Enerģijas avotu piemēri

Kas ir enerģija un no kurienes tā rodas? Ikdienas valodā enerģija ir kāda nenosakāma, bet vēlama īpašība, kas ļauj jums darīt tādas lietas kā vingrinājumi, izpildīt klases uzdevumus un darīt savu darbu. Fizikā tas ir spēks, kas reizināts ar attālumu, un tas tiek izteikts tādās pašās vienībās kā darbs un siltums. Praktiski tas ir tas, uz ko cilvēku sabiedrības paļaujas siltuma, gaismas, transporta, ražošanas vajadzībām un citi procesi, kas mūsdienās šķir cilvēkus no tiem, kas dzīvoja aizvēsturiskā un agrīnā vēsturē reizes.

Mūsdienās enerģija ir arī pretrunīga - kas nav? - galvenokārt klimata pārmaiņu jautājumam. Fosilā kurināmā, galvenokārt akmeņogļu, dedzināšana ir stingri pierādīta kā galvenais cilvēku izraisītās globālās sasilšanas faktors oglekļa dioksīda (CO₂), kas degšanas procesā izdalās atmosfērā. Bet pasaulei ir jāražo daudz enerģijas, lai uzturētu mūsdienu personīgo un komerciālo dzīves līmeni. Par laimi vides veselībai tiek izmantoti citi enerģijas avoti pieaugošs spēks, jo planētu neglābjami arvien vairāk ietekmē klimata postījumi mainīt.

Parasti enerģijas ražošana notiek no diviem primārs avoti; tas ir fosilais kurināmais un tīrā enerģija. Sekundāra avoti nāk no primārajiem avotiem; viens piemērs ir elektrība. ASV enerģijas patēriņš parasti tiek norādīts kilovatstundās vai kWh. Šī vienība ir vienāda ar 3,6 miljoniem džoulu, jo džouls jeb ņūtonmetrs ir standarta enerģijas vienība fizikā. Citas parastās vienības ir erg, Lielbritānijas siltuma vienība un kalorijas. (Sīkums: “Kalorija”, kuru redzat uz uztura etiķetes, faktiski ir kilokalorija jeb 1000 “īstas” kalorijas.)

Jēdzienus "tīra enerģija" un "atjaunojamā enerģija" bieži lieto savstarpēji aizstājami. Tas nav precīzi precīzi, jo, kā redzēsit, lai gan kodolenerģija ir tīras enerģijas veids, ir jautājums par to, vai to var klasificēt kā atjaunojamu. Neskatoties uz to, tīras enerģijas veidi kopā ar kodolenerģiju ietver saules enerģiju, vēja enerģiju, hidroenerģiju, ģeotermālo enerģiju un bioenerģiju.

Ietvertu nozīmīgu atjaunojamo resursu sarakstu enerģijas ražošanai 21. gadsimtā biomasa (piemēram, koksne un koksnes atkritumi, cietie sadzīves atkritumi, poligona gāze un biogāze, etanols un biodīzeļdegviela); hidroenerģija vai ūdens enerģija; ģeotermālā enerģija, kas nāk dziļi Zemes iekšienē; un vēja un saules enerģija. Tos sauc par "atjaunojamiem", jo tie rodas no piegādes, kas teorētiski ir neizsmeļama. Tas ir, lai gan ir sagaidāms, ka Zeme kādu dienu ražos savu pēdējo unci dabasgāzes un galīgo ogļu unci, ir domāts, ka saules gaisma, vējš un upes vispār izzūd - vismaz ir cerība! - bezjēdzīgi.

Līdz 1800. gadu vidum Amerika vajadzīgo enerģiju ieguva no koksnes dedzināšanas. Tā kā ASV iedzīvotāju bija salīdzinoši maz un lielākā daļa šīs enerģijas bija paredzēta apkurei, gaismai un gatavojot ēdienu, mašīnām, piemēram, automašīnām un gaisa kondicionieriem, joprojām ir tālu, ar koku bija pietiekami, lai to paveiktu darbs. Kopš 1800. gadu beigām līdz 21. gadsimta sākumam fosilais kurināmais (ogles, nafta un dabasgāze) bija valsts enerģijas avots. Līdz 90. gadiem galvenie atjaunojamie enerģijas avoti - termins, kas līdz pēdējām desmitgadēm bija vairāk teorētisks nekā reāls - bija hidroenerģija un cietā biomasa; šodien biodegvielai, saules enerģijai un vēja enerģijai ir nopietna un arvien pieaugoša loma.

2017. gadā atjaunojamā enerģija nodrošināja apmēram vienu devīto daļu no kopējā ASV enerģijas patēriņa. 57 procenti no patēriņa bija elektroenerģijas veidā, un apmēram sestā daļa tika iegūta no atjaunojamiem enerģijas avotiem.

Atjaunojamā enerģija ir svarīga siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšanai, jo tā mazina atkarību no fosilā kurināmā. Kamēr ogles, gāze un nafta kopā ir ilgtermiņa neapstrīdamais pasaules enerģijas ieguvējs, biodegvielas patēriņš un citi ar hidroelektrisko enerģiju nesaistītie enerģijas avoti 2017. gadā bija vairāk nekā divas reizes lielāki nekā 21. sākumā. gadsimtā. Šo tendenci veicināja oficiālu normatīvo darbību un finansiālu stimulu kombinācija uzņēmumiem atjaunojamo enerģijas avotu attīstībai. Paredzams, ka šī tendence palielināt biodegvielas, kas nav saistīta ar hidroenerģiju, izmantošanu turpināsies līdz 2050. gadam.

Lai gan mūsdienās enerģētikas pasaulē kaut kas ir persona non grata, no 2018. gada nafta, dabasgāze un nafta joprojām ir vadošie enerģijas avoti ASV un visā pasaulē. Šo degvielu sadedzināšana rada 75 procentus no oglekļa dioksīda emisijām kopš 20. gadsimta beigām.

Fosilais kurināmais veidojās, kad aizvēsturiskie augi un dzīvnieki gāja bojā un miljoniem gadu laikā tika aprakti un sasmalcināti zem klints slāņiem. Galvenokārt mehāniskās saspiešanas rezultātā dažādi šo degvielu veidi izveidojās atkarībā no vietējiem apstākļiem, piemēram, kādas oglekli saturošas vielas bija klāt, cik ilgi tās tika apraktas un kādi bija temperatūras un spiediena apstākļi laiks. Fosilā kurināmā rūpniecība urbj (naftu un gāzi) vai raktuves (ogles) šiem enerģijas avotiem un pēc tam tos sadedzina, lai ražotu elektrību vai pārveidot tās izmantošanai kā kurināmo apkures vajadzībām (piemēram, krāsns eļļa) vai transportēšanai (piem., benzīns).

Biomasa attiecas uz agrāk dzīvām vielām, tas ir, augiem un dzīvniekiem. Biomasas enerģijas avoti ietver koksnes pārstrādes atkritumus, kurus var sadedzināt, lai apsildītu ēkas, ražotu procesa siltumu rūpniecībā un ražotu elektrību; lauksaimniecības atkritumi, kurus var sadedzināt kā degvielu vai pārveidot par šķidro biodegvielu; daži atkritumi, kurus var sadedzināt elektrības ražošanai elektrostacijās vai pārveidot par biogāzi poligonos; un pat kūtsmēslus un notekūdeņus, kurus var pārveidot par biogāzi.

Saule acīmredzami ir bijis enerģijas avots visām dzīvajām būtnēm visā cilvēces vēsturē. Pavisam nesen cilvēki ir attīstījuši spēju izmantot šo enerģiju un izmantot to dažādos mūsdienu lietojumos. Saules siltuma enerģijas sistēmas mūsdienās tiek izmantotas ūdens sildīšanai izmantošanai mājās, ēkās un burbuļvannās; sasildiet māju, nojumju un siltumnīcu iekšpusi; un uzkarsē šķidrumus līdz ļoti augstai temperatūrai, kas nepieciešama saules elektrostacijās.

Saules fotoelementu sistēmas tiek izmantotas, lai saules gaismu pārveidotu par elektrību. Fotoelementu vai PV elementi pārveido saules gaismu par elektrību. Daži no tiem var darbināt mazas ierīces, piemēram, kalkulatorus un pulksteņus, savukārt lielie PV šūnu bloki var ražot pietiekami daudz elektrības tipiskai mājai. Dažām no šīm elektrostacijām ir masīvi PV šūnu bloki, kas aptver vairākus hektārus, un tie ir pietiekami lieli, lai apkalpotu elektrības vajadzības tūkstošiem māju.

Gaismas dienās gaiss virs zemes uzsilst ātrāk nekā gaiss virs ūdens. Gaiss virs zemes karstoties izplešas un paaugstinās, un smagāks, vēsāks gaiss ieplūst tā vietā, radot vēju. Naktī vēji mainās pretējā virzienā. Līdzīgi tiek radīti atmosfēras vēji, kas riņķo ap Zemi, jo zeme pie ekvatora ir siltāka nekā zeme pie stabiem. Vēja enerģiju, ko uztver vējdzirnavas (bieži vien lielos blokos), galvenokārt izmanto elektroenerģijas ražošanai

Kodolenerģija ir "tīras" enerģijas piemērs, ko daži avoti uzskata par atjaunojamu, tomēr tā pati par sevi ir ļoti pretrunīga. Tā kā visā pasaulē urāna, kodolspēkstacijās izmantotā materiāla, daudzums ir ierobežots, kodolenerģiju parasti sadala ar fosilo kurināmo un klasificē kā neatjaunojamu.

Jebkurā gadījumā, sākot ar 2018. gadu, kodolenerģija nodrošināja 20 procentus enerģijas ASV, un tā bija lietota vairāk nekā 60 gadus. Sakarā ar to lomu netiešā veidā palīdzēt samazināt oglekļa emisijas, "kodolaugi" joprojām ir galvenais statuss ASV, kā arī ārzemēs. Tā kā kodolspēkstacijās gadu gaitā ir labi reklamēti negadījumi un bailes, daudzi cilvēki joprojām ir aizraujoši enerģijas avota, taču zinātniskā vienprātība atbalsta turpmāku attīstību šajā jomā, koncentrējoties uz drošība.