Energijos šaltinių pavyzdžiai

Kas yra energija ir iš kur ji atsiranda? Kasdienėje kalboje energija yra neapibrėžta, tačiau pageidaujama savybė, leidžianti atlikti tokius dalykus kaip mankšta, atlikti užsiėmimus ir atlikti savo darbą. Fizikoje tai jėga, padauginta iš atstumo, ir ji išreiškiama tokiais pačiais vienetais kaip darbas ir šiluma. Praktiškai tai yra tai, kuo žmonių visuomenės remiasi šiluma, šviesa, transportu, gamyba ir kiti procesai, skiriantys žmones šiandien nuo tų, kurie gyveno priešistorėje ir ankstyvojoje istorijoje laikai.

Šiais laikais energija taip pat yra prieštaringa - kas ne? - daugiausia klimato kaitos klausimu. Iškastinio kuro, daugiausia anglies, deginimas buvo tvirtai įtvirtintas kaip pagrindinis indėlis į žmogaus sukeltą visuotinį atšilimą dėl anglies dioksido (CO₂), išleistos į atmosferą degimo proceso metu. Tačiau pasaulis turi pagaminti daug energijos, kad išlaikytų šiuolaikinį asmeninį ir komercinį gyvenimo lygį. Laimei, aplinkos sveikata yra tiriami kiti energijos šaltiniai didėjantis jėga, kai planeta nenumaldomai tampa vis labiau paveikta klimato niokojimų pakeisti.

Paprastai energija gaminama iš dviejų pirminis šaltiniai; tai iškastinis kuras ir švari energija. Antrinis šaltiniai gaunami iš pirminių šaltinių; vienas pavyzdžių yra elektra. JAV energijos suvartojimas paprastai nurodomas kilovatvalandėmis arba kWh. Šis vienetas yra lygus 3,6 milijonui džaulių, o joulis arba niutonmetras yra standartinis energijos vienetas fizikoje. Kiti įprasti vienetai yra erg, britų terminis vienetas ir kalorijos. (Smulkmenos: „Kalorija“, kurią matote ant maistingumo etikečių, iš tikrųjų yra kilokalorija arba 1 000 „tikrų“ kalorijų.)

Terminai „švari energija“ ir „atsinaujinanti energija“ dažnai vartojami pakaitomis. Tai nėra griežtai tikslu, nes, kaip pamatysite, nors branduolinė energija yra švarios energijos rūšis, galima abejoti, ar ją galima priskirti prie atsinaujinančių šaltinių. Nepaisant to, švarios energijos formos kartu su branduoline energija apima saulės energiją, vėjo energiją, hidroenergiją, geoterminę energiją ir bioenergiją.

Reikėtų įtraukti į prasmingą atsinaujinančių išteklių sąrašą XXI amžiuje energijos gamybai biomasė (pvz., mediena ir medienos atliekos, kietosios komunalinės atliekos, sąvartyno dujos ir biodujos, etanolis ir biodyzelinas); hidroenergija arba vandens energija; geoterminė energija, gaunama iš giliai Žemės; ir vėjo bei saulės energija. Jie vadinami „atsinaujinančiais“, nes kyla iš tiekimo, kuris teoriškai yra neišsenkantis. Tai yra, nors tikimasi, kad vieną dieną Žemė duos paskutinę gamtinių dujų ir galutinę anglies unciją, tačiau saulės šviesos, vėjo ir upių išnykimo idėja yra - bent jau tikimasi! - beprasmiška.

Iki 1800-ųjų vidurio Amerika reikalingos energijos gaudavo degindama medieną. Kadangi JAV gyventojų buvo palyginti mažai ir didžioji šios energijos dalis buvo skirta šildymui, šviesai ir maisto ruošimui, kai mašinos, tokios kaip automobiliai ir oro kondicionieriai, dar toli, medienos pakako darbas. Nuo 1800-ųjų pabaigos iki XXI amžiaus pradžios iškastinis kuras (anglis, nafta ir gamtinės dujos) buvo tautos energijos šaltinis. Iki 1990-ųjų pagrindiniai atsinaujinantys šaltiniai - terminas, kuris iki pastarųjų dešimtmečių buvo labiau teorinis nei realus - hidroenergija ir kietoji biomasė; šiandien biokuras, saulės energija ir vėjo energija vaidina rimtą ir nuolat augantį vaidmenį.

2017 m. Atsinaujinanti energija sudarė apie devintąją viso JAV energijos sunaudojimo. 57 procentai suvartojamos elektros energijos, o maždaug šeštadalis - iš atsinaujinančių šaltinių.

Atsinaujinanti energija yra svarbi siekiant sumažinti išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, nes ji mažina priklausomybę nuo iškastinio kuro. Nors anglis, dujos ir nafta kartu yra ilgametis neginčijamas pasaulio energetikos lyderis - biodegalų vartojimas ir kiti ne hidroelektriniai atsinaujinantys energijos šaltiniai 2017 m. buvo daugiau nei dvigubai didesni nei 21-osios pradžioje. amžiaus. Šią tendenciją paskatino oficialių reguliavimo veiksmų ir finansinių paskatų įmonėms plėtoti atsinaujinančius energijos šaltinius derinys. Tikimasi, kad ši ne hidro biodegalų naudojimo tendencija tęsis iki 2050 m.

Nors šiais laikais energetikos pasaulyje kažkas nėra persona non grata, nuo 2018 m. Nafta, gamtinės dujos ir nafta išliko pagrindiniais energijos šaltiniais JAV ir visame pasaulyje. Dėl šio kuro deginimo susidaro 75 proc. Anglies dvideginio emisijų nuo XX a. Pabaigos.

Iškastinis kuras susidarė, kai žuvo priešistoriniai augalai ir gyvūnai, o per milijonus metų jie buvo palaidoti ir sutraiškyti po uolienos sluoksniais. Daugiausia dėl mechaninio suspaudimo susidarė skirtingos šių degalų rūšys, priklausomai nuo vietos sąlygų, pvz kokios anglies turinčios medžiagos buvo, kiek laiko jos buvo užkasamos ir kokios buvo temperatūros ir slėgio sąlygos laikas. Iškastinio kuro pramonė gręžia (naftą ir dujas) arba kasyklą (anglis) šiems energijos šaltiniams, o tada juos degina, kad gautų elektros energijos arba modifikuoti jas naudoti kaip kurą šildymui (pvz., krosnies alyva) ar transportavimui (pvz., benzinas).

Biomasė reiškia anksčiau gyvą medžiagą, tai yra augalus ir gyvūnus. Biomasės energijos šaltiniai apima medienos apdirbimo atliekas, kurios gali būti deginamos pastatų šildymui, pramoninės šilumos gamybai ir elektros energijos gamybai; žemės ūkio atliekos, kurios gali būti deginamos kaip kuras arba paverčiamos skystu biokuru; šiek tiek šiukšlių, kurias galima deginti elektrai gaminti, arba sąvartynuose paversti biodujomis; ir net mėšlas bei nuotekos, kurias galima paversti biodujomis.

Saulė akivaizdžiai buvo energijos šaltinis visoms gyvosioms būtybėms per visą žmonijos istoriją. Visai neseniai žmonės išsiugdė galimybę panaudoti šią energiją ir pritaikyti ją įvairiai šiuolaikiškai. Saulės šilumos energijos sistemos šiandien naudojamos vandeniui šildyti, naudojamam namuose, pastatuose ir sūkurinėse voniose; šildyti namų, namelių ir šiltnamių vidų; ir kaitinti skysčius iki labai aukštos temperatūros, reikalingos saulės jėgainėse.

Saulės fotoelektros sistemos yra naudojamos saulės energijai paversti elektra. Fotoelektros arba PV elementai saulės šviesą paverčia elektra. Kai kurie iš jų gali maitinti mažus prietaisus, tokius kaip skaičiuotuvai ir laikrodžiai, o dideli PV elementų masyvai gali pagaminti pakankamai elektros energijos tipiškam namui. Kai kuriose iš šių elektrinių yra daugybė PV elementų masyvų, apimančių kelis hektarus, ir jie yra pakankamai dideli, kad galėtų patenkinti elektros poreikius tūkstančiuose namų.

Dienos metu oras virš žemės įkaista greičiau nei oras virš vandens. Oras virš žemės plečiasi ir kyla, kai įkaista, o sunkesnis, vėsesnis oras įteka į jo vietą, sukurdamas vėją. Naktį vėjai atvirkštine kryptimi. Panašiai sukuriami atmosferos vėjai, kurie apskrieja Žemę, nes žemė šalia pusiaujo yra šiltesnė nei žemė šalia ašigalių. Vėjo energija, užfiksuota vėjo malūnų (dažnai didelėse masyvuose), daugiausia naudojama elektros energijai gaminti

Branduolinė energija yra „švarios“ energijos pavyzdys, kurį kai kurie šaltiniai laiko atsinaujinančiais, tačiau ji pati savaime yra labai prieštaringa. Kadangi visame pasaulyje urano, atominėse elektrinėse naudojamos medžiagos, kiekis yra ribotas, atominė energija paprastai kaupiama iškastiniu kuru ir klasifikuojama kaip neatsinaujinanti.

Bet kokiu atveju nuo 2018 m. JAV branduolinė energija suteikė 20 procentų energijos, kuri buvo naudojama daugiau nei 60 metų. Dėl savo vaidmens netiesiogiai padedant sumažinti anglies dvideginio išmetimą, „nuke“ augalai išlieka pagrindiniai elementai JAV ir užsienyje. Dėl daugelio metų paskelbtų avarijų ir baimių atominėse elektrinėse daugelis žmonių išlieka linkę šio energijos šaltinio, tačiau mokslinis sutarimas palaiko tolesnę plėtrą šioje srityje, daugiausia dėmesio skiriant saugumas.