Esimerkkejä energialähteistä

Mitä energia on ja mistä se tulee? Jokapäiväisessä kielessä energia on määrittelemätöntä, mutta toivottavaa ominaisuutta, jonka avulla voit tehdä esimerkiksi liikuntaa, suorittaa luokan tehtäviä ja tehdä työsi. Fysiikassa se on voima kerrottuna etäisyydellä, ja se ilmaistaan ​​samoissa yksiköissä kuin työ ja lämpö. Käytännössä ihmisyhteiskunnat luottavat lämpöön, valoon, kuljetukseen ja valmistukseen ja muut prosessit, jotka erottavat ihmiset nykyään esihistoriallisissa ja varhaishistoriallisissa asukkaista ajat.

Nykyään energia on myös kiistanalainen - mikä ei ole? - kiitos pääasiassa ilmastonmuutoksesta. Fossiilisten polttoaineiden, lähinnä hiilen, polttaminen on vakiinnuttanut asemansa johtavana tekijänä ihmisen aiheuttamassa ilmaston lämpenemisessä hiilidioksidin (CO₂), jotka vapautuvat ilmakehään palamisprosessin aikana. Mutta maailman on tuotettava paljon energiaa nykyaikaisen henkilökohtaisen ja kaupallisen elintason ylläpitämiseksi. Onneksi ympäristön terveydelle tutkitaan muita energialähteitä lisääntyvä voima, kun ilmaston tuhot vaikuttavat planeetalle väistämättä yhä enemmän muuttaa.

Yleensä energiantuotanto tapahtuu kahdesta ensisijainen lähteet; nämä ovat fossiilisia polttoaineita ja puhdasta energiaa. Toissijainen lähteet tulevat ensisijaisista lähteistä; yksi esimerkki on sähkö. Yhdysvalloissa energiankulutus ilmoitetaan yleensä kilowattitunteina tai kWh: na. Tämä yksikkö on yhtä suuri kuin 3,6 miljoonaa joulea, joule tai newtonmetri on fysiikan standardiyksikkö. Muita yleisiä yksiköitä ovat erg, brittiläinen lämpöyksikkö ja kalori. (Trivia: "Kalori", jonka näet ravintomerkinnöissä, on itse asiassa kilokalori eli 1 000 "oikeaa" kaloria.)

Termejä "puhdas energia" ja "uusiutuva energia" käytetään usein keskenään. Tämä ei ole ehdottoman tarkkaa, koska kuten näette, vaikka ydinvoima on puhtaan energian muoto, voidaan kyseenalaistaa, voidaanko se luokitella uusiutuvaksi. Puhtaan energian muotoja ovat - ydinvoiman ohella - aurinkoenergia, tuulivoima, vesivoima, maalämpö ja bioenergia.

Siihen sisältyisi mielekäs luettelo uusiutuvista luonnonvaroista energiantuotantoon 2000-luvulla - biomassa (esim. puu ja puujätteet, kiinteä yhdyskuntajäte, kaatopaikkakaasu ja biokaasu, etanoli ja biodieseli); vesivoima tai vesivoima; geoterminen energia, joka tulee syvältä maapallosta; sekä tuuli- ja aurinkovoima. Niitä kutsutaan "uusiutuviksi", koska ne syntyvät tarjonnasta, joka on teoriassa ehtymätön. Toisin sanoen, vaikka maapallon odotetaan saavan jonain päivänä viimeisen unssin maakaasua ja viimeisen unssin kivihiiltä, ​​ajatus auringonvalosta, tuulesta ja jokista häviää kokonaan - ainakin toivotaan! - järjetön.

1800-luvun puoliväliin saakka Amerikka hankki tarvittavan energian puun polttamisesta. Koska Yhdysvaltojen väestö oli verrattain vähäistä ja suurin osa energiasta oli lämmitystä, valoa ja ruoanlaitto, kun koneet, kuten autot ja ilmastointilaitteet, ovat vielä kaukana, puu riitti tekemään Job. 1800-luvun lopulta 21. vuosisadan alkuun fossiiliset polttoaineet (hiili, öljy ja maakaasu) toimivat maan energialähteenä. 1990-luvulle asti tärkeimmät uusiutuvat energialähteet - termi, joka oli teoreettisempaa kuin todellinen viime vuosikymmeniin asti - olivat vesivoima ja kiinteä biomassa; nykyään biopolttoaineilla, aurinkoenergialla ja tuulienergialla on kaikilla vakavia ja jatkuvasti kasvavia rooleja.

Vuonna 2017 uusiutuva energia tuotti noin yhdeksänneksen Yhdysvaltain energian kokonaiskäytöstä. 57 prosenttia kulutuksesta oli sähköä, ja noin kuudesosa tuotettiin uusiutuvista lähteistä.

Uusiutuva energia on tärkeää kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä, koska se vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Vaikka hiili, kaasu ja öljy yhdessä ovat pitkäaikainen kiistaton maailmanlaajuinen energiamestari, biopolttoaineiden kulutus ja muut ei-vesivoimaiset uusiutuvat energialähteet olivat yli kaksi kertaa korkeammat vuonna 2017 kuin 21. vuosisadan alkaessa vuosisadalla. Tätä suuntausta vauhditti yhdistelmä virallista sääntelyä ja taloudellisia kannustimia yrityksille uusiutuvien energialähteiden kehittämiseksi. Tämän muuhun kuin vesivoimaan perustuvan biopolttoaineen käytön odotetaan jatkuvan vuoteen 2050 mennessä.

Vaikka energiamaailmassa on nykyään jotain persona non grataa, öljy, maakaasu ja öljy pysyivät johtavina energialähteinä Yhdysvalloissa ja maailmanlaajuisesti vuodesta 2018 lähtien. Näiden polttoaineiden palaminen on vastuussa 75 prosentista 1900-luvun lopun hiilidioksidipäästöistä.

Fossiiliset polttoaineet muodostuivat, kun esihistorialliset kasvit ja eläimet tuhoutuivat, ja miljoonien vuosien ajan haudattiin ja murskattiin kivikerrosten alla. Pääasiassa mekaanisen puristuksen seurauksena erityyppisiä polttoaineita muodostui paikallisten olosuhteiden mukaan, kuten mitä hiiltä sisältävää ainetta oli läsnä, kuinka kauan se oli haudattu ja mitkä lämpötila- ja paineolosuhteet olivat aika. Fossiilisten polttoaineiden teollisuus poraa (öljy ja kaasu) tai kaivos (hiili) näitä energialähteitä varten ja polttaa ne sitten tuottamaan sähköä tai muokata niitä käytettäväksi polttoaineena lämmitystarkoituksiin (esim. uuniöljy) tai kuljetukseen (esim. bensiini).

Biomassa viittaa aiemmin elävään aineeseen eli kasveihin ja eläimiin. Biomassan energialähteisiin kuuluvat puunjalostusjätteet, jotka voidaan polttaa rakennusten lämmittämiseen, prosessilämmön tuottamiseen teollisuudessa ja sähkön tuottamiseen. maatalouden jätemateriaalit, jotka voidaan polttaa polttoaineena tai muuttaa nestemäisiksi biopolttoaineiksi; jonkin verran jätettä, joka voidaan polttaa sähkön tuottamiseksi voimalaitoksissa tai muuntaa biokaasuksi kaatopaikoilla; ja jopa lanta ja jätevesi, jotka voidaan muuntaa biokaasuksi.

Aurinko on tietysti ollut energianlähde kaikille eläville ihmisille koko ihmiskunnan historiassa. Viime aikoina ihmiset ovat kehittäneet kykyä hyödyntää tätä energiaa ja käyttää sitä erilaisiin nykyaikaisiin käyttötarkoituksiin. Aurinkoenergiajärjestelmiä käytetään nykyään veden lämmittämiseen kodeissa, rakennuksissa ja porealtaissa; lämmitä kodien, suojat ja kasvihuoneiden sisäpuoli; ja lämmitä nesteitä aurinkovoimaloissa vaadittaviin erittäin korkeisiin lämpötiloihin.

Aurinkosähköjärjestelmiä käytetään muuntamaan auringonvalo sähköksi. Aurinkosähkö- tai aurinkokennot muuttavat auringonvalon sähköksi. Jotkut näistä voivat käyttää pieniä laitteita, kuten laskimia ja kelloja, kun taas suuret PV-kennot voivat tuottaa tarpeeksi sähköä tyypilliselle talolle. Joissakin näistä voimalaitoksista on valtavat PV-kennot, jotka ulottuvat useisiin hehtaareihin, ja ne ovat riittävän suuria palvelemaan sähkön tarvetta tuhansissa kodeissa.

Päivänvalossa maan yläpuolella oleva ilma lämpenee nopeammin kuin veden yläpuolella. Ilma maan päällä laajenee ja nousee lämmetessään, ja painavampi, viileämpi ilma virtaa paikalleen ja luo tuulen. Yöllä tuulet ovat päinvastaisia. Vastaavasti maapalloa ympäröivät ilmakehän tuulet syntyvät, koska päiväntasaajan lähellä oleva maa on lämpimämpi kuin napojen lähellä oleva maa. Tuulimyllyjen kaapama tuulivoimaa käytetään usein sähköntuotantoon

Ydinvoima on esimerkki puhtaasta energiasta, jota jotkut lähteet pitävät uusiutuvana, mutta se on sinänsä erittäin kiistanalainen. Koska uraanin, ydinvoimalaitoksissa käytetyn materiaalin, maailmanlaajuinen tarjonta on rajallista, ydinvoima kertyy tyypillisesti fossiilisilla polttoaineilla ja luokitellaan uusiutumattomaksi.

Joka tapauksessa ydinvoima tuotti 20 prosenttia Yhdysvalloissa vuodesta 2018 lähtien, ja se oli ollut käytössä yli 60 vuotta. Koska "nukekasvit" auttavat epäsuorasti vähentämään hiilidioksidipäästöjä, ne ovat edelleen tukipilari Yhdysvalloissa ja ulkomailla. Ydinvoimalaitosten vuosien varrella hyvin julkistettujen onnettomuuksien ja pelkojen takia monet ihmiset ovat edelleen valheita energianlähteestä, mutta tieteellinen yksimielisyys suosii tämän alan jatkokehitystä keskittyen turvallisuus.