Обговорення переваг та недоліків людської енергії та енергії часто обертаються в основному навколо проблем, пов'язаних із забрудненням, безпекою працівників, енергоефективністю, обсягом світового постачання. Більша частина енергії, необхідної для підтримання темпу сучасного глобального життя, походить від джерел, що дають небажані відходи або іншим чином створюють небажані ситуації.
Більше ніж усе інше, довгострокові та короткострокові наслідки для навколишнього середовища обертаються навколоантропогенні (спричинені людиною) зміни клімату, крім забруднення в традиційному розумінні (наприклад, видимий дим від електростанцій, що працюють на вугіллі, або стічні води від різних видів промислової діяльності).
Це пояснюється тим, що при спалюванні викопного палива додається СО2 (вуглекислий газ) та інші "парникові гази" в атмосферу Землі, що призводить до додаткового захоплення тепла поблизу поверхні планети.
Енергія та робота
Плюси та мінуси людської сили зосереджені на інших факторах, крім забруднення. Кількість корисної роботи, яку можна виконати за допомогою даного процесу стосовно вкладеної енергії, називається механічна ефективність (енергія, поділена на енергію, виражену у відсотках), також має значення.
Недоліки людської сили часто полягають просто в тому, що люди самі по собі можуть виконувати роботу набагато менш ефективно і набагато коротший проміжок часу, ніж може бути виконана робота, що працює на машині.
Енергіяу фізиці має одиниці відстані, помножені на силу (добуток маси і швидкості зміни швидкості або прискорення). Цей пристрій являє собою ньютонометр, який зазвичай використовується для роботи, а також його називають джоулем.
Цей агрегат виготовляється з використанням інших комбінацій одиниць; наприклад, лінійну кінетичну енергію (KE) отримують із формули (1/2) mv2,, тоді як потенційна енергія має вигляд mgh, де m = маса, g = прискорення під дією сили тяжіння (9,8 м / с2 на Землі) і h = висота над землею або якоюсь іншою точкою відліку нуля).
Приклади людської сили
Потужністьу фізиці - це просто енергія за одиницю часу, або швидкість роботи в системі, в якій енергія використовується механічно. Прості приклади людської сили включають біг на пагорб або підняття тягарів; чим більше енергії за одиницю часу, тим більша вихідна потужність вона присутня.
Якщо ви піднімаєтеся по даній сходовій майданчику за 10 секунд, ваша потенційна енергія змінюється на таку ж величину, як якщо ви піднімаєтесь сходами за 5 секунд або 15 секунд. Але ваша сила залежить від того, скільки часу вам потрібно для досягнення вершини, і в кожному випадку ви виконували однакову кількість фізичної роботи.
Види енергії
Кінетичнаіпотенційна енергіяскладати предметмеханічна енергія.Об'єкти також мають так звану внутрішню енергію, яка пов'язана головним чином із швидким коливальним рухом крихітних складових частинок речовини на молекулярному рівні.
Енергія надходить і в низку інших форм: хімічна енергія(зберігаються в зв'язках молекул),електрична енергія(в результаті поділу зарядів та електричного поля) ітепло, який у більшості систем важко використовувати для роботи, а натомість здебільшого "розсіюється".
Отримання енергії від енергії означає спалювання палива (нафта, природний газ, вугілля; деякі біопалива), використовуючи кінетичну енергію води, що тече, або вітру (гідроенергія або енергія вітру) або атоми, що “розщеплюються” (ядерна енергія).
Механічне накопичення енергії
Хоча на Землі є багато доступного палива для виробництва енергії (переважно електроенергії), зберігання енергії є значним викликом.Батареїв даний час не може забезпечити навіть незначну частину енергії, необхідної для утримання виробництв, комунікаційних мереж та глобального транспорту у всьому світі протягом дуже довгого часу.
У деяких районах, що мають сприятливу географію, можна утримувати резервуар води вище, ніж електростанція, і використовувати при цьому гравітаційну потенційну енергію резервуар для вироблення гідроенергії в короткостроковій перспективі, дозволяючи їй перетікати з вищих до нижніх областей і в процесі роботи турбін генераторів електроенергії. Однак, як ви можете собі уявити, цей запобіжний захід не діяв би дуже довго у високонаселеному районі.
Майбутнє зберігання енергії
Однією з критик, віднесених до відновлюваних джерел енергії, зокрема сонячної та вітрової енергетики, є їх ненадійність внаслідок їхнього природного характеру; бувають спокійні дні або періоди, як і похмурі дні.
Завдяки міжнародному імперативу продовжувати виробляти енергію, намагаючись зменшити шкоду навколишньому середовищу, група дослідників в Массачусетському технологічному інституті поблизу Бостона, штат Массачусетс, розпочала роботу 2018 року, спрямовану на збереження ефективної кількості сонячної енергії потужність.
Група запропонувала використовувати резервуари з розплавленим кремнієм для зберігання цього виду енергії та виділення її на вимогу, і передбачали, що врешті-решт їх концептуальний дизайн може створити продукт, що значно перевершує сучасну галузь стандарт,літій-іонні батареї.