Примери извора енергије

Шта је енергија и одакле долази? У свакодневном језику, енергија је неки недефинисан, али пожељан квалитет који вам омогућава да радите ствари попут вежбања, обављате задатке у настави и радите свој посао. У физици је то сила помножена са растојањем и изражава се у истим јединицама као рад и топлота. У практичном смислу, то је оно на шта се људска друштва ослањају на топлину, светлост, транспорт, производњу и други процеси који данас одвајају људе од оних који су живели у праисторији и раном историјском пута.

Ових дана енергија је такође контроверзна - шта није? - захваљујући углавном питању климатских промена. Изгарање фосилних горива, углавном угља, чврсто је утврђено као водећи допринос глобалном загревању изазваном човеком захваљујући угљен-диоксиду (ЦО₂) испуштене у атмосферу током процеса сагоревања. Али свет треба да произведе велику количину енергије за одржавање савремених личних и комерцијалних животних стандарда. Срећом по здравље околине, истражују се и други извори енергије све јачи како планета неумољиво постаје све више и више погођена климатским разарањем промена.

Генерално, производња енергије долази из два разлога Примарна извори; то су фосилна горива и чиста енергија. Секундарни извори потичу из примарних извора; један пример је електрична енергија. У САД се потрошња енергије обично даје у киловат-сатима или кВх. Ова јединица је једнака 3,6 милиона џула, с тим што је џул или њутнометар стандардна јединица енергије у физици. Остале уобичајене јединице су ерг, британска термичка јединица и калорија. (Занимљивости: „Калорија“ коју видите на етикетама са хранљивим састојцима заправо је килокалорија или 1.000 „правих“ калорија.)

Изрази „чиста енергија“ и „обновљива енергија“ често се користе наизменично. Ово није стриктно тачно јер, као што ћете видети, иако је нуклеарна енергија облик чисте енергије, питање да ли се може класификовати као обновљива је питање. Без обзира на то, облици чисте енергије укључују - заједно са нуклеарном енергијом - соларну енергију, енергију ветра, хидроенергију, геотермалну енергију и биоенергију.

Садржала би значајну листу обновљивих извора за производњу енергије у 21. веку биомаса (нпр. дрво и дрвни отпад, чврсти комунални отпад, депонијски гас и биогас, етанол и биодизел); хидроенергија или водна снага; геотермална енергија која долази дубоко из Земље; и ветра и соларне енергије. Они се називају „обновљивим“, јер настају из залихе која је у теорији неисцрпна. Односно, док се очекује да ће Земља једног дана дати последњу унцу природног гаса и последњу унцу угља, идеја сунчеве светлости, ветра и река потпуно нестаје - барем се нада! - бесмислено.

Све до средине 1800-их, Америка је енергију која јој је била потребна црпила из сагоревања дрвета. Будући да је америчко становништво било релативно мало и већина ове енергије била је за грејање, светлост и кување, са машинама попут аутомобила и клима уређаја још увек је далеко, дрво је било довољно за то посао. Од краја 1800-их до почетка 21. века, фосилна горива (угаљ, нафта и природни гас) служила су као извор енергије у земљи. До 1990-их, главни обновљиви извори - појам који је до последњих деценија био више теоретски него стваран - били су хидроенергија и чврста биомаса; данас биогорива, соларна енергија и енергија ветра играју озбиљне и све веће улоге.

У 2017. години обновљива енергија обезбедила је око деветину укупног коришћења енергије у САД-у. 57 посто потрошње било је у облику електричне енергије, а отприлике једна шестина произведена је из обновљивих извора.

Обновљива енергија је важна за смањење емисије гасова са ефектом стаклене баште јер смањује зависност од фосилних горива. Док су угаљ, гас и нафта заједно дугогодишњи неприкосновени светски шампион у потрошњи биогорива и осталих нехидроенергетских обновљивих извора био је више него двоструко већи у 2017. години него што је био почетком 21. века. Овај тренд подстакнут је комбинацијом формалних регулаторних мера и финансијских подстицаја за компаније да развијају обновљиве изворе енергије. Очекује се да ће се овај тренд повећања употребе нехидро-биогорива наставити до 2050. године.

Иако су данас нешто од персона нон грата у енергетском свету, нафта, природни гас и нафта су од 2018. године остали водећи извори енергије у САД-у и глобално. Сагоревање ових горива одговорно је за 75 процената емисије угљен-диоксида од краја 20. века.

Фосилна горива настала су када су праисторијске биљке и животиње страдале и током милиона година биле закопаване и дробљене под слојевима камена. Углавном као резултат механичке компресије, различите врсте ових горива настале су у зависности од локалних околности, као нпр која је материја која садржи угљеник била присутна, колико дуго је сахрањена и какви су били услови температуре и притиска време. Индустрија фосилних горива врши бушење (нафта и гас) или рудник (угаљ) за ове изворе енергије, а затим их сагорева за производњу електричне енергије или их модификовати за употребу као гориво за грејање (нпр. уље за пећ) или за транспорт (нпр. бензин).

Биомаса се односи на раније живу материју, односно биљке и животиње. Извори енергије из биомасе укључују отпад од прераде дрвета, који се може спалити за загревање зграда, производњу процесне топлоте у индустрији и производњу електричне енергије; пољопривредни отпадни материјали, који се могу сагорети као гориво или претворити у течна биогорива; нешто смећа, које се може спалити за производњу електричне енергије у електранама или претворити у биогас на депонијама; па чак и стајњак и канализацију, који се могу претворити у биогас.

Сунце је очигледно било извор енергије за сва жива бића током људске историје. У новије време људи су развили способност да искористе ову енергију и примене је у разне савремене сврхе. Соларни системи топлотне енергије данас се користе за загревање воде за употребу у домовима, зградама и хидромасажним базенима; загрејте унутрашњост домова, шупа и стакленика; и загревају течности на врло високе температуре потребне у соларним електранама.

Соларни фотонапонски системи користе се за претварање сунчеве светлости у електричну енергију. Фотонапонске или ПВ ћелије претварају сунчеву светлост у електричну енергију. Неки од њих могу напајати мале уређаје попут калкулатора и сатова, док велики низ ПВ ћелија може произвести довољно електричне енергије за типичну кућу. Неке од ових електрана имају масиван низ фотонапонских ћелија које се простиру на више хектара, а довољне су да задовоље потребе за електричном енергијом у хиљадама домова.

Током дневног светла ваздух се изнад копна загрева брже од ваздуха изнад воде. Ваздух над копном шири се и подиже како се загрева, а све теже и хладније ваздух улази да заузме његово место стварајући ветар. Ноћу ветрови окрећу смер. Слично томе, атмосферски ветрови који круже око Земље настају јер је земљиште у близини екватора топлије од копна у близини полова. Снага ветра коју бележе ветрењаче (често у великим низовима) користи се углавном за производњу електричне енергије

Нуклеарна енергија је пример енергије која је „чиста“ и коју неки извори сматрају обновљивом, али је сама по себи врло контроверзна. Будући да је светска понуда уранијума, материјала који се користи у нуклеарним електранама, ограничена, нуклеарна енергија се обично комбинује са фосилним горивима и класификује као необновљива.

У сваком случају, нуклеарна енергија је пружала 20 одсто енергије у САД од 2018. године, у употреби више од 60 година. Због своје улоге у индиректном помагању смањењу емисије угљеника, „нуклеарне електране“ остају главни ослонац у САД-у, али и у иностранству. Због добро оглашених несрећа и страхова током година у нуклеарним електранама, многи људи остају мрзовољни овог извора енергије, али научни консензус фаворизује даљи развој у овој области са фокусом на сигурност.