Sisältö
- Energialähteitä
- Uusiutuva energia selitetty
- Fossiilisten polttoaineiden energia
- Biomassasta saatava energia
- Energiaa auringosta
- Tuulen energia
- Ydinvoima
Mikä on energia ja mistä se tulee? Päivittäisessä kielessä energia on jotakin määrittelemätöntä, mutta toivottavaa laatua, jonka avulla voit tehdä liikuntaa, suorittaa luokan tehtäviä ja tehdä työsi. Fysiikassa sen voima kerrottuna etäisyydellä, ja se ilmaistaan samoissa yksiköissä kuin työ ja lämpö. Käytännössä se, mihin ihmisyhteiskunnat luottavat lämmön, valon, kuljetus-, valmistus- ja muihin prosesseihin, jotka erottavat ihmiset nykyään muinaishuoneista ja varhaisista historiallisista aikoista.
Nykyään energia on myös kiistanalaista - mikä ei ole? - kiitos lähinnä ilmastomuutoksesta. Fossiilisten polttoaineiden, pääasiassa hiilen, polttaminen on vakiintuneesti vahvistettu johtavaksi ihmisen aiheuttamalle ilmaston lämpenemiselle hiilidioksidin (CO2) vapautuu ilmakehään palamisprosessin aikana. Mutta maailman on tuotettava paljon energiaa nykyaikaisen henkilökohtaisen ja kaupallisen elintason ylläpitämiseksi. Ympäristön terveyden kannalta onneksi muita energialähteitä tutkitaan yhä voimakkaammin, kun ilmastonmuutoksen tuho kärsii planeetasta yhä enemmän ja enemmän.
Energialähteitä
Yleensä energiantuotanto tulee kahdesta ensisijainen lähteet; nämä ovat fossiilisia polttoaineita ja puhdasta energiaa. toissijainen lähteet ovat peräisin ensisijaisista lähteistä; yksi esimerkki on sähkö. Yhdysvalloissa energiankulutus ilmoitetaan yleensä kilowattitunteina tai kWh. Tämä yksikkö on yhtä suuri kuin 3,6 miljoonaa džaulia, ja joule eli newton-mittari on fysiikan vakioenergiayksikkö. Muita yleisiä yksiköitä ovat erg, brittiläinen lämpöyksikkö ja kalori. (Trivia: Ravintomerkinnöissä näkemäsi "kalori" on oikeastaan kilokaloria tai 1 000 "todellista" kaloria.)
Termejä "puhdas energia" ja "uusiutuva energia" käytetään usein keskenään. Tämä ei ole ehdottoman tarkka, koska vaikka ydinvoima on puhtaan energian muoto, on kysymys siitä, voidaanko se luokitella uusiutuvaksi. Siitä huolimatta puhtaan energian muotoihin kuuluvat - ydinvoiman ohella - aurinkoenergia, tuulivoima, vesivoima, geoterminen energia ja bioenergia.
Uusiutuva energia selitetty
Merkittävä luettelo uusiutuvista luonnonvaroista energiantuotannossa 2000-luvulla sisältäisi biomassan (esimerkiksi puu ja puujätteet, kiinteät yhdyskuntajätteet, kaatopaikkakaasut ja biokaasu, etanoli ja biodieseli); vesivoima tai vesivoima; geoterminen energia, joka tulee syvältä maan sisäpuolelta; sekä tuuli- ja aurinkoenergiaa. Niitä kutsutaan "uusiutuviksi", koska ne johtuvat tarjonnasta, joka on teoriassa tyhjentävä. Toisin sanoen, vaikka maapallon odotetaan eräänä päivänä tuottavan viimeisen unssin maakaasua ja viimeisen unssin kivihiilen, auringonvalon, tuulen ja jokien kokonaan häviävä ajatus on - ainakin toivoo! - järjetöntä.
1800-luvun puoliväliin saakka Amerikka sai tarvitsemansa energian puun polttamisesta. Koska Yhdysvaltojen väestö oli suhteellisen vähän ja suurin osa tästä energiasta käytettiin lämmitykseen, valoon ja ruoanlaittoon, kun koneet, kuten autot ja ilmastointilaitteet, olivat vielä kaukana, puu riitti työn suorittamiseen. 1800-luvun lopusta 2000-luvun alkuun fossiiliset polttoaineet (hiili, öljy ja maakaasu) toimivat kansakuntien energialähteenä. 1990-luvulle asti tärkeimmät uusiutuvat energialähteet - termi, joka oli teoreettisempi kuin todellinen viime vuosikymmeniin asti - olivat vesivoima ja kiinteä biomassa; Nykyään biopolttoaineilla, aurinkovoimalla ja tuulienergialla on vakava ja kasvava rooli.
Uusiutuva energia tuotti vuonna 2017 noin yhdeksännen Yhdysvaltojen kokonaisenergiankäytöstä. 57 prosenttia kulutuksesta oli sähkön muodossa ja noin kuudesosa syntyi uusiutuvista energialähteistä.
Uusiutuva energia on tärkeä kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä, koska se vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Hiili, kaasu ja öljy yhdessä ovat pitkäaikainen kiistaton maailmanlaajuinen energiamestari, mutta biopolttoaineiden ja muiden ei-vesivoimaisten uusiutuvien energialähteiden kulutus vuonna 2017 oli yli kaksi kertaa niin suuri kuin se oli ollut 2000-luvun alussa. Tätä suuntausta vauhditti muodollisten sääntelytoimien ja yritysten taloudellisten kannustimien yhdistelmä uusiutuvien energialähteiden kehittämiseksi. Tämän muun kuin vesipitoisen biopolttoaineen käytön kasvun odotetaan jatkuvan vuoden 2050 aikana.
Fossiilisten polttoaineiden energia
Vaikka nykyään energiamaailmassa tapahtuu jotain ihmistä, öljy, maakaasu ja öljy pysyivät johtavina energialähteinä Yhdysvalloissa ja maailmanlaajuisesti vuodesta 2018. Näiden polttoaineiden poltto aiheuttaa 75 prosenttia hiilidioksidipäästöistä, koska 1900-luvun loppu.
Fossiiliset polttoaineet syntyivät, kun esihistorialliset kasvit ja eläimet menehtyivät, ja miljoonien vuosien ajan ne haudattiin ja murskattiin kivikerrosten alle. Pääasiassa mekaanisen puristuksen seurauksena erityyppisiä näitä polttoaineita muodostui riippuen paikallisista olosuhteista, kuten siitä, mitä hiiltä sisältävää ainetta oli läsnä, kuinka kauan se oli haudattu ja mitkä olivat lämpötila- ja paineolosuhteet tuolloin. Fossiilisten polttoaineiden teollisuus poraa (öljy ja kaasu) tai kaivoksen (hiili) näihin energialähteisiin, ja polttaa ne sitten sähkön tuottamiseksi tai muuntaa niitä käytettäväksi polttoaineena lämmitystarkoituksiin (esim. Uuniöljy) tai kuljetukseen (esim. Bensiini).
Biomassasta saatava energia
Biomassalla tarkoitetaan aiemmin elävää ainetta eli kasveja ja eläimiä. Biomassan energialähteisiin kuuluvat puunjalostusjätteet, joita voidaan polttaa rakennusten lämmitykseen, tuottaa prosessilämpöä teollisuudessa ja tuottaa sähköä; maatalouden jätemateriaalit, jotka voidaan polttaa polttoaineena tai muuntaa nestemäisiksi biopolttoaineiksi; jotkut roskat, jotka voidaan polttaa sähkön tuottamiseksi voimalaitoksissa tai muuntaa biokaasuksi kaatopaikoilla; ja jopa lannan ja jäteveden, jotka voidaan muuttaa biokaasuksi.
Energiaa auringosta
Aurinko on ilmeisesti ollut energialähde kaikille eläville asioille koko ihmiskunnan historian ajan. Viime aikoina ihmiset ovat kehittäneet kyvyn valjastaa tämä energia ja käyttää sitä erilaisiin nykyaikaisiin käyttötarkoituksiin. Aurinkoenergiajärjestelmiä käytetään nykyään veden lämmittämiseen kodeissa, rakennuksissa ja porealtaissa; lämmitä kotejen, katosten ja kasvihuoneiden sisäpinta; ja lämmitä nesteet erittäin korkeisiin lämpötiloihin, joita aurinkovoimalaitoksissa vaaditaan.
Aurinkosähköjärjestelmiä käytetään muuntamaan auringonvalo sähköksi. Aurinkosähkö- tai PV-solut muuntavat auringonvalon sähköksi. Jotkut näistä voivat käyttää pieniä laitteita, kuten laskimia ja kelloja, kun taas suuret PV-kennojen ryhmät voivat tuottaa tarpeeksi sähköä tyypilliselle talolle. Joillakin näistä voimalaitoksista on massiivisia PV-kennojen ryhmiä, jotka kattavat useita hehtaareja, ja ne ovat riittävän suuria palvelemaan tuhansien kotejen sähköntarpeita.
Tuulen energia
Päivänvalossa maapallon yläpuolella oleva ilma lämpenee nopeammin kuin ilma veden yli. Maan päällä oleva ilma laajenee ja nousee kuumentuessaan, ja raskaampi, viileämpi ilma virtaa sisään paikalleen muodostaen tuulen. Yöllä tuulet kääntyvät suuntaan. Samoin syntyy ilmakehän tuulet, jotka kiertävät maata, koska päiväntasaajan lähellä oleva maa on lämpimämpi kuin pylväiden lähellä oleva maa. Tuulimyllyjen (usein suurissa ryhmissä) kaapattua tuulivoimaa käytetään pääasiassa sähköntuotantoon
Ydinvoima
Ydinvoima on esimerkki energiasta, joka on "puhdasta" ja jota jotkut lähteet pitävät uusiutuvana, mutta se on sinänsä erittäin kiistanalainen. Koska maailman ydinvoimalaitoksissa käytetyn materiaalin uraanitarjonta on rajallista, ydinvoima tiputetaan tyypillisesti fossiilisiin polttoaineisiin ja luokitellaan uusiutumattomiksi.
Joka tapauksessa ydinvoima tuotti 20 prosenttia Yhdysvaltojen energiasta vuodesta 2018 lähtien, kun se oli ollut käytössä yli 60 vuotta. Koska "nuke-kasvit" auttavat epäsuorasti vähentämään hiilidioksidipäästöjä, ne ovat edelleen tukikohta Yhdysvalloissa ja ulkomailla. Hyvin julkistettujen onnettomuuksien ja ydinvoimaloissa vuosien saatossa tapahtuneiden pelojen takia monet ihmiset ovat edelleen kauhistuneita tästä energialähteestä, mutta tieteellinen yksimielisyys suosii tämän alan jatkokehittämistä turvallisuuteen keskittyen.