ตัวอย่างแหล่งพลังงาน

พลังงานคืออะไรและมาจากไหน? ในภาษาในชีวิตประจำวัน พลังงานเป็นสิ่งที่กำหนดไม่ได้แต่เป็นที่ต้องการ ซึ่งช่วยให้คุณทำสิ่งต่างๆ เช่น ออกกำลังกาย ทำงานที่ได้รับมอบหมายในชั้นเรียน และทำงานของคุณ ในวิชาฟิสิกส์ มันคือแรงคูณด้วยระยะทาง และแสดงในหน่วยเดียวกับงานและความร้อน ในทางปฏิบัติ เป็นสิ่งที่สังคมมนุษย์ยึดถือในเรื่องความอบอุ่น แสง การคมนาคมขนส่ง การผลิต และกระบวนการอื่น ๆ ที่แยกผู้คนในปัจจุบันออกจากผู้ที่อาศัยอยู่ในยุคก่อนประวัติศาสตร์และยุคต้นของประวัติศาสตร์ ครั้ง

ทุกวันนี้ พลังงานยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แล้วอะไรล่ะ? – ต้องขอบคุณปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นหลัก การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งส่วนใหญ่เป็นถ่านหิน ได้รับการยอมรับอย่างมั่นคงในฐานะผู้มีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อนที่เกิดจากมนุษย์อันเนื่องมาจากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO)₂) ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ แต่โลกจำเป็นต้องผลิตพลังงานจำนวนมากเพื่อรักษามาตรฐานการครองชีพส่วนบุคคลและเชิงพาณิชย์ที่ทันสมัย โชคดีสำหรับสุขภาพของสิ่งแวดล้อม กำลังสำรวจแหล่งพลังงานอื่นๆ ด้วย พลังที่เพิ่มขึ้นในขณะที่โลกได้รับผลกระทบมากขึ้นเรื่อย ๆ จากการทำลายล้างของสภาพอากาศ เปลี่ยน

โดยทั่วไป การผลิตพลังงานมาจากสอง ประถม แหล่งที่มา; เหล่านี้เป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลและพลังงานสะอาด รอง แหล่งมาจากแหล่งปฐมภูมิ ตัวอย่างหนึ่งคือไฟฟ้า ในสหรัฐอเมริกา การใช้พลังงานมักจะกำหนดเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมงหรือกิโลวัตต์ชั่วโมง หน่วยนี้มีค่าเท่ากับ 3.6 ล้านจูล โดยที่จูลหรือนิวตันเมตรเป็นหน่วยมาตรฐานของพลังงานในวิชาฟิสิกส์ หน่วยทั่วไปอื่น ๆ ได้แก่ erg หน่วยความร้อนอังกฤษและแคลอรี่ (เรื่องไม่สำคัญ: "แคลอรี่" ที่คุณเห็นบนฉลากโภชนาการจริงๆ แล้วเป็นกิโลแคลอรี หรือ 1,000 แคลอรี่ "ของจริง")

คำว่า "พลังงานสะอาด" และ "พลังงานหมุนเวียน" มักใช้แทนกันได้ สิ่งนี้ไม่ถูกต้องอย่างเคร่งครัด เพราะอย่างที่คุณเห็น ในขณะที่พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานสะอาดรูปแบบหนึ่ง ไม่ว่าจะจัดประเภทเป็นพลังงานหมุนเวียนได้หรือไม่นั้นยังคงเป็นคำถาม ไม่ว่าจะเป็นพลังงานสะอาด พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานความร้อนใต้พิภพ และพลังงานชีวภาพ

รายการทรัพยากรหมุนเวียนที่มีความหมายสำหรับการผลิตพลังงานในศตวรรษที่ 21 จะรวมถึง ชีวมวล (เช่น เศษไม้และเศษไม้ ขยะมูลฝอยชุมชน ก๊าซจากหลุมฝังกลบและก๊าซชีวภาพ เอทานอลและ ไบโอดีเซล); ไฟฟ้าพลังน้ำหรือพลังน้ำ พลังงานความร้อนใต้พิภพซึ่งมาจากส่วนลึกภายในโลก และพลังงานลมและแสงอาทิตย์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "หมุนเวียนได้" เพราะเกิดขึ้นจากอุปทานในทางทฤษฎีที่ไม่รู้จักหมดสิ้น นั่นคือในขณะที่คาดว่าโลกจะคืนผลผลิตก๊าซธรรมชาติหนึ่งออนซ์และถ่านหินหนึ่งออนซ์สุดท้ายในหนึ่งออนซ์ ความคิดของแสงแดด ลม และแม่น้ำที่หายไปโดยสิ้นเชิง - อย่างน้อยก็มีความหวัง! - ไร้สาระ

จนถึงกลางปี ​​ค.ศ. 1800 อเมริกาได้รับพลังงานที่จำเป็นจากการเผาฟืน เนื่องจากประชากรสหรัฐค่อนข้างต่ำ และพลังงานส่วนใหญ่นี้มีไว้เพื่อให้ความร้อน แสง และ การทำอาหารด้วยเครื่องจักรเช่นรถยนต์และเครื่องปรับอากาศยังห่างไกลไม้ก็เพียงพอที่จะทำ งาน. ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1800 จนถึงต้นศตวรรษที่ 21 เชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ) เป็นแหล่งพลังงานของประเทศ จนถึงปี 1990 พลังงานหมุนเวียนหลัก ซึ่งเป็นคำที่เป็นทฤษฎีมากกว่าของจริงจนถึงทศวรรษที่ผ่านมา คือพลังน้ำและชีวมวลที่เป็นของแข็ง ทุกวันนี้ เชื้อเพลิงชีวภาพ พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลมล้วนมีบทบาทอย่างจริงจังและเติบโตขึ้นเรื่อยๆ

ในปี 2560 พลังงานหมุนเวียนให้พลังงานประมาณหนึ่งในเก้าของการใช้พลังงานทั้งหมดของสหรัฐอเมริกา ร้อยละ 57 ของการบริโภคอยู่ในรูปของพลังงานไฟฟ้า และประมาณหนึ่งในหกเกิดจากพลังงานหมุนเวียน

พลังงานหมุนเวียนมีความสำคัญต่อการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เนื่องจากช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ในขณะที่ถ่านหิน ก๊าซ และปิโตรเลียมรวมกันเป็นแชมป์ด้านพลังงานระดับโลกที่ไม่มีใครโต้แย้งมาช้านาน แต่การบริโภคเชื้อเพลิงชีวภาพ และพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ ที่ไม่ใช้ไฟฟ้าพลังน้ำนั้นสูงเป็นสองเท่าในปี 2560 เมื่อเทียบกับช่วงเริ่มต้นของวันที่ 21 ศตวรรษ. แนวโน้มนี้ได้รับแรงกระตุ้นจากการรวมกันของการดำเนินการด้านกฎระเบียบอย่างเป็นทางการและสิ่งจูงใจทางการเงินสำหรับบริษัทต่างๆ ในการพัฒนาพลังงานหมุนเวียน แนวโน้มของการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพที่ไม่ใช่พลังน้ำที่เพิ่มขึ้นนี้คาดว่าจะดำเนินต่อไปจนถึงปี 2050

ถึงแม้ว่าบางสิ่งบางอย่างจะไม่ใช่บุคคลธรรมดาในโลกพลังงานในปัจจุบัน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และปิโตรเลียมยังคงเป็นแหล่งพลังงานชั้นนำในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก ณ ปี 2018 การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 75 เปอร์เซ็นต์ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20

เชื้อเพลิงฟอสซิลก่อตัวขึ้นเมื่อพืชและสัตว์ยุคก่อนประวัติศาสตร์เสียชีวิต และถูกฝังและบดขยี้ใต้ชั้นหินเป็นเวลาหลายล้านปี ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการบีบอัดทางกล เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ เหล่านี้จึงเกิดขึ้นตามสถานการณ์ในท้องถิ่น เช่น มีธาตุคาร์บอนอะไรบ้าง ฝังไว้นานแค่ไหน อุณหภูมิและความดันอยู่ที่เท่าไร เวลา. อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลเจาะ (น้ำมันและก๊าซ) หรือเหมือง (ถ่านหิน) สำหรับแหล่งพลังงานเหล่านี้แล้วเผาเพื่อผลิต ไฟฟ้าหรือดัดแปลงเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อน (เช่น น้ำมันเตา) หรือการขนส่ง (เช่น น้ำมันเบนซิน)

ชีวมวลหมายถึงสิ่งมีชีวิตก่อนหน้านี้ กล่าวคือ พืชและสัตว์ แหล่งพลังงานชีวมวล ได้แก่ ของเสียจากการแปรรูปไม้ ซึ่งสามารถนำไปเผาให้ร้อนในอาคาร ผลิตความร้อนในกระบวนการในอุตสาหกรรม และผลิตไฟฟ้า วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรซึ่งสามารถเผาเป็นเชื้อเพลิงหรือเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพเหลว ขยะบางส่วนที่สามารถนำไปเผาเพื่อผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าหรือแปลงเป็นก๊าซชีวภาพในหลุมฝังกลบ และแม้กระทั่งมูลสัตว์และน้ำเสียที่สามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซชีวภาพได้

เห็นได้ชัดว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์ ไม่นานมานี้ ผู้คนได้พัฒนาความสามารถในการควบคุมพลังงานนี้และนำไปใช้งานสมัยใหม่ต่างๆ ปัจจุบันระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้เพื่อให้น้ำร้อนสำหรับใช้ในบ้าน อาคาร และอ่างน้ำวน อบอุ่นภายในบ้าน เพิง และโรงเรือน; และทำให้ของเหลวร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่สูงมากที่จำเป็นสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ใช้ในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้า โฟโตโวลตาอิกหรือ PV เซลล์แปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้า สิ่งเหล่านี้บางส่วนสามารถจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น เครื่องคิดเลขและนาฬิกา ในขณะที่เซลล์ PV ขนาดใหญ่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอสำหรับบ้านทั่วไป โรงไฟฟ้าเหล่านี้บางแห่งมีแผงเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมากครอบคลุมพื้นที่หลายเอเคอร์ และมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับความต้องการไฟฟ้าในบ้านหลายพันหลัง

ในช่วงเวลากลางวัน อากาศเหนือพื้นดินจะร้อนเร็วกว่าอากาศที่อยู่เหนือน้ำ อากาศบนบกจะขยายตัวและสูงขึ้นเมื่อมันร้อนขึ้น และอากาศที่เย็นกว่าและหนักกว่าจะไหลเข้ามาแทนที่ ทำให้เกิดลม ตอนกลางคืนลมจะกลับทิศ ในทำนองเดียวกัน ลมในบรรยากาศที่โคจรรอบโลกเกิดขึ้นเพราะพื้นดินใกล้เส้นศูนย์สูตรนั้นอบอุ่นกว่าแผ่นดินใกล้ขั้วโลก พลังงานลมที่กังหันลมจับได้ (มักเป็นพลังงานลมขนาดใหญ่) ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตไฟฟ้า

พลังงานนิวเคลียร์เป็นตัวอย่างของพลังงานที่ "สะอาด" และบางแหล่งพิจารณาว่าสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ก็มีข้อโต้แย้งอย่างมากในสิทธิของตนเอง เนื่องจากการจัดหายูเรเนียมทั่วโลก ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีอย่างจำกัด พลังงานนิวเคลียร์จึงมักถูกรวมเข้าเป็นก้อนด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลและจัดอยู่ในประเภทที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ไม่ว่าในกรณีใด พลังงานนิวเคลียร์ให้พลังงาน 20 เปอร์เซ็นต์ในสหรัฐอเมริกา ณ ปี 2018 ซึ่งมีการใช้งานมานานกว่า 60 ปี เนื่องจากบทบาทของพวกเขาในการช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทางอ้อม "โรงงานนิวเคลียร์" ยังคงเป็นแกนนำในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ เนื่องจากอุบัติเหตุที่ได้รับการเผยแพร่เป็นอย่างดีและความหวาดกลัวในช่วงหลายปีที่ผ่านมาที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ผู้คนจำนวนมากยังคงขี้อาย ของแหล่งพลังงานนี้ แต่ความเห็นพ้องต้องกันทางวิทยาศาสตร์สนับสนุนการพัฒนาในด้านนี้ต่อไปโดยมุ่งเน้นที่ ความปลอดภัย