Exempel på energikällor

Vad är energi och varifrån kommer den? I vardagsspråket är energi någon odefinierbar men önskvärd kvalitet som gör att du kan göra saker som att träna, slutföra klassuppgifter och göra ditt jobb. I fysik är det en kraft multiplicerad med ett avstånd, och den uttrycks i samma enheter som arbete och värme. I praktiken är det vad mänskliga samhällen litar på för värme, ljus, transport, tillverkning och andra processer som skiljer människor idag från dem som levde i förhistoriska och tidiga historiska gånger.

Dessa dagar är energi också kontroversiellt - vad är det inte? - tack vare främst klimatfrågan. Förbränningen av fossila bränslen, främst kol, har etablerats som en ledande bidragsgivare till den mänskliga orsaken till global uppvärmning på grund av koldioxiden (CO₂) släpps ut i atmosfären under förbränningsprocessen. Men världen behöver producera mycket energi för att upprätthålla modern personlig och kommersiell levnadsstandard. Lyckligtvis för miljöns hälsa undersöks andra energikällor med ökande kraft när planeten oundvikligen påverkas mer och mer av klimatets härjningar förändra.

Generellt kommer energiproduktionen från två primär källor; dessa är fossila bränslen och ren energi. Sekundär källor kommer från primära källor; ett exempel är el. I USA ges vanligtvis energiförbrukning i kilowattimmar eller kWh. Denna enhet är lika med 3,6 miljoner joule, med joule, eller newton-mätaren, som standardenhet för energi i fysik. Andra vanliga enheter är erg, den brittiska termiska enheten och kalorin. (Trivia: Den "kalori" du ser på näringsetiketter är faktiskt en kilokalori eller 1000 "riktiga" kalorier.)

Termerna "ren energi" och "förnybar energi" används ofta omväxlande. Detta är inte strikt noggrant, eftersom kärnkraft är en form av ren energi, som du kommer att se, kan det ifrågasättas om den kan klassificeras som förnybar. Oavsett vilka former av ren energi ingår - tillsammans med kärnkraft - solenergi, vindkraft, vattenkraft, geotermisk energi och bioenergi.

En meningsfull lista över förnybara resurser för energiproduktion under 2000-talet skulle inkludera biomassa (t.ex. trä- och träavfall, kommunalt fast avfall, deponigas och biogas, etanol och biodiesel); vattenkraft eller vattenkraft; geotermisk energi, som kommer från djupt inne i jorden; och vind- och solenergi. Dessa kallas "förnybara" eftersom de härrör från en leverans som i teorin är outtömlig. Det vill säga, medan jorden förväntas ge en sista uns naturgas och dess sista uns kol, men tanken på solljus, vind och floder försvinner helt och hållet - man hoppas åtminstone! - meningslöst.

Fram till mitten av 1800-talet hämtade Amerika den energi de behövde från vedeldning. Eftersom den amerikanska befolkningen var relativt låg och det mesta av denna energi var för uppvärmning, ljus och matlagning, med maskiner som bilar och luftkonditioneringsapparater långt borta, räckte trä för att göra det jobb. Från slutet av 1800-talet till början av 2000-talet fungerade fossila bränslen (kol, olja och naturgas) som landets energikälla. Fram till 1990-talet var de viktigaste förnybara energikällorna - en term som var mer teoretisk än verklig fram till de senaste decennierna - vattenkraft och fast biomassa; idag spelar biobränslen, solenergi och vindenergi allvarliga och ständigt växande roller.

År 2017 tillhandahöll förnybar energi ungefär en nionde av det totala amerikanska energianvändningen. 57 procent av förbrukningen var i form av elkraft och ungefär en sjätte genererades från förnybara energikällor.

Förnybar energi är viktigt för att minska utsläppen av växthusgaser eftersom det minskar beroendet av fossila bränslen. Medan kol, gas och petroleum tillsammans är den länge obestridda världsomspännande energimästaren, förbrukningen av biodrivmedel och andra icke-vattenkraftsförnybara energikällor var mer än dubbelt så höga under 2017 som vid den 21: a århundrade. Denna trend främjades av en kombination av formella regleringsåtgärder och ekonomiska incitament för företag att utveckla förnybara energikällor. Denna trend med ökande användning av icke-hydro-biobränsle förväntas fortsätta fram till 2050.

Även om något av en persona non grata i energivärlden idag förblev olja, naturgas och petroleum de ledande energikällorna i USA och globalt från och med 2018. Förbränningen av dessa bränslen svarar för 75 procent av koldioxidutsläppen sedan slutet av 1900-talet.

Fossila bränslen bildades när förhistoriska växter och djur försvann och under en miljonårsperiod begravdes och krossades under stenlager. Främst som ett resultat av mekanisk kompression bildades olika typer av dessa bränslen beroende på lokala förhållanden, t.ex. vilket kolinnehållande material var närvarande, hur länge det begravdes och vilka temperatur- och tryckförhållanden var vid tid. Fossila bränsleindustrier borrar (olja och gas) eller gruvor (kol) efter dessa energikällor och bränner dem sedan för att producera el eller modifiera dem för användning som bränsle för uppvärmningsändamål (t.ex. ugnsolja) eller transport (t.ex. bensin).

Biomassa avser tidigare levande materia, det vill säga växter och djur. Biomassa energikällor inkluderar avfall från träbearbetning som kan brännas för att värma byggnader, producera processvärme i industrin och generera el; jordbruksavfallsmaterial som kan brännas som bränsle eller omvandlas till flytande biodrivmedel; en del avfall som kan brännas för att generera el i kraftverk eller omvandlas till biogas på deponier; och till och med gödsel och avlopp, som kan omvandlas till biogas.

Solen har uppenbarligen varit en energikälla för alla levande saker genom människans historia. På senare tid har människor utvecklat förmågan att utnyttja denna energi och använda den för olika moderna användningsområden. Solvärmeenergisystem används idag för att värma upp vatten för användning i hem, byggnader och bubbelpooler; värma insidan av bostäder, skjul och växthus; och värma upp vätskor till de mycket höga temperaturer som krävs i solkraftverk.

Solcellsanläggningar används för att omvandla solljus till el. Solceller, eller solceller, omvandlar solljus till elektricitet. Några av dessa kan driva små enheter som miniräknare och klockor, medan stora matriser av solceller kan producera tillräckligt med el för ett typiskt hus. Några av dessa kraftverk har massiva matriser av solceller som sträcker sig över flera tunnland, och dessa är tillräckligt stora för att tillgodose elbehovet i tusentals hem.

Under dagsljus värms luft över land snabbare än luft över vatten. Luft över land expanderar och stiger när den värms upp och tyngre, svalare luft strömmar in för att ta plats och skapa vind. På natten vänder vindarna riktning. På samma sätt skapas de atmosfäriska vindarna som cirklar runt jorden eftersom landet nära ekvatorn är varmare än landet nära polerna. Vindkraft, fångad av väderkvarnar (ofta i stora grupper) används främst för elproduktion

Kärnkraft är ett exempel på energi som är "ren" och anses vara förnybar av vissa källor, men ändå är den mycket kontroversiell i sig. Eftersom den globala leveransen av uran, det material som används i kärnkraftverk, är ändligt, klumpas kärnkraft vanligtvis in med fossila bränslen och klassificeras som icke-förnybar.

I vilket fall som helst gav kärnkraft 20 procent av energin i USA från och med 2018, efter att ha varit i bruk i över 60 år. På grund av sin roll i att indirekt hjälpa till att minska koldioxidutsläppen förblir "nuke-anläggningar" en grundpelare i USA såväl som utomlands. På grund av väl publicerade olyckor och skrämmer genom åren vid kärnkraftverk är många fortfarande otrevliga av denna energikälla, men det vetenskapliga samförståndet gynnar vidare utveckling inom detta område med fokus på säkerhet.