Sisu
- Energiaallikad
- Taastuvenergia selgitatud
- Fossiilkütustest saadav energia
- Biomassist saadav energia
- Energia päikesest
- Energia tuulest
- Tuumaenergia
Mis on energia ja kust see tuleb? Igapäevases keeles on energia mingi määratlematu, kuid soovitav kvaliteet, mis võimaldab teil teha selliseid toiminguid nagu trenn, täita klassi ülesandeid ja teha oma tööd. Füüsikas on selle jõud korrutatud kaugusega ja seda väljendatakse samades ühikutes nagu töö ja kuumus. Praktiliselt tähendab see seda, millele inimühiskond tugineb soojuse, valguse, transpordi, tootmise ja muude protsesside jaoks, mis eraldavad inimesi tänapäeval eelajaloolistel ja varasetel ajaloolistel aegadel elanud inimestest.
Nendel päevadel on ka energia vastuoluline - mis pole? - tänu peamiselt kliimamuutuste probleemile. Fossiilsete kütuste, peamiselt kivisöe põletamine on kindlalt tõestatud, et süsinikdioksiidi (CO2) põlemisprotsessi käigus atmosfääri. Kuid maailm peab tootma palju energiat, et säilitada tänapäevaseid isiklikke ja ärilisi elatustasemeid. Keskkonna tervise õnneks uuritakse üha jõulisemalt teisi energiaallikaid, kuna kliimamuutuste laastavused mõjutavad planeeti tahtmatult üha enam.
Energiaallikad
Üldiselt pärineb energia tootmine kahest esmane allikad; need on fossiilkütused ja puhas energia. Teisene allikad pärinevad esmastest allikatest; üks näide on elekter. USA-s antakse energiatarbimine tavaliselt kilovatt-tundides või kWh-des. See ühik on võrdne 3,6 miljoni džauliga, kusjuures džoul ehk njuutonmeeter on füüsika tavapärane energiaühik. Muud levinud ühikud on erg, Briti termiline seade ja kalorikogus. (Trivia: Toitumismärgistel olev "kalorikogus" on tegelikult kilokalorik ehk 1000 "päris" kalorit.)
Mõisteid "puhas energia" ja "taastuvenergia" kasutatakse sageli vaheldumisi. See pole rangelt täpne, kuna nagu näete, on tuumaenergia puhta energia vorm, kuid seda, kas seda saab taastuvaks liigitada, on küsitav. Vaatamata sellele hõlmavad puhta energia vormid lisaks tuumaenergiale ka päikeseenergiat, tuuleenergiat, hüdroenergiat, geotermilist energiat ja bioenergiat.
Taastuvenergia selgitatud
Sisukas taastuvate ressursside loetelu 21. sajandi energiatootmiseks hõlmaks biomassi (nt puit ja puidujäätmed, tahked olmejäätmed, prügilagaas ja biogaas, etanool ja biodiisel); hüdro- või veeenergia; geotermiline energia, mis tuleb sügavalt Maa seest; ning tuule- ja päikeseenergia. Neid nimetatakse "taastuvateks", kuna need tulenevad pakkumisest, mis on teoreetiliselt ammendamatu. See tähendab, et kuigi Maale loodetakse ühel päeval anda viimase untsi maagaasi ja viimase untsi söed, on päikesevalguse, tuule ja jõgede mõte täielikult kaduda - vähemalt on lootust! - mõttetu.
Kuni 1800. aastate keskpaigani saadi Ameerikas vajaminevat energiat puidu põletamisel. Kuna USA elanikkond oli suhteliselt madal ja suurem osa sellest energiast kulus kütteks, valguseks ja toiduvalmistamiseks ning masinad, nagu autod ja kliimaseadmed, olid veel kaugel, oli tööks puitu piisavalt. 1800. aastate lõpust kuni 21. sajandi alguseni toimisid fossiilkütused (kivisüsi, nafta ja maagaas) riikide energiaallikana. Kuni 1990. aastateni olid peamised taastuvad energiaallikad - termin, mis oli viimaste aastakümneteni rohkem teoreetiline kui tegelik - hüdroenergia ja tahke biomass; tänapäeval mängivad biokütused, päikeseenergia ja tuuleenergia tõsist ja pidevalt kasvavat rolli.
2017. aastal moodustas taastuvenergia umbes üheksandiku kogu USA energiatarbimisest. 57 protsenti tarbimisest moodustas elektrienergia ja umbes üks kuuendik saadi taastuvatest energiaallikatest.
Taastuvenergia on kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamisel oluline, kuna see vähendab sõltuvust fossiilkütustest. Kui kivisüsi, gaas ja nafta koos on kauaaegne vaieldamatu ülemaailmne energiameister, siis biokütuste ja muude mittehüdroelektriliste taastuvate energiaallikate tarbimine oli 2017. aastal üle kahe korra suurem, kui see oli olnud 21. sajandi alguses. Seda suundumust kannustasid ametlike regulatiivsete meetmete ja ettevõtetele taastuvenergia arendamiseks mõeldud rahaliste stiimulite kombinatsioon. Eeldatakse, et see biokütuste, mis ei ole hüdroenergia, kasutuse suurenemise suundumus jätkub 2050. aastani.
Fossiilkütustest saadav energia
Ehkki tänapäeval on energiamaailmas midagi personaalset, on nafta, maagaas ja nafta olnud 2018. aastast alates USA-s ja kogu maailmas juhtivaks energiaallikaks. Nende kütuste põletamine põhjustab 75 protsenti süsinikdioksiidi heitest. 20. sajandi lõpp.
Fossiilkütused tekkisid eelajalooliste taimede ja loomade hukkumisel ning miljonite aastate jooksul maeti ja purustati kivimikihi alla. Peamiselt mehaanilise kokkusurumise tagajärjel moodustusid erinevat tüüpi need kütused sõltuvalt kohalikest oludest, näiteks sellest, millist süsinikku sisaldavat ainet oli, kui kaua see oli maetud ja millised olid tol ajal temperatuuri- ja rõhutingimused. Fossiilkütusetööstused puurivad (energia ja gaasi) või kaevanduse (kivisüsi) nende energiaallikate jaoks ja põletavad need seejärel elektrienergia tootmiseks või modifitseerimiseks kütteks (nt ahjuõli) või transpordiks (nt bensiin) kasutamiseks.
Biomassist saadav energia
Biomass viitab varem elusatele ainetele, see tähendab taimedele ja loomadele. Biomassi energiaallikate hulka kuuluvad puidutöötlemisjäätmed, mida saab põletada hoonete soojendamiseks, tööstuses soojuse tootmiseks ja elektrienergia tootmiseks; põllumajandusjäätmed, mida võib põletada kütusena või muuta vedelaks biokütuseks; mõned prügi, mida saab põletada elektrijaamades elektri tootmiseks või prügilates biogaasiks muuta; ja isegi sõnnik ja kanalisatsioon, mida saab muuta biogaasiks.
Energia päikesest
Päike on kogu inimkonna ajaloo vältel olnud ilmsiks energiaallikaks kõigile elusolenditele. Viimasel ajal on inimestel arenenud võime seda energiat kasutada ja kasutada mitmesugustel kaasaegsetel eesmärkidel. Päikesesoojusenergia süsteeme kasutatakse tänapäeval vee soojendamiseks kodudes, hoonetes ja mullivannides; soojendage kodude, kuuride ja kasvuhoonete sisemust; ja soojendage vedelikke päikeseelektrijaamades nõutavate väga kõrgete temperatuurideni.
Päikesevalgusest elektrienergiaks muundamiseks kasutatakse päikeseenergiaga päikeseenergia süsteeme. Fotogalvaanilised elemendid muudavad päikesevalguse elektrienergiaks. Mõned neist võivad toita väikseid seadmeid, näiteks kalkulaatoreid ja kellasid, samas kui suured PV-elementide massiivid suudavad toota tavalise maja jaoks piisavalt elektrit. Mõnel neist elektrijaamadest on tohutud mitme aakri suurused PV-elementide massiivid ja need on piisavalt suured, et teenindada elektritarvet tuhandetes kodudes.
Energia tuulest
Päevavalgustundidel soojeneb õhk maapinnast kiiremini kui õhk vee kohal. Õhk maapinnal laieneb ja tõuseb soojenedes ning sinna voolab sisse raskem jahedam õhk, tekitades tuult. Öösel tuuled pöörduvad. Samamoodi tekivad Maad ümbritsevad atmosfääri tuuled, kuna ekvaatori lähedal asuv maa on soojem kui pooluste lähedal asuv maa. Tuuleveskide hõivatud tuuleenergiat (sageli suurtes massiivides) kasutatakse peamiselt elektrienergia tootmiseks
Tuumaenergia
Tuumaenergia on näide energiast, mis on "puhas" ja mida mõned allikad peavad taastuvaks, kuid see on omaette väga vaieldav. Kuna uraani, tuumaelektrijaamades kasutatava materjali tarnimine kogu maailmas on piiratud, koondatakse tuumaenergia tavaliselt fossiilsete kütustega ja liigitatakse mittetaastuvaks.
Igal juhul andis tuumaenergia 2018. aasta seisuga 20 protsenti USA energiast, olles seda kasutanud üle 60 aasta. Kuna "tuumajaamad" aitavad süsinikuheidet kaudselt vähendada, on need nii USA-s kui ka välismaal peamiseks alustalaks. Tuumaelektrijaamades aastate jooksul hästi avalikustatud õnnetuste ja hirmude tõttu jäävad paljud inimesed sellest energiaallikast kahetsusväärseks, kuid teaduslik konsensus soosib selle valdkonna edasist arendamist, keskendudes ohutusele.