Príklady zdrojov energie

Čo je to energia a odkiaľ pochádza? V každodennom jazyku je energia nejakou nedefinovateľnou, ale žiaducou kvalitou, ktorá vám umožňuje robiť napríklad cvičenia, plniť úlohy a robiť svoju prácu. Vo fyzike je to sila vynásobená vzdialenosťou a je vyjadrená v rovnakých jednotkách ako práca a teplo. Z praktického hľadiska je to to, na čo sa ľudské spoločnosti spoliehajú pri teple, svetle, doprave, výrobe a ďalšie procesy, ktoré dnes oddeľujú ľudí od tých, ktorí žili v prehistorickej a rannej dobe krát.

V dnešnej dobe je energia tiež kontroverzná - čo nie? - najmä vďaka problematike zmeny podnebia. Spaľovanie fosílnych palív, najmä uhlia, sa pevne etablovalo ako hlavný prispievateľ k globálnemu otepľovaniu spôsobenému človekom v dôsledku oxidu uhličitého (CO₂) uvoľňované do atmosféry počas spaľovacieho procesu. Svet však musí produkovať veľké množstvo energie na udržanie modernej osobnej a obchodnej životnej úrovne. Našťastie pre zdravie životného prostredia sa skúmajú ďalšie zdroje energie zvyšujúca sa energia, pretože planéta sa neúprosne stáva čoraz viac ovplyvňovaná pustošením podnebia zmeniť.

Výroba energie vo všeobecnosti pochádza z dvoch zdrojov primárny zdroje; sú to fosílne palivá a čistá energia. Sekundárne zdroje pochádzajú z primárnych zdrojov; jedným príkladom je elektrina. V USA sa spotreba energie zvyčajne udáva v kilowatthodinách alebo kWh. Táto jednotka sa rovná 3,6 milióna joulov, pričom joule alebo newtonmetr je štandardná jednotka energie vo fyzike. Ďalšími bežnými jednotkami sú erg, britská tepelná jednotka a kalórie. (Drobnosti: „Kalória“, ktorú vidíte na výživových štítkoch, je v skutočnosti kilokalória alebo 1 000 „skutočných“ kalórií.)

Pojmy „čistá energia“ a „obnoviteľná energia“ sa často používajú zameniteľné. To nie je úplne presné, pretože, ako uvidíte, jadrová energia je formou čistej energie, je otázne, či ju možno klasifikovať ako obnoviteľnú. Bez ohľadu na to formy čistej energie zahŕňajú - spolu s jadrovou energiou - slnečnú energiu, veternú energiu, vodnú energiu, geotermálnu energiu a bioenergiu.

Zahŕňa zmysluplný zoznam obnoviteľných zdrojov energie na výrobu energie v 21. storočí biomasa (napr. drevo a drevný odpad, tuhý komunálny odpad, skládkový plyn a bioplyn, etanol a bionafta); vodná energia alebo vodná energia; geotermálna energia, ktorá pochádza z hĺbky Zeme; a veterná a solárna energia. Nazývajú sa „obnoviteľné“, pretože pochádzajú z ponuky, ktorá je teoreticky nevyčerpateľná. To znamená, že zatiaľ čo sa očakáva, že Zem jedného dňa vynesie svoju poslednú uncu zemného plynu a svoju poslednú uncu uhlia, predstava slnečného žiarenia, vetra a riek, ktoré miznú úplne, je - aspoň dúfame! - nezmyselný.

Až do polovice 18. rokov 20. storočia Amerika získavala potrebnú energiu zo spaľovania dreva. Pretože populácia v USA bola porovnateľne nízka a väčšina tejto energie bola na vykurovanie, svetlo a varenie, so strojmi, ako sú autá a klimatizácia, ešte stále ďaleko, stačilo na to drevo zamestnanie. Od konca 19. storočia do začiatku 21. storočia slúžili fosílne palivá (uhlie, ropa a zemný plyn) ako zdroj energie v krajine. Do 90. rokov boli hlavnými obnoviteľnými zdrojmi - termín, ktorý bol do posledných desaťročí viac teoretický ako skutočný - vodná energia a tuhá biomasa; biopalivá, solárna energia a veterná energia dnes hrajú vážne a stále rastúce úlohy.

V roku 2017 obnoviteľná energia poskytovala asi jednu devatinu celkového energetického využitia v USA. 57 percent spotreby bolo vo forme elektrickej energie a asi šestina bola vyrobená z obnoviteľných zdrojov.

Obnoviteľná energia je dôležitá pre znižovanie emisií skleníkových plynov, pretože znižuje závislosť od fosílnych palív. Zatiaľ čo uhlie, plyn a ropa sú spolu dlhoročným nespochybniteľným svetovým energetickým šampiónom, spotrebou biopalív a iné nehydroelektrické obnoviteľné zdroje boli v roku 2017 viac ako dvojnásobne vyššie ako na začiatku 21. storočia storočia. Tento trend bol podnietený kombináciou formálnych regulačných opatrení a finančných stimulov pre spoločnosti, aby vyvíjali obnoviteľné zdroje energie. Očakáva sa, že tento trend zvyšovania využívania iných ako vodných biopalív bude pokračovať až do roku 2050.

Aj keď je v dnešnom energetickom svete niečo ako persona non grata, ropa, zemný plyn a ropa zostali od roku 2018 hlavnými zdrojmi energie v USA a na celom svete. Spaľovanie týchto palív je zodpovedné za 75 percent emisií oxidu uhličitého od konca 20. storočia.

Fosílne palivá vznikali vtedy, keď zahynuli prehistorické rastliny a zvieratá a v priebehu miliónov rokov boli pochovávané a drvené pod vrstvami hornín. Hlavne v dôsledku mechanického stlačenia sa vytvorili rôzne druhy týchto palív v závislosti od miestnych okolností, ako napr čo bola látka obsahujúca uhlík, ako dlho bola pochovaná a aké boli teplotné a tlakové pomery na čas. Priemysel fosílnych palív ťaží (ropa a plyn) alebo ťaží (uhlie) tieto zdroje energie a potom ich spaľuje na výrobu elektrinu alebo ich upraviť na použitie ako palivo na vykurovacie účely (napr. naftový olej) alebo na dopravu (napr. benzín).

Biomasa označuje predtým živú hmotu, teda rastliny a zvieratá. Medzi zdroje energie z biomasy patria odpady zo spracovania dreva, ktoré sa dajú spaľovať na vykurovanie budov, výrobu priemyselného tepla v priemysle a výrobu elektriny; poľnohospodárske odpadové materiály, ktoré sa dajú spaľovať ako palivo alebo konvertovať na tekuté biopalivá; nejaké odpadky, ktoré sa môžu spaľovať na výrobu elektriny v elektrárňach alebo sa môžu prevádzať na bioplyn na skládkach; a dokonca aj hnoj a odpadové vody, ktoré sa dajú premeniť na bioplyn.

Slnko bolo zjavne zdrojom energie pre všetko živé v celej histórii ľudstva. V poslednej dobe si ľudia vyvinuli schopnosť využívať túto energiu a využívať ju na rôzne moderné účely. Solárne tepelné systémy sa dnes používajú na ohrev vody na použitie v domácnostiach, budovách a vírivkách; ohriať vnútro domov, kôlní a skleníkov; a ohrievajte kvapaliny na veľmi vysoké teploty požadované v solárnych elektrárňach.

Solárne fotovoltaické systémy sa používajú na premenu slnečného žiarenia na elektrinu. Fotovoltaické alebo FV články menia slnečné svetlo na elektrinu. Niektoré z nich môžu napájať malé zariadenia, ako sú kalkulačky a hodinky, zatiaľ čo veľké sústavy FV článkov môžu produkovať dostatok elektriny pre typický dom. Niektoré z týchto elektrární majú masívne sústavy FV článkov s rozlohou niekoľko hektárov a sú dostatočne veľké na to, aby uspokojili potreby elektriny v tisícoch domov.

Počas denného svetla sa vzduch nad pevninou ohrieva rýchlejšie ako vzduch nad vodou. Vzduch nad pevninou sa pri zahrievaní rozširuje a stúpa. Na jeho miesto prúdi ťažší a chladnejší vzduch, ktorý vytvára vietor. V noci vietor v opačnom smere. Podobne sa vytvárajú atmosférické vetry, ktoré obiehajú okolo Zeme, pretože zem blízko rovníka je teplejšia ako zem blízko pólov. Veterná energia zachytávaná veternými mlynmi (často vo veľkých poliach) sa využíva hlavne na výrobu elektriny

Jadrová energia je príkladom energie, ktorá je „čistá“ a niektorými zdrojmi sa považuje za obnoviteľnú, avšak je sama o sebe veľmi kontroverzná. Pretože celosvetová dodávka uránu, materiálu používaného v jadrových elektrárňach, je obmedzená, jadrová energia je zvyčajne spojená s fosílnymi palivami a je klasifikovaná ako neobnoviteľná.

V každom prípade jadrová energia poskytovala od roku 2018 v USA 20 percent energie v USA, ktorá sa využívala viac ako 60 rokov. Vďaka svojej úlohe nepriamo prispievať k znižovaniu uhlíkových emisií sú „atómové elektrárne“ základňou v USA aj v zahraničí. Kvôli dobre medializovaným nehodám a postrašeniam v priebehu rokov v jadrových elektrárňach zostáva veľa ľudí biednych tohto zdroja energie, ale vedecký konsenzus uprednostňuje ďalší rozvoj v tejto oblasti so zameraním na bezpečnosť.