Krajem 1800-ih znanstvenici su razvili temelje kako bi u potpunosti iskoristili hidroelektričnu energiju i prirodni plin, dva oblika energije koji danas pokreću veći dio svjetske infrastrukture. Uz njihove koristi, oba oblika predstavljaju logističke, ekonomske i etičke izazove, potičući neke rasprave o njihovoj dugoročnoj održivosti kao održivih izvora energije.
Iskorištavanje struja
Egipatska i grčka civilizacija koristile su snagu vode koja je tekla prije tisućama godina, prvo koristeći vodene kotače za okretanje mlinskih kamena i mljevenje pšenice. Kasnije su tvornice u 1700-ima razvile slične sustave za masovnu proizvodnju tekstila i namještaja. Vjenčanje električnog generatora s kasnih 1800-ih s hidroenergijom je ono što je omogućilo stalan izvor električne energije. 1881. godine, na slapovima Niagara postao je mjesto prve hidroelektrane koja se koristila za napajanje gradskih uličnih svjetiljki. Tijekom sljedećih 10 godina u Sjedinjenim Državama izgrađeno je više od 200 postrojenja. Nakon što je 1902. godine osnovan Biro za melioraciju, izgrađeno je preko 220 brana za navodnjavanje i napajanje širom zapadnog dijela SAD-a, a 56 je bilo opremljeno hidroelektranama.
Hidroelektrični izazovi
Brane koje se koriste za proizvodnju hidroelektrana utječu na okoliš na više razina. Vrste koje uspijevaju u riječnim ekosustavima mogu stradati u rezervoaru stvorenom branom i sedimenti bogati hranjivim tvarima zarobljeni izgradnjom brane mogu rezultirati manjom plodnošću poplavnih područja i delte nizvodno. Iznenađujuće brane također doprinose stvaranju stakleničkih plinova kada žive biljke potopljene novonastalim ležištem umru i razgrade se na ugljični dioksid ili metan. Brane također imaju znatne troškove za prava na zemljište, gdje je to primjenjivo, izgradnju i održavanje.
Potreban cjevovod
Drevni zapisi iz 200. pr. naznačiti kako su Kinezi stvorili bambusove cijevne sustave za sagorijevanje prirodnog plina koji su koristili za isparavanje slane vode i proizvodnju soli. Isto tako, izgradnja infrastrukture u 1800-ima omogućila je transport prirodnog plina cijevima i korištenje za osvjetljenje u domaćim i poslovnim strukturama. Potražnja za električnom energijom u kombinaciji s poteškoćama u transportu prirodnog plina smanjena je široko prihvaćeno, iako je proizvodnja i dalje rasla kako bi zadovoljila regionalne potrebe za grijanjem vode, domova i kuhanje. Proizvodnja prirodnog plina dosegla je vrhunac u SAD-u 1973. godine; nekih 17 posto prirodnog plina koji se koristi u SAD-u sada se uvozi, uglavnom iz Kanade.
Prirodna razmatranja
Prirodni plin stvara mnogo manje ugljičnog dioksida kada se sagorijeva, što ga čini čistijim izvorom energije od ostalih fosilnih goriva poput nafte ili ugljena. Međutim, mora se čuvati i transportirati u visokotlačnim, zatvorenim sustavima za zadržavanje, jer će u protivnom procuriti. Naslage prirodnog plina često se javljaju u blizini rudnika ugljena i naftnih bušotina, a obično se sastoje od metana i drugih spojeva kao što su butan, propan, vodena para ili ugljični dioksid. Prirodni plin također se može dobiti iz nekonvencionalnih izvora, poput metana koji se izvlači s odlagališta otpada ili postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda, što ga čini obnovljivim resursom. Prirodni plin, poput naslaga unutar plitkih korita ugljena, može sadržavati velike količine vode, stvarajući otjecanje ili komplikacije odlaganja lokalnom okolišu.