Приклади джерел енергії

Що таке енергія і звідки вона береться? У повсякденній мові енергія - це якась невизначена, але бажана якість, яка дозволяє робити такі речі, як вправи, виконувати завдання в класі та виконувати свою роботу. У фізиці це сила, помножена на відстань, і вона виражається в тих же одиницях, що і робота та тепло. На практиці це те, на що людські суспільства покладаються на тепло, світло, транспорт, виробництво та інші процеси, що відокремлюють людей сьогодні від тих, хто жив у доісторичну та ранню історичну перспективу разів.

У наші дні енергія також суперечлива - що ні? - завдяки переважно проблемі зміни клімату. Спалювання викопного палива, головним чином вугілля, міцно зарекомендувало себе як провідний фактор глобального потепління, спричиненого людиною, завдяки вуглекислому газу (CO₂), що викидаються в атмосферу в процесі горіння. Але світ повинен виробляти багато енергії для підтримки сучасних особистих та комерційних стандартів життя. На щастя для здоров'я навколишнього середовища, інші джерела енергії досліджуються зростає сила, оскільки планета невблаганно дедалі більше піддається впливу шкідливих явищ клімату змінити.

Як правило, виробництво енергії відбувається з двох первинний джерела; це викопне паливо та чиста енергія. Вторинні джерела походять з першоджерел; одним із прикладів є електрика. У США споживання енергії зазвичай дається в кіловат-годинах або кВт-год. Ця одиниця дорівнює 3,6 мільйона джоулів, при цьому джоуль або ньютонометр є стандартною одиницею енергії у фізиці. Інші загальні одиниці - це ерг, британська теплова одиниця та калорії. (Дрібниці: "Калорія", яку ви бачите на етикетках продуктів харчування, насправді є кілокалорією, або 1000 "справжніми" калоріями.)

Терміни "чиста енергія" та "відновлювана енергія" часто використовуються як взаємозамінні. Це не є суто точним, оскільки, як ви побачите, ядерна енергетика є одним із видів чистої енергії, чи можна її класифікувати як відновлювану, залишається сумнівом. Незважаючи на це, форми чистої енергії включають, поряд з атомною енергією, сонячну енергію, енергію вітру, гідроенергію, геотермальну енергію та біоенергію.

Значний перелік відновлюваних ресурсів для виробництва енергії у 21 столітті міг би включати біомаса (наприклад, деревина та деревні відходи, тверді побутові відходи, звалищний газ та біогаз, етанол та біодизель); гідроенергетика, або водна енергія; геотермальна енергія, яка надходить глибоко всередину Землі; і вітрової та сонячної енергії. Вони називаються "відновлюваними", оскільки вони виникають із запасу, який теоретично невичерпний. Тобто, хоча, як очікується, Земля одного дня дасть останню унцію природного газу і остаточну унцію вугілля, ідея сонячного світла, вітру та річок зникає взагалі - принаймні, сподіваємось! - безглуздо.

До середини 1800-х років Америка отримувала енергію, необхідну їй від спалення деревини. Оскільки населення США було порівняно низьким, і більша частина цієї енергії була призначена для опалення, освітлення та для приготування їжі, з такими машинами, як машини та кондиціонери, ще далеко, деревини було достатньо, щоб це зробити робота. З кінця 1800-х до початку 21 століття викопне паливо (вугілля, нафта та природний газ) служили джерелом енергії в країні. До 1990-х років основними відновлюваними джерелами - терміном, який до останніх десятиліть був більш теоретичним, ніж реальним - були гідроенергетика та тверда біомаса; сьогодні біопаливо, сонячна енергія та енергія вітру відіграють серйозну і постійно зростаючу роль.

У 2017 році відновлювані джерела енергії забезпечували приблизно дев'яту частину загального використання енергії в США. 57 відсотків споживання було у формі електроенергії, а приблизно шоста частина вироблялася з відновлюваних джерел енергії.

Поновлювані джерела енергії важливі для зменшення викидів парникових газів, оскільки зменшують залежність від викопного палива. Тоді як вугілля, газ та нафта разом є давнім незаперечним світовим чемпіоном з енергетики, споживанням біопалива та інших негідроелектричних відновлюваних джерел у 2017 році було більш ніж удвічі вищим, ніж на початку 21-го століття. Ця тенденція була стимульована поєднанням офіційних регуляторних дій та фінансових стимулів для компаній щодо розвитку відновлюваних джерел енергії. Очікується, що ця тенденція збільшення використання негідроенергетичного біопалива триватиме до 2050 року.

Хоча сьогодні в енергетичному світі є чимось персоною нон-грата, нафта, природний газ та нафта залишаються провідними джерелами енергії в США та в усьому світі станом на 2018 рік. Спалення цих видів палива відповідає за 75 відсотків викидів вуглекислого газу з кінця 20 століття.

Викопне паливо утворювалось, коли доісторичні рослини та тварини гинули і протягом мільйонів років були поховані та подрібнені під шарами гірських порід. В основному в результаті механічного стиснення різні види цих видів палива утворюються залежно від місцевих обставин, таких як яка вуглевмісна речовина була присутня, як довго вона була похована і якими були температура і тиск час. Промисловість викопного палива бурить (нафта і газ) або шахту (вугілля) для цих джерел енергії, а потім спалює їх для отримання електроенергії або модифікуйте їх для використання як паливо для цілей опалення (наприклад, пічне масло) або транспортування (наприклад, бензин).

Біомаса відноситься до раніше живої речовини, тобто рослин і тварин. Джерела енергії біомаси включають відходи деревообробки, які можна спалювати для обігріву будівель, виробництва технологічного тепла в промисловості та виробництва електроенергії; сільськогосподарські відходи, які можна спалити як паливо або перетворити на рідке біопаливо; трохи сміття, яке можна спалити для отримання електроенергії на електростанціях або перетворити на біогаз на звалищах; і навіть гній і стічні води, які можна перетворити на біогаз.

Сонце, очевидно, було джерелом енергії для всього живого за всю історію людства. Зовсім недавно люди виробили здатність використовувати цю енергію та застосовувати її для різних сучасних потреб. Системи сонячної теплової енергії сьогодні використовуються для нагрівання води для використання в будинках, будинках та джакузі; прогріти внутрішню частину будинків, сараїв та теплиць; і нагрівати рідини до дуже високих температур, необхідних на сонячних електростанціях.

Сонячні фотоелектричні системи використовуються для перетворення сонячного світла в електрику. Фотоелектричні, або PV, клітини перетворюють сонячне світло в електрику. Деякі з них можуть живити невеликі пристрої, такі як калькулятори та годинники, тоді як великі масиви фотоелементів можуть виробляти достатньо електроенергії для типового будинку. Деякі з цих електростанцій мають масивні фотоелектричні батареї площею в кілька гектарів, і вони є достатньо великими для обслуговування потреб у електроенергії у тисячах будинків.

У світлий час доби повітря над землею нагрівається швидше, ніж повітря над водою. Повітря над землею розширюється і піднімається в міру нагрівання, і чим важче, тим прохолодніше повітря надходить на його місце, створюючи вітер. Вночі вітри зворотного напрямку. Подібним чином створюються атмосферні вітри, які обводять Землю, оскільки земля біля екватора тепліша, ніж земля біля полюсів. Потужність вітру, зафіксована вітряками (часто у великих масивах), використовується в основному для виробництва електроенергії

Ядерна енергетика є прикладом енергії, яка є "чистою" і яку деякі джерела вважають відновлюваною, проте вона сама по собі є суперечливою. Оскільки світові поставки урану, матеріалу, що використовується на атомних електростанціях, є обмеженими, ядерна енергетика, як правило, поєднується з викопним паливом і класифікується як невідновлювана.

У будь-якому випадку, ядерна енергетика забезпечувала 20 відсотків енергії в США станом на 2018 рік, використовуючи більше 60 років. Через свою роль у непрямому сприянні зменшенню викидів вуглецю, "атомні електростанції" залишаються опорою як у США, так і за кордоном. Через добре розрекламовані аварії та страхи протягом багатьох років на атомних електростанціях багато людей залишаються скупими цього джерела енергії, але науковий консенсус сприяє подальшому розвитку в цій галузі з акцентом на безпека.