този източник на енергия, но научният консенсус благоприятства по-нататъшното развитие в тази област с акцент върху безопасност.