Exemples de sources d'énergie

Qu'est-ce que l'énergie et d'où vient-elle? Dans le langage courant, l'énergie est une qualité indéfinissable mais souhaitable qui vous permet de faire des choses comme de l'exercice, de terminer des devoirs en classe et de faire votre travail. En physique, c'est une force multipliée par une distance, et elle s'exprime dans les mêmes unités que le travail et la chaleur. Concrètement, c'est ce sur quoi les sociétés humaines comptent pour la chaleur, la lumière, le transport, la fabrication et d'autres processus qui séparent les gens d'aujourd'hui de ceux qui vivaient dans la préhistoire et le début de l'histoire fois.

De nos jours, l'énergie est également controversée – qu'est-ce qui ne l'est pas? – grâce notamment à la question du changement climatique. La combustion de combustibles fossiles, principalement le charbon, a été fermement établie comme l'un des principaux contributeurs au réchauffement climatique d'origine humaine en raison du dioxyde de carbone (CO₂) rejeté dans l'atmosphère pendant le processus de combustion. Mais le monde a besoin de produire beaucoup d'énergie pour maintenir un niveau de vie personnel et commercial moderne. Heureusement pour la santé de l'environnement, d'autres sources d'énergie sont explorées avec vigueur croissante alors que la planète devient inexorablement de plus en plus affectée par les ravages du climat monnaie.

Généralement, la production d'énergie provient de deux primaire sources; ce sont les combustibles fossiles et l'énergie propre. Secondaire les sources proviennent de sources primaires; un exemple est l'électricité. Aux États-Unis, la consommation d'énergie est généralement indiquée en kilowattheures, ou kWh. Cette unité est égale à 3,6 millions de joules, le joule, ou newton-mètre, étant l'unité d'énergie standard en physique. Les autres unités courantes sont l'erg, l'unité thermale britannique et la calorie. (Anecdote: la « calorie » que vous voyez sur les étiquettes nutritionnelles est en fait une kilocalorie ou 1 000 calories « réelles ».

Les termes « énergie propre » et « énergie renouvelable » sont souvent utilisés de manière interchangeable. Ce n'est pas tout à fait exact car, comme vous le verrez, alors que l'énergie nucléaire est une forme d'énergie propre, on peut se demander si elle peut être classée comme renouvelable. Quoi qu'il en soit, les formes d'énergie propre incluent – ​​avec l'énergie nucléaire – l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l'hydroélectricité, l'énergie géothermique et la bioénergie.

Une liste significative de ressources renouvelables pour la production d'énergie au 21e siècle comprendrait biomasse (p. ex. bois et déchets de bois, déchets solides municipaux, gaz d'enfouissement et biogaz, éthanol et biodiesel); l'hydroélectricité ou l'énergie hydraulique; l'énergie géothermique, qui vient des profondeurs de la Terre; et l'énergie éolienne et solaire. Celles-ci sont dites « renouvelables » car elles sont issues d'une offre en principe inépuisable. Autrement dit, alors que la Terre devrait un jour produire sa dernière once de gaz naturel et sa dernière once de charbon, l'idée de la disparition totale de la lumière du soleil, du vent et des rivières est – on l'espère, du moins! - insensé.

Jusqu'au milieu des années 1800, l'Amérique tirait l'énergie dont elle avait besoin de la combustion du bois. Étant donné que la population américaine était relativement faible et que la majeure partie de cette énergie était destinée au chauffage, à l'éclairage et à la cuisiner, avec des machines comme les voitures et les climatiseurs encore loin, le bois suffisait à faire travail. De la fin des années 1800 jusqu'au début du 21e siècle, les combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) ont servi de source d'énergie à la nation. Jusqu'aux années 1990, les principales énergies renouvelables – un terme plus théorique que réel jusqu'à ces dernières décennies – étaient l'hydroélectricité et la biomasse solide; aujourd'hui, les biocarburants, l'énergie solaire et l'énergie éolienne jouent tous des rôles sérieux et sans cesse croissants.

En 2017, les énergies renouvelables ont fourni environ un neuvième de l'utilisation totale de l'énergie aux États-Unis. 57% de la consommation était sous forme d'énergie électrique, et environ un sixième était généré à partir d'énergies renouvelables.

Les énergies renouvelables sont importantes pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, car elles diminuent la dépendance aux combustibles fossiles. Alors que le charbon, le gaz et le pétrole sont ensemble le champion mondial incontesté de l'énergie de longue date, la consommation de biocarburants et autres énergies renouvelables non hydroélectriques était plus de deux fois plus élevé en 2017 qu'au début du 21 siècle. Cette tendance a été stimulée par une combinaison de mesures réglementaires formelles et d'incitations financières pour les entreprises à développer les énergies renouvelables. Cette tendance à l'augmentation de l'utilisation des biocarburants non hydroélectriques devrait se poursuivre jusqu'en 2050.

Bien que quelque chose d'une persona non grata dans le monde de l'énergie de nos jours, le pétrole, le gaz naturel et le pétrole sont restés les principales sources d'énergie aux États-Unis et dans le monde à partir de 2018. La combustion de ces carburants est responsable de 75 % des émissions de dioxyde de carbone depuis la fin du 20e siècle.

Les combustibles fossiles se sont formés lorsque des plantes et des animaux préhistoriques ont péri et, sur une période de millions d'années, ont été enfouis et écrasés sous des couches de roche. Principalement en raison de la compression mécanique, différents types de ces carburants se sont formés en fonction des circonstances locales, telles que quelle matière contenant du carbone était présente, combien de temps elle a été enfouie et quelles étaient les conditions de température et de pression au temps. Les industries des combustibles fossiles forent (pétrole et gaz) ou extraient (charbon) ces sources d'énergie, puis les brûlent pour produire l'électricité ou les modifier pour les utiliser comme combustible à des fins de chauffage (par exemple, le mazout) ou de transport (par exemple, de l'essence).

La biomasse fait référence à la matière anciennement vivante, c'est-à-dire les plantes et les animaux. Les sources d'énergie de la biomasse comprennent les déchets de transformation du bois, qui peuvent être brûlés pour chauffer des bâtiments, produire de la chaleur industrielle dans l'industrie et produire de l'électricité; les déchets agricoles, qui peuvent être brûlés comme carburant ou convertis en biocarburants liquides; certains déchets, qui peuvent être brûlés pour produire de l'électricité dans les centrales électriques ou convertis en biogaz dans les décharges; et même le fumier et les eaux usées, qui peuvent être convertis en biogaz.

Le soleil a évidemment été une source d'énergie pour tous les êtres vivants tout au long de l'histoire de l'humanité. Plus récemment, les gens ont développé la capacité d'exploiter cette énergie et de l'utiliser pour diverses utilisations modernes. Les systèmes d'énergie solaire thermique sont utilisés aujourd'hui pour chauffer l'eau destinée à être utilisée dans les maisons, les bâtiments et les bains à remous; réchauffer l'intérieur des maisons, des remises et des serres; et chauffer des liquides aux températures très élevées requises dans les centrales solaires.

Les systèmes solaires photovoltaïques sont utilisés pour convertir la lumière du soleil en électricité. Les cellules photovoltaïques ou PV convertissent la lumière du soleil en électricité. Certains d'entre eux peuvent alimenter de petits appareils tels que des calculatrices et des montres, tandis que de grands réseaux de cellules photovoltaïques peuvent produire suffisamment d'électricité pour une maison typique. Certaines de ces centrales ont des réseaux massifs de cellules photovoltaïques couvrant plusieurs hectares, et celles-ci sont suffisamment grandes pour répondre aux besoins en électricité de milliers de foyers.

Pendant les heures de clarté, l'air au-dessus de la terre se réchauffe plus rapidement que l'air au-dessus de l'eau. L'air au-dessus de la terre se dilate et s'élève à mesure qu'il se réchauffe, et un air plus lourd et plus frais entre pour prendre sa place, créant du vent. La nuit, les vents s'inversent. De même, les vents atmosphériques qui entourent la Terre sont créés parce que la terre près de l'équateur est plus chaude que la terre près des pôles. L'énergie éolienne, captée par les éoliennes (souvent dans de grands réseaux) est principalement utilisée pour la production d'électricité

L'énergie nucléaire est un exemple d'énergie « propre » et considérée comme renouvelable par certaines sources, mais elle est en elle-même très controversée. Étant donné que l'approvisionnement mondial en uranium, le matériau utilisé dans les centrales nucléaires, est limité, l'énergie nucléaire est généralement regroupée avec les combustibles fossiles et classée comme non renouvelable.

Dans tous les cas, l'énergie nucléaire fournissait 20 % de l'énergie aux États-Unis en 2018, après avoir été utilisée pendant plus de 60 ans. En raison de leur rôle d'aide indirecte à réduire les émissions de carbone, les « centrales nucléaires » restent un pilier aux États-Unis ainsi qu'à l'étranger. En raison des accidents et des peurs très médiatisés au fil des ans dans les centrales nucléaires, de nombreuses personnes restent méfiantes de cette source d'énergie, mais le consensus scientifique est en faveur d'un développement ultérieur dans ce domaine en mettant l'accent sur sécurité.