Příklady zdrojů energie

Co je to energie a odkud pochází? V běžném jazyce je energie určitá nedefinovatelná, ale žádoucí kvalita, která vám umožňuje dělat věci jako cvičení, plnit úkoly ve třídě a dělat svou práci. Ve fyzice je to síla vynásobená vzdáleností a je vyjádřena ve stejných jednotkách jako práce a teplo. Z praktického hlediska je to to, na co se lidské společnosti spoléhají na teplo, světlo, dopravu, výrobu a další procesy, které dnes oddělují lidi od těch, kteří žili v prehistorické a rané historii krát.

V dnešní době je také energie kontroverzní - co není? - hlavně díky problematice změny klimatu. Spalování fosilních paliv, zejména uhlí, je pevně zavedeno jako hlavní přispěvatel ke globálnímu oteplování způsobenému člověkem v důsledku oxidu uhličitého (CO₂) uvolňované do atmosféry během procesu spalování. Svět však musí produkovat velké množství energie, aby udržel moderní osobní a obchodní životní úroveň. Naštěstí pro zdraví životního prostředí jsou zkoumány další zdroje energie rostoucí síla, protože planeta je neúprosně stále více ovlivňována pustošením klimatu změna.

Obecně platí, že výroba energie pochází ze dvou hlavní Zdroje; jedná se o fosilní paliva a čistou energii. Sekundární zdroje pocházejí z primárních zdrojů; jedním příkladem je elektřina. V USA se spotřeba energie obvykle udává v kilowatthodinách nebo kWh. Tato jednotka se rovná 3,6 milionu joulů, přičemž joule neboli newtonmetr je standardní jednotkou energie ve fyzice. Dalšími běžnými jednotkami jsou erg, britská tepelná jednotka a kalorie. (Drobnosti: „Kalorie“, kterou vidíte na nutričních štítcích, je ve skutečnosti kilokalorie nebo 1 000 „skutečných“ kalorií.)

Pojmy „čistá energie“ a „obnovitelná energie“ se často používají zaměnitelně. To není striktně přesné, protože, jak uvidíte, jaderná energie je formou čisté energie, je však otázkou, zda ji lze klasifikovat jako obnovitelnou. Bez ohledu na to, formy čisté energie zahrnují - spolu s jadernou energií - solární energii, větrnou energii, vodní energii, geotermální energii a bioenergii.

Součástí by měl být i smysluplný seznam obnovitelných zdrojů pro výrobu energie v 21. století biomasa (např. dřevo a dřevěný odpad, tuhý komunální odpad, skládkový plyn a bioplyn, ethanol a bionafta); vodní nebo vodní energie; geotermální energie, která pochází z hloubky Země; a větrná a solární energie. Nazývají se „obnovitelné“, protože vznikají z nabídky, která je teoreticky nevyčerpatelná. To znamená, že zatímco se od Země očekává, že jednoho dne získá svoji poslední unci zemního plynu a poslední unci uhlí, myšlenka, že sluneční světlo, vítr a řeky úplně zmizí, je - alespoň doufáme! - nesmyslné.

Do poloviny 19. století Amerika získávala energii potřebnou ze spalování dřeva. Protože populace v USA byla poměrně nízká a většina této energie byla na vytápění, světlo a vaření, se stroji, jako jsou auta a klimatizace, ještě daleko, stačilo na to dřevo práce. Od konce 19. století do počátku 21. století sloužila jako zdroj energie v zemi fosilní paliva (uhlí, ropa a zemní plyn). Do 90. let byly hlavními obnovitelnými zdroji - termín, který byl do posledních desetiletí více teoretický než skutečný - vodní energie a pevná biomasa; dnes hrají biopaliva, solární energie a větrná energie vážné a stále rostoucí role.

V roce 2017 obnovitelná energie poskytovala přibližně jednu devátinu celkového využití energie v USA. 57 procent spotřeby bylo ve formě elektrické energie a zhruba šestina byla vyrobena z obnovitelných zdrojů.

Obnovitelná energie je důležitá pro snižování emisí skleníkových plynů, protože snižuje závislost na fosilních palivech. Zatímco uhlí, plyn a ropa jsou společně dlouholetým nesporným světovým energetickým šampiónem, spotřeba biopaliv a další nehydroelektrické obnovitelné zdroje byly v roce 2017 více než dvakrát vyšší než na počátku 21. století století. Tento trend byl podpořen kombinací formálních regulačních opatření a finančních pobídek pro společnosti, aby vyvíjely obnovitelné zdroje. Očekává se, že tento trend zvyšování využití jiných než vodních biopaliv bude pokračovat až do roku 2050.

Ačkoli v dnešním energetickém světě něco jako persona non grata, ropa, zemní plyn a ropa zůstaly od roku 2018 hlavními zdroji energie v USA a na celém světě. Spalování těchto paliv je odpovědné za 75 procent emisí oxidu uhličitého od konce 20. století.

Fosilní paliva se tvořila, když zahynuly prehistorické rostliny a zvířata a po miliony let byly pohřbeny a rozdrceny pod vrstvami hornin. Hlavně v důsledku mechanického stlačení vznikají různé druhy těchto paliv v závislosti na místních podmínkách, jako např jaký obsah uhlíku byl přítomen, jak dlouho byl pohřben a jaké byly teplotní a tlakové podmínky na čas. Průmyslová odvětví fosilních paliv těží (ropa a plyn) nebo těží (uhlí) tyto zdroje energie a poté je spalují k výrobě elektřinu nebo je upravit pro použití jako palivo pro topné účely (např. topný olej) nebo pro dopravu (např. benzín).

Biomasa označuje dříve živou hmotu, tedy rostliny a zvířata. Zdroje energie z biomasy zahrnují odpady ze zpracování dřeva, které lze spalovat za účelem vytápění budov, výroby průmyslového tepla v průmyslu a výroby elektřiny; zemědělské odpadní materiály, které lze spalovat jako palivo nebo přeměnit na kapalná biopaliva; nějaké odpadky, které lze spalovat za účelem výroby elektřiny v elektrárnách nebo přeměnit na bioplyn na skládkách; a dokonce i hnůj a splašky, které lze přeměnit na bioplyn.

Slunce bylo zjevně zdrojem energie pro všechno živé v celé historii lidstva. V poslední době si lidé vyvinuli schopnost využívat tuto energii a využívat ji k různým moderním účelům. Solární systémy tepelné energie se dnes používají k ohřevu vody pro použití v domácnostech, budovách a vířivkách; ohřát vnitřek domů, přístřešků a skleníků; a ohřívat kapaliny na velmi vysoké teploty požadované v solárních elektrárnách.

Solární fotovoltaické systémy se používají k přeměně slunečního záření na elektřinu. Fotovoltaické nebo fotovoltaické články přeměňují sluneční světlo na elektřinu. Některé z nich mohou napájet malá zařízení, jako jsou kalkulačky a hodinky, zatímco velká pole FV článků mohou produkovat dostatek elektřiny pro typický dům. Některé z těchto elektráren mají masivní pole FV článků o rozloze několika akrů a jsou dostatečně velké, aby uspokojily potřeby elektřiny v tisících domácností.

Během denního světla se vzduch nad zemí ohřívá rychleji než vzduch nad vodou. Vzduch nad zemí se rozšiřuje a stoupá, jak se ohřívá, a na jeho místo proudí těžší a chladnější vzduch, který vytváří vítr. V noci vítr opačný směr. Podobně jsou vytvářeny atmosférické větry, které obíhají kolem Země, protože země poblíž rovníku je teplejší než země poblíž pólů. Větrná energie zachycená větrnými mlýny (často ve velkých polích) se používá hlavně k výrobě elektřiny

Jaderná energie je příkladem energie, která je „čistá“ a je některými zdroji považována za obnovitelnou, přesto je sama o sobě vysoce kontroverzní. Vzhledem k tomu, že celosvětová dodávka uranu, materiálu používaného v jaderných elektrárnách, je omezená, je jaderná energie obvykle soustředěna s fosilními palivy a je klasifikována jako neobnovitelná.

V každém případě od roku 2018 poskytovala jaderná energie v USA 20 procent energie v USA, která byla používána déle než 60 let. Kvůli své roli v nepřímé pomoci snižovat emise uhlíku zůstávají „jaderné elektrárny“ oporou v USA i v zahraničí. Kvůli dobře uveřejněným nehodám a děsům v průběhu let v jaderných elektrárnách zůstává mnoho lidí nedůvěřivých tohoto zdroje energie, ale vědecký konsenzus upřednostňuje další rozvoj v této oblasti se zaměřením na bezpečnost.