Παραδείγματα πηγών ενέργειας

Τι είναι η ενέργεια και από πού προέρχεται; Στην καθημερινή γλώσσα, η ενέργεια είναι κάποια απροσδιόριστη αλλά επιθυμητή ποιότητα που σας επιτρέπει να κάνετε πράγματα όπως άσκηση, να ολοκληρώσετε εργασίες στην τάξη και να κάνετε τη δουλειά σας. Στη φυσική, είναι μια δύναμη πολλαπλασιαζόμενη με μια απόσταση, και εκφράζεται στις ίδιες μονάδες με την εργασία και τη θερμότητα. Στην πράξη, βασίζονται στις ανθρώπινες κοινωνίες για ζεστασιά, φως, μεταφορά, κατασκευή και άλλες διαδικασίες που διαχωρίζουν τους ανθρώπους σήμερα από εκείνους που έζησαν σε προϊστορικούς και πρώιμους ιστορικούς φορές.

Αυτές τις μέρες, η ενέργεια είναι επίσης αμφιλεγόμενη - τι δεν είναι; - ευχαριστώ κυρίως για το ζήτημα της αλλαγής του κλίματος. Η καύση ορυκτών καυσίμων, κυρίως άνθρακα, έχει καθιερωθεί σταθερά ως ηγετική συνεισφορά στην ανθρώπινη υπερθέρμανση του πλανήτη λόγω του διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) απελευθερώθηκε στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης. Αλλά ο κόσμος πρέπει να παράγει μεγάλη ενέργεια για να διατηρήσει σύγχρονα προσωπικά και εμπορικά πρότυπα ζωής. Ευτυχώς για την υγεία του περιβάλλοντος, διερευνούνται άλλες πηγές ενέργειας αυξάνοντας το σθένος καθώς ο πλανήτης επηρεάζεται αναπόφευκτα από τις καταστροφές του κλίματος αλλαγή.

Γενικά, η παραγωγή ενέργειας προέρχεται από δύο πρωταρχικός πηγές; Αυτά είναι ορυκτά καύσιμα και καθαρή ενέργεια. Δευτερεύων πηγές προέρχονται από πρωτογενείς πηγές? ένα παράδειγμα είναι η ηλεκτρική ενέργεια. Στις ΗΠΑ, η κατανάλωση ενέργειας δίνεται συνήθως σε κιλοβατώρες, ή kWh. Αυτή η μονάδα είναι ίση με 3,6 εκατομμύρια joule, με το joule ή το newton-meter, να είναι η τυπική μονάδα ενέργειας στη φυσική. Άλλες κοινές μονάδες είναι το erg, η βρετανική θερμική μονάδα και οι θερμίδες. (Trivia: Η "θερμίδα" που βλέπετε στις ετικέτες διατροφής είναι στην πραγματικότητα μια κιλοκαλori, ή 1.000 "πραγματικές" θερμίδες.)

Οι όροι "καθαρή ενέργεια" και "ανανεώσιμη ενέργεια" χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά. Αυτό δεν είναι απολύτως ακριβές διότι, όπως θα δείτε, ενώ η πυρηνική ενέργεια είναι μια μορφή καθαρής ενέργειας, το αν μπορεί να χαρακτηριστεί ως ανανεώσιμη είναι αδιαμφισβήτητη. Ανεξάρτητα, οι μορφές καθαρής ενέργειας περιλαμβάνουν - μαζί με την πυρηνική ενέργεια - ηλιακή ενέργεια, αιολική ενέργεια, υδροηλεκτρική ενέργεια, γεωθερμική ενέργεια και βιοενέργεια.

Ένας σημαντικός κατάλογος ανανεώσιμων πόρων για την παραγωγή ενέργειας τον 21ο αιώνα θα περιλαμβάνει βιομάζα (π.χ. απορρίμματα ξύλου και ξύλου, αστικά στερεά απόβλητα, αέριο υγειονομικής ταφής και βιοαέριο, αιθανόλη και βιοντίζελ) υδροηλεκτρική ενέργεια ή υδραυλική ισχύς · γεωθερμική ενέργεια, η οποία προέρχεται από βαθιά μέσα στη Γη. και αιολική και ηλιακή ενέργεια. Αυτά ονομάζονται «ανανεώσιμα» επειδή προκύπτουν από μια προσφορά που θεωρητικά είναι ανεξάντλητη. Δηλαδή, ενώ η Γη αναμένεται μια μέρα να αποδώσει την τελευταία ουγγιά φυσικού αερίου και την τελευταία ουγγιά άνθρακα, η ιδέα του ηλιακού φωτός, του ανέμου και των ποταμών εξαφανίζεται εντελώς - τουλάχιστον ελπίζει κανείς! - ανόητο.

Μέχρι τα μέσα του 1800, η ​​Αμερική αντλούσε την ενέργεια που χρειαζόταν από την καύση ξύλου Επειδή ο πληθυσμός των ΗΠΑ ήταν συγκριτικά χαμηλός και το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ενέργειας ήταν για θέρμανση, φως και μαγείρεμα, με μηχανήματα όπως αυτοκίνητα και κλιματιστικά ακόμη πολύ μακριά, το ξύλο ήταν αρκετό για να το κάνει δουλειά. Από τα τέλη του 1800 έως τις αρχές του 21ου αιώνα, τα ορυκτά καύσιμα (άνθρακας, πετρέλαιο και φυσικό αέριο) χρησίμευαν ως πηγή ενέργειας του έθνους. Μέχρι τη δεκαετία του 1990, οι κύριες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας - ένας όρος που ήταν πιο θεωρητικός από τον πραγματικό έως τις τελευταίες δεκαετίες - ήταν η υδροηλεκτρική και η στερεή βιομάζα. Σήμερα, τα βιοκαύσιμα, η ηλιακή ενέργεια και η αιολική ενέργεια παίζουν σοβαρούς και συνεχώς αυξανόμενους ρόλους.

Το 2017, η ανανεώσιμη ενέργεια παρείχε περίπου το ένα ένατο της συνολικής ενεργειακής χρήσης των ΗΠΑ. Το 57% της κατανάλωσης ήταν με τη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας και περίπου το ένα έκτο προήλθε από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Η ανανεώσιμη ενέργεια είναι σημαντική για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου επειδή μειώνει την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Ενώ ο άνθρακας, το αέριο και το πετρέλαιο μαζί είναι ο μακροχρόνιος αδιαμφισβήτητος παγκόσμιος πρωταθλητής ενέργειας, η κατανάλωση βιοκαυσίμων και άλλες μη υδροηλεκτρικές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ήταν διπλάσιες από το 2017 από ό, τι ήταν στην αρχή της 21ης αιώνας. Αυτή η τάση ενισχύθηκε από έναν συνδυασμό επίσημης κανονιστικής δράσης και οικονομικών κινήτρων για τις εταιρείες να αναπτύξουν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτή η τάση αύξησης της χρήσης μη υδροηλεκτρικών καυσίμων αναμένεται να συνεχιστεί έως το 2050.

Παρόλο που κάτι εν γένει στον ενεργειακό κόσμο σήμερα, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο παρέμειναν οι κορυφαίες πηγές ενέργειας στις ΗΠΑ και παγκοσμίως από το 2018. Η καύση αυτών των καυσίμων ευθύνεται για το 75% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από τα τέλη του 20ού αιώνα.

Τα ορυκτά καύσιμα σχηματίστηκαν όταν τα προϊστορικά φυτά και τα ζώα χάθηκαν και, για μια περίοδο εκατομμυρίων ετών, θάφτηκαν και συνθλίφθηκαν κάτω από στρώματα βράχων. Κυρίως ως αποτέλεσμα μηχανικής συμπίεσης, σχηματίστηκαν διαφορετικοί τύποι αυτών των καυσίμων ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες, όπως ποια ύλη που περιέχει άνθρακα υπήρχε, πόσο καιρό θάφτηκε και ποιες ήταν οι συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης χρόνος. Οι βιομηχανίες ορυκτών καυσίμων τρυπάνουν (πετρέλαιο και φυσικό αέριο) ή ορυχείο (άνθρακας) για αυτές τις πηγές ενέργειας και στη συνέχεια καίνε για παραγωγή ηλεκτρική ενέργεια ή τροποποίησή τους για χρήση ως καύσιμο για σκοπούς θέρμανσης (π.χ. καύσιμο πετρέλαιο) ή μεταφορά (π.χ. βενζίνη).

Η βιομάζα αναφέρεται σε πρώην ζώντες ύλες, δηλαδή σε φυτά και ζώα. Οι πηγές ενέργειας της βιομάζας περιλαμβάνουν απόβλητα επεξεργασίας ξύλου, τα οποία μπορούν να καούν για τη θέρμανση κτιρίων, την παραγωγή θερμότητας διεργασίας στη βιομηχανία και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. γεωργικά απόβλητα, τα οποία μπορούν να καούν ως καύσιμο ή να μετατραπούν σε υγρά βιοκαύσιμα · ορισμένα σκουπίδια, τα οποία μπορούν να καούν για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ή να μετατραπούν σε βιοαέριο σε χώρους υγειονομικής ταφής. ακόμη και κοπριά και λύματα, τα οποία μπορούν να μετατραπούν σε βιοαέριο.

Ο ήλιος προφανώς υπήρξε πηγή ενέργειας για όλα τα έμβια όντα σε όλη την ανθρώπινη ιστορία. Πιο πρόσφατα, οι άνθρωποι έχουν αναπτύξει την ικανότητα να αξιοποιήσουν αυτήν την ενέργεια και να την χρησιμοποιήσουν σε διάφορες σύγχρονες χρήσεις. Τα συστήματα ηλιακής θερμικής ενέργειας χρησιμοποιούνται σήμερα για τη θέρμανση νερού για χρήση σε σπίτια, κτίρια και υδρομασάζ. ζεστάνετε το εσωτερικό των σπιτιών, των υπόστεγων και των θερμοκηπίων. και θερμάνετε τα υγρά στις πολύ υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται σε σταθμούς ηλιακής ενέργειας.

Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα φωτοβολταϊκά ή φωτοβολταϊκά κύτταρα μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρισμό. Μερικά από αυτά μπορούν να τροφοδοτήσουν μικρές συσκευές, όπως αριθμομηχανές και ρολόγια, ενώ οι μεγάλες συστοιχίες φωτοβολταϊκών κυττάρων μπορούν να παράγουν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για ένα τυπικό σπίτι. Ορισμένες από αυτές τις μονάδες παραγωγής ενέργειας έχουν τεράστιες συστοιχίες φωτοβολταϊκών κυττάρων που εκτείνονται σε πολλά στρέμματα και είναι αρκετά μεγάλες για να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες ηλεκτρικής ενέργειας σε χιλιάδες σπίτια.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αέρας πάνω από την ξηρά θερμαίνεται πιο γρήγορα από τον αέρα πάνω από το νερό. Ο αέρας πάνω από τη γη επεκτείνεται και ανεβαίνει καθώς θερμαίνεται, και βαρύτερος, πιο δροσερός αέρας ρέει για να πάρει τη θέση του, δημιουργώντας άνεμο. Τη νύχτα, οι άνεμοι αντιστρέφουν την κατεύθυνση. Παρομοίως, οι ατμοσφαιρικοί άνεμοι που περιβάλλουν τη Γη δημιουργούνται επειδή η γη κοντά στον ισημερινό είναι θερμότερη από τη γη κοντά στους πόλους. Η αιολική ενέργεια, που συλλαμβάνεται από ανεμόμυλους (συχνά σε μεγάλες συστοιχίες) χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Η πυρηνική ενέργεια είναι ένα παράδειγμα ενέργειας που είναι «καθαρή» και θεωρείται ανανεώσιμη από ορισμένες πηγές, ωστόσο είναι από μόνη της εξαιρετικά αμφιλεγόμενη. Δεδομένου ότι η παγκόσμια προμήθεια ουρανίου, το υλικό που χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, είναι πεπερασμένη, η πυρηνική ενέργεια τυλίγεται συνήθως με ορυκτά καύσιμα και ταξινομείται ως μη ανανεώσιμη.

Σε κάθε περίπτωση, η πυρηνική ενέργεια παρείχε το 20% της ενέργειας στις ΗΠΑ από το 2018, που χρησιμοποιείται για πάνω από 60 χρόνια. Λόγω του ρόλου τους στην έμμεση συμβολή στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, τα "εργοστάσια nuke" παραμένουν το βασικό στήριγμα τόσο στις ΗΠΑ όσο και στο εξωτερικό. Λόγω των ευρέως δημοσιευμένων ατυχημάτων και τρόμων με την πάροδο των ετών σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, πολλοί άνθρωποι παραμένουν δυσάρεστοι αυτής της πηγής ενέργειας, αλλά η επιστημονική συναίνεση ευνοεί την περαιτέρω ανάπτυξη σε αυτόν τον τομέα με έμφαση στην ασφάλεια.