Vsebina
- Viri energije
- Pojasnjena obnovljiva energija
- Energija iz fosilnih goriv
- Energija iz biomase
- Energija s sonca
- Energija iz vetra
- Jedrska energija
Kaj je energija in od kod prihaja? V vsakdanjem jeziku je energija nekaj nedosegljive, a zaželene kakovosti, ki vam omogoča, da delate stvari, kot so vadba, dokončate razredne naloge in opravljate svoje delo. V fiziki je njena sila pomnožena z razdaljo in je izražena v istih enotah kot delo in toplota. Praktično gledano je tisto, na kar se človeške družbe zanašajo s toploto, svetlobo, prevozom, proizvodnjo in drugimi procesi, ki ljudi danes ločujejo od tistih, ki so živeli v prazgodovini in zgodnjih zgodovinskih časih.
V teh dneh je tudi sporna energija - kaj ni? - predvsem zaradi vprašanja podnebnih sprememb. Izgorevanje fosilnih goriv, predvsem premoga, je zaradi ogljikovega dioksida trdno uveljavljeno kot vodilni prispevek k segrevanju, ki ga povzroča človek.2) se v procesu zgorevanja sprosti v ozračje. Toda svet mora proizvesti veliko energije za vzdrževanje sodobnih osebnih in komercialnih življenjskih standardov. Na srečo za zdravje okolja raziskujejo druge vire energije z vedno večjo močjo, saj planet neustavljivo postaja vse bolj pod vplivom pustošenja podnebnih sprememb.
Viri energije
Na splošno proizvodnja energije prihaja iz dveh primarno viri; to so fosilna goriva in čista energija. Sekundarni viri prihajajo iz primarnih virov; en primer je elektrika. V ZDA je poraba energije ponavadi podana v kilovatnih urah ali kWh. Ta enota je enaka 3,6 milijona joulov, pri čemer je joule ali newton-meter osnovna enota energije v fiziki. Druge skupne enote so erg, britanska toplotna enota in kalorija. (Trivia: "Kalorija", ki jo vidite na oznakah prehrane, je dejansko kilokalorija ali 1.000 "pravih" kalorij.)
Izraza "čista energija" in "obnovljiva energija" se pogosto uporabljata zamenljivo. To ni natančno natančno, saj je, kot boste videli, jedrska energija oblika čiste energije, vendar je vprašanje, ali je mogoče opredeliti kot obnovljivo, odprto. Ne glede na to, oblike čiste energije vključujejo skupaj z jedrsko energijo tudi sončno energijo, vetrno energijo, hidroenergijo, geotermalno energijo in bioenergijo.
Pojasnjena obnovljiva energija
Pomemben seznam obnovljivih virov za proizvodnjo energije v 21. stoletju bi vključeval biomaso (npr. Odpadki iz lesa in lesa, trdni komunalni odpadki, odlagališki plin in bioplin, etanol in biodizel); hidroelektrarne ali vodne energije; geotermalna energija, ki prihaja globoko v Zemljo; ter vetrna in sončna energija. Te imenujemo "obnovljivi", ker izvirajo iz dobave, ki je v teoriji neizčrpna. To pomeni, da naj bi Zemlja nekega dne prinesla zadnjo unčo zemeljskega plina in svojo zadnjo unčo premoga, vendar ideja o sončni svetlobi, vetru in rekah v celoti izginja - vsaj eno upanje! - nesmiselno.
Do srede 1800-ih je Amerika pridobivala potrebno energijo za kurjenje lesa. Ker je bilo prebivalstvo ZDA razmeroma malo in je bila večina te energije namenjena za ogrevanje, svetlobo in kuhanje, stroji, kot so avtomobili in klimatske naprave, pa so še daleč, je bil les dovolj, da opravi to delo. Od poznih 1800-ih do zgodnjega 21. stoletja so fosilna goriva (premog, nafta in zemeljski plin) služila kot narodni vir energije. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja sta bili glavni obnovljivi viri energije - izraz, ki je bil do zadnjih desetletij bolj teoretičen kot dejanski - hidroelektrarna in trdna biomasa; Danes imajo biogoriva, sončna energija in vetrna energija resne in vedno večje vloge.
Leta 2017 so obnovljivi viri energije zagotavljali približno eno deveto skupno porabo energije v ZDA. 57 odstotkov porabe je bilo v obliki električne energije, približno šestina pa je bila ustvarjena iz obnovljivih virov.
Obnovljiva energija je pomembna za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov, saj zmanjšuje odvisnost od fosilnih goriv. Medtem ko so premog, plin in nafta dolgoletni nesporni svetovni energetski prvak, je bila poraba biogoriv in drugih nehidroelektričnih obnovljivih virov v letu 2017 več kot dvakrat večja kot v začetku 21. stoletja. Ta trend je spodbudil kombinacija formalnih regulativnih ukrepov in finančnih spodbud za podjetja za razvoj obnovljivih virov energije. Pričakuje se, da se bo ta trend povečane uporabe biogoriv brez hidroenergije nadaljeval do leta 2050.
Energija iz fosilnih goriv
Čeprav je danes v energetskem svetu nekaj persona non grata, so nafta, zemeljski plin in nafta od leta 2018 naprej vodilni viri energije v ZDA in po vsem svetu. Izgorevanje teh goriv je odgovorno za 75 odstotkov emisij ogljikovega dioksida od leta konec 20. stoletja.
Fosilna goriva so nastala, ko so prazgodovinske rastline in živali propadale in so bile v obdobju milijonov let pokopane in zdrobljene pod plastmi kamenja. V glavnem kot posledica mehanskega stiskanja so se različne vrste teh goriv oblikovale glede na lokalne okoliščine, na primer kakšna snov, ki vsebuje ogljik, kako dolgo je bila zakopana in kakšne so bile takrat temperature in tlaki. Industrije fosilnih goriv za te vire vrtajo (nafta in plin) ali rudnik (premog) in jih nato sežgejo za proizvodnjo električne energije ali jih spremenijo za uporabo kot gorivo za ogrevanje (npr. Kurilno olje) ali za prevoz (npr. Bencin).
Energija iz biomase
Biomasa se nanaša na nekdaj živo snov, torej na rastline in živali. Viri energije iz biomase vključujejo odpadke iz predelave lesa, ki jih je mogoče sežgati za ogrevanje stavb, proizvodnjo toplotne toplote v industriji in proizvodnjo električne energije; kmetijski odpadni materiali, ki jih je mogoče sežgati kot gorivo ali pretvoriti v tekoča biogoriva; nekaj smeti, ki jo je mogoče sežgati za proizvodnjo električne energije v elektrarnah ali pretvoriti v bioplin na odlagališčih; in celo gnoj in odplake, ki jih je mogoče pretvoriti v bioplin.
Energija s sonca
Sonce je bilo očitno vir energije za vsa živa bitja v celotni človeški zgodovini. V zadnjem času so ljudje razvili sposobnost izkoriščanja te energije in jo uporabili za različne sodobne namene. Sistemi sončne toplotne energije se danes uporabljajo za ogrevanje vode za uporabo v domovih, zgradbah in whirlpoolih; ogreti notranjost domov, lope in rastlinjake; in segrevajo tekočine do zelo visokih temperatur, ki so potrebne v sončnih elektrarnah.
Sončni fotonapetostni sistemi se uporabljajo za pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo. Fotovoltaične ali PV-celice pretvorijo sončno svetlobo v električno energijo. Nekateri od njih lahko napajajo majhne naprave, kot so kalkulatorji in ure, medtem ko veliki nizi PV-celic lahko proizvedejo dovolj električne energije za običajno hišo. Nekatere od teh elektrarn imajo ogromen niz PV-celic, ki se razprostirajo na več hektarjih, in te so dovolj velike, da lahko oskrbujejo potrebe po elektriki v tisočih domovih.
Energija iz vetra
Poleti se zrak nad kopnim segreje hitreje kot zrak nad vodo. Zrak nad zemljo se širi in dviguje, ko se segreva, in težji, hladnejši zrak priteče na svoje mesto, kar ustvarja veter. Ponoči vetrovi obračajo smer. Podobno nastajajo tudi atmosferski vetrovi, ki krožijo po Zemlji, ker je zemlja v bližini ekvatorja toplejša od zemlje blizu polov. Vetrna energija, ki jo zajemajo vetrnice (pogosto v velikih nizih), se uporablja predvsem za proizvodnjo električne energije
Jedrska energija
Jedrska energija je primer energije, ki je "čista" in jo nekateri viri štejejo za obnovljivo, vendar je sama po sebi zelo sporna. Ker je svetovna oskrba z uranom, materialom, ki se uporablja v jedrskih elektrarnah, dokončna, je jedrska energija običajno vključena s fosilnimi gorivi in razvrščena kot neobnovljiva.
Vsekakor je jedrska energija v ZDA od leta 2018 zagotavljala 20 odstotkov energije, ki jo uporabljamo že več kot 60 let. Zaradi svoje vloge pri posredno pomoč pri zmanjševanju emisij ogljika ostajajo "nuke rastline" glavni oslonec v ZDA in tujini. Zaradi dobro objavljenih nesreč in prestraševanja v jedrskih elektrarnah z leti mnogi ljudje še naprej puščajo ta vir energije, vendar znanstveni konsenz daje prednost nadaljnjemu razvoju na tem področju s poudarkom na varnosti.