ენერგიის წყაროების მაგალითები

რა არის ენერგია და საიდან მოდის იგი? ყოველდღიურ ენაზე ენერგია არის გარკვეული განუსაზღვრელი, მაგრამ სასურველი თვისება, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გააკეთოთ ისეთი რამ, როგორიცაა ვარჯიში, საკლასო დავალებების შესრულება და სამუშაოს შესრულება. ფიზიკაში, ეს არის მანძილი გამრავლებული ძალა და იგი გამოხატულია იმავე ერთეულებში, როგორც სამუშაო და სითბო. პრაქტიკული თვალსაზრისით, სწორედ ამას ეყრდნობიან ადამიანთა საზოგადოებები სითბო, სინათლე, ტრანსპორტირება, წარმოება და სხვა პროცესები, რომლებიც დღეს ხალხს გამოყოფს მათგან, ვინც ცხოვრობდა პრეისტორიულ და ადრეულ ისტორიულ პერიოდში ჯერ

ამ დღეებში ენერგია საკამათოცაა - რა არა? - ძირითადად, კლიმატის ცვლილების საკითხის წყალობით. წიაღისეული საწვავის, ძირითადად ნახშირის, წვა მტკიცედ დადგენილია, როგორც ადამიანის მიერ გამოწვეული გლობალური დათბობის წამყვანი წვლილი ნახშირორჟანგის (CO₂) ატმოსფეროში გამოყოფილი წვის პროცესში. მაგრამ მსოფლიოს სჭირდება დიდი ენერგიის წარმოება თანამედროვე ცხოვრების პირადი და კომერციული სტანდარტების შესანარჩუნებლად. საბედნიეროდ, გარემოს ჯანმრთელობისთვის, ენერგიის სხვა წყაროების შესწავლა ხდება ენერგიის მატება, რადგან პლანეტა აუღელვებლად იქცევა უფრო და უფრო გავლენას ახდენს კლიმატის მავნე მოქმედებები ცვლილება.

საერთოდ, ენერგიის წარმოება ორიდან მოდის პირველადი წყაროები; ეს არის წიაღისეული საწვავი და სუფთა ენერგია. საშუალო წყაროები მოდის პირველადი წყაროებიდან; ერთი მაგალითია ელექტროენერგია. აშშ – ში ენერგიის მოხმარება ჩვეულებრივ მოცემულია კილოვატ საათში, ან კვტ / სთ – ში. ეს ერთეული უდრის 3.6 მილიონ ჯოულს, ჯოული ანუ ნიუტონი მეტრი ენერგიის სტანდარტული ერთეულია ფიზიკაში. სხვა საერთო ერთეულებია ერგი, ბრიტანული თერმული ერთეული და კალორია. (წვრილმანი: ”კალორია”, რომელსაც კვების ეტიკეტზე ხედავთ, სინამდვილეში კილოკალორიაა, ან 1000 ”ნამდვილი” კალორია.)

ტერმინები "სუფთა ენერგია" და "განახლებადი ენერგია" ხშირად ერთმანეთის მაგიერ გამოიყენება. ეს მკაცრად ზუსტი არ არის, რადგან, როგორც თქვენ ნახავთ, ბირთვული ენერგია სუფთა ენერგიის ფორმაა, შესაძლებელია თუ არა მისი კლასიფიკაცია განახლებადი სახით, საეჭვოა. მიუხედავად ამისა, სუფთა ენერგიის ფორმები მოიცავს ბირთვულ ენერგიასთან ერთად - მზის ენერგიას, ქარის ენერგიას, ჰიდროენერგეტიკას, გეოთერმულ ენერგიას და ბიოენერგეტიკას.

XXI საუკუნეში განახლებადი რესურსების მნიშვნელოვანი ჩამონათვალი მოიცავს ენერგიას ბიომასა (მაგ., ხის და ხის ნარჩენები, მუნიციპალური მყარი ნარჩენები, ნაგავსაყრელის გაზი და ბიოგაზი, ეთანოლი და ბიოდიზელი); ჰიდროენერგეტიკა, ან წყლის ენერგია; გეოთერმული ენერგია, რომელიც დედამიწის სიღრმიდან მოდის; და ქარი და მზის ენერგია. მათ "განახლებადი" ეწოდება, რადგან ისინი წარმოიქმნება მარაგიდან, რომელიც თეორიულად ამოწურულია. ეს არის ის, რომ დედამიწა ერთ მშვენიერ დღეს მიიღებს თავის ბუნებრივ აირს და საბოლოო უნცია ნახშირს, მზის სხივების, ქარისა და მდინარეების საერთოდ გაქრობის იდეა არის - იმედი მაქვს, ყოველ შემთხვევაში! - უაზრო.

1800-იანი წლების შუა ხანებამდე ამერიკამ მიიღო საჭირო ენერგია ხის დაწვისგან. რადგან აშშ – ს მოსახლეობა შედარებით დაბალი იყო და ამ ენერგიის უმეტესი ნაწილი გათბობის, სინათლისა და სამზარეულო, ისეთი მანქანები, როგორიცაა მანქანები და კონდიციონერები ჯერ კიდევ შორს იყო, ხის გაკეთება საკმარისი იყო ამის გასაკეთებლად სამუშაო. 1800-იანი წლების ბოლოდან 21-ე საუკუნის დასაწყისამდე წიაღისეული საწვავი (ქვანახშირი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი) ერის ენერგიის წყაროს წარმოადგენდა. 90 – იან წლებამდე ძირითადი განახლებადი ენერგიის წყაროები - ტერმინი, რომელიც ბოლო ათწლეულებამდე უფრო თეორიული იყო ვიდრე რეალური - იყო ჰიდროენერგეტიკა და მყარი ბიომასა; დღეს ბიოსაწვავი, მზის ენერგია და ქარის ენერგია სერიოზულ და მუდმივად მზარდ როლებს ასრულებს.

2017 წელს განახლებადი ენერგია უზრუნველყოფდა აშშ – ს ენერგიის მთლიანი გამოყენების დაახლოებით მეცხრედს. მოხმარების 57 პროცენტი იყო ელექტროენერგიის სახით, ხოლო დაახლოებით ერთი მეექვსედი წარმოიქმნა განახლებადი ენერგიის წყაროებიდან.

განახლებადი ენერგია მნიშვნელოვანია სათბურის გაზების ემისიის შესამცირებლად, რადგან იგი ამცირებს დამოკიდებულებას წიაღისეულ საწვავზე. მიუხედავად იმისა, რომ ქვანახშირი, გაზი და ნავთობი ერთადერთხელ არის მსოფლიოში ენერგეტიკის უდავო ჩემპიონი, ბიოსაწვავის მოხმარება და სხვა არაჰიდროელექტროსადგურების განახლებადი ენერგია ორჯერ მეტი იყო 2017 წელს, ვიდრე ეს იყო 21 – ე წლის დასაწყისში. საუკუნე ამ ტენდენციამ ხელი შეუწყო ფორმალური მარეგულირებელი მოქმედებებისა და ფინანსური წახალისების კომბინაციამ კომპანიებისთვის განახლებადი ენერგიის წყაროების შექმნისთვის. არაჰიდრო ბიოსაწვავის გამოყენების ზრდის ტენდენცია, სავარაუდოდ, გაგრძელდება 2050 წლამდე.

მიუხედავად იმისა, რომ დღეს ენერგეტიკულ სამყაროში პერსონა ნონ გრატაა, ნავთობი, ბუნებრივი აირი და ნავთობი კვლავ ენერგიის წამყვან წყაროდ რჩება აშშ – სა და მსოფლიოში 2018 წლისთვის. ამ საწვავის წვა პასუხისმგებელია ნახშირორჟანგის ემისიის 75 პროცენტზე მე -20 საუკუნის ბოლოდან.

წიაღისეული საწვავი წარმოიქმნა, როდესაც პრეისტორიული მცენარეები და ცხოველები დაიღუპნენ და მილიონობით წლის განმავლობაში დაკრძალეს და გაანადგურეს ქვის ფენების ქვეშ. ძირითადად, მექანიკური შეკუმშვის შედეგად, ამ ტიპის საწვავის სხვადასხვა სახეობა წარმოიქმნება ადგილობრივი გარემოების გათვალისწინებით, მაგალითად, რა ნახშირბადის შემცველი ნივთიერება იყო, რამდენ ხანს იყო დაკრძალული და რა ტემპერატურასა და წნევის პირობებში იყო დრო წიაღისეული საწვავის ინდუსტრიები ამ ენერგიის წყაროებისათვის ბურღავს (ნავთობი და გაზი) ან მაღარო (ნახშირი) და შემდეგ წვავს მათ წარმოებისათვის ელექტროენერგია ან შეცვალოს ისინი, როგორც საწვავი, გათბობის მიზნით (მაგალითად, ღუმელის ზეთი) ან ტრანსპორტირებისთვის (მაგალითად, ბენზინი).

ბიომასა ეხება ადრე ცოცხალ ნივთიერებებს, ანუ მცენარეებსა და ცხოველებს. ბიომასის ენერგიის წყაროებში შედის ხის გადამამუშავებელი ნარჩენები, რომელთა დაწვა შესაძლებელია შენობების გასათბობად, წარმოება პროცესის სითბო მრეწველობაში და წარმოქმნის ელექტროენერგიას; სოფლის მეურნეობის ნარჩენების მასალები, რომლებიც შეიძლება დაიწვას როგორც საწვავი ან გადაიქცეს თხევად ბიოსაწვავად; ზოგიერთი ნაგავი, რომელიც შეიძლება დაიწვას ელექტროსადგურებში ელექტროენერგიის გამომუშავების მიზნით ან ნაგავსაყრელებში გადაიქცეს ბიოგაზად; და კიდევ ნაკელი და კანალიზაცია, რომელიც შეიძლება გადაიქცეს ბიოგაზად.

მზე აშკარად ენერგიის წყარო იყო ყველა ცოცხალი არსებისთვის კაცობრიობის ისტორიის განმავლობაში. სულ ცოტა ხნის წინ, ადამიანებმა განავითარეს ამ ენერგიის გამოყენების შესაძლებლობა და გამოიყენეს იგი სხვადასხვა თანამედროვე გამოყენებისთვის. დღეს მზის თერმული ენერგიის სისტემებს იყენებენ წყლის გასათბობად სახლებში, შენობებსა და მორევებში; თბილი შიგნით სახლები, ფარდულები და სათბურები; და სითბოს სითხე ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, რომელიც საჭიროა მზის ელექტროსადგურებში.

მზის ფოტოელექტრონული სისტემები გამოიყენება მზის სინათლის ელექტროენერგიად გადასაყვანად. Photovoltaic, ან PV, უჯრედები გარდაქმნის მზის ენერგიას ელექტროენერგიად. ზოგიერთ მათგანს შეუძლია მცირე მოწყობილობების ენერგია, როგორიცაა კალკულატორები და საათები, ხოლო PV უჯრედების დიდ მასივს შეუძლია საკმარისი ელექტროენერგიის წარმოება ტიპიური სახლისთვის. ზოგიერთ ამ ელექტროსადგურს აქვს PV უჯრედების მასიური მასივი, რომლებიც მოიცავს მრავალ ჰექტარზე და ისინი საკმარისად დიდია ელექტროენერგიის საჭიროებების დასაწყობად ათასობით სახლში.

დღის საათებში მიწის ზემოთ ჰაერი უფრო სწრაფად თბება ვიდრე ჰაერი წყალზე. ხმელეთზე ჰაერი ფართოვდება და მატულობს, როგორც კი იმატებს და უფრო მძიმე, გრილი ჰაერი მიედინება მის ადგილას და ქარს ქმნის. ღამით, ქარები პირიქით მიმართავს მიმართულებას. ანალოგიურად, ატმოსფერული ქარები, რომლებიც დედამიწას შემოუვლიან, იქმნება იმიტომ, რომ ეკვატორთან ახლოს მიწა უფრო თბილია, ვიდრე პოლუსებთან ახლოს. ქარის წისქვილების მიერ ხელში ჩაგდებული ენერგია (ხშირად დიდ მასივებში) ძირითადად გამოიყენება ელექტროენერგიის წარმოებისთვის

ბირთვული ენერგია არის ენერგიის მაგალითი, რომელიც არის "სუფთა" და ზოგიერთ წყაროს განახლებად თვლის, მაგრამ ეს თავისთავად სადავოა. მას შემდეგ, რაც მსოფლიოში ურანის, ატომურ ელექტროსადგურებში გამოყენებული მასალა, სასრულია, ბირთვული ენერგია ჩვეულებრივ წარმოიქმნება წიაღისეული საწვავებით და კლასიფიცირდება როგორც არა – განახლებადი.

ნებისმიერ შემთხვევაში, ბირთვული ენერგია უზრუნველყოფდა ენერგიის 20 პროცენტს აშშ – ში 2018 წლისთვის, რომელიც გამოიყენება 60 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. ნახშირბადის გამონაბოლქვის შემცირებაში არაპირდაპირი დახმარების გაწევის როლის გამო, "ბირთვული ქარხნები" საყრდენი რჩება აშშ-ში და მის ფარგლებს გარეთ. ბირთვულ ელექტროსადგურებში წლების განმავლობაში კარგად გამოქვეყნებული უბედური შემთხვევებისა და შიშის გამო, ბევრი ადამიანი რჩება მკრთალი ენერგიის ამ წყაროს შესახებ, მაგრამ სამეცნიერო კონსენსუსი ემხრობა შემდგომ განვითარებას ამ სფეროში, აქცენტი გაკეთებული იქნება უსაფრთხოება.