انرژی برای همه حیات و همه فرآیندهایی که در سراسر جهان رخ می دهد ضروری است. نیازهای انرژی در انسان های اولیه حالت هایی بود، آنها فقط برای گرم شدن آتش یا پختن مقداری غذا به سوخت نیاز داشتند. امروزه انسان ها انرژی بسیار بیشتری مصرف می کنند. بنابراین آنها به انرژی بیشتری نسبت به مردم گذشته نیاز خواهند داشت. مصرف انرژی انسان در طول تاریخ بشر به طور پیوسته افزایش یافته است. بر روی زمین، خورشید منبع نهایی تمام انرژی است که توسط انسان ها، حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها در دسترس و استفاده می شود. اما آیا خورشید تنها منبع انرژی است؟ حتی مهمتر از همه، برخی منابع انرژی دیگر نیز وجود دارد.
در این درس قصد داریم با منابع انرژی آشنا شویم. ما سعی خواهیم کرد درک کنیم:
- انرژی چیست؟
- منابع انرژی چیست؟
- منابع انرژی تجدیدپذیر در مقابل منابع انرژی تجدیدناپذیر
- منابع انرژی اولیه در مقابل منابع ثانویه انرژی
- اثرات زیست محیطی منابع انرژی
انرژی چیست؟
انرژی ظرفیت انجام کار است و برای فرآیندهای زندگی مورد نیاز است. ممکن است به شکل‌های بالقوه، جنبشی، حرارتی، الکتریکی، شیمیایی، هسته‌ای یا سایر اشکال مختلف وجود داشته باشد. قانون بقای انرژی بیان می کند که انرژی نه می تواند ایجاد شود و نه از بین می رود - فقط از یک شکل انرژی به دیگری تبدیل می شود.
منابع انرژی چیست؟
منبع انرژی چیزی است که می تواند گرما، عمر نیرو، حرکت اجسام یا تولید الکتریسیته تولید کند. ماده ای که انرژی را ذخیره می کند سوخت نامیده می شود. منابع انرژی همه انواع سوخت هایی هستند که در دنیای مدرن مورد استفاده قرار می گیرند، چه برای گرمایش، تولید انرژی الکتریکی و یا برای سایر اشکال فرآیندهای تبدیل انرژی. انرژی خورشیدی، انرژی باد، زیست توده، زغال سنگ تنها چند نمونه از منابع انرژی هستند. آیا می توانید بیشتر فکر کنید؟
منابع انرژی تجدیدپذیر در مقابل منابع انرژی تجدیدناپذیر
هر یک از منابع انرژی موجود می تواند متعلق به یک یا آن گروه باشد که منابع تجدیدپذیر و منابع تجدید ناپذیر نامیده می شوند. تفاوت در چیست؟
تجدیدپذیر منابعی هستند که به طور طبیعی در طول زمان دوباره پر می شوند، مانند خورشید، باد، گیاهان، درختان و غیره.
بیایید در مورد آنها بحث کنیم و با این دو گروه بیشتر آشنا شویم.
منابع انرژی تجدیدپذیر
منابع انرژی تجدیدپذیر به طور طبیعی در طول زمان دوباره پر می شوند. اینها هستند:
- انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که از خورشید می آید و پایدار و کاملاً پایان ناپذیر است. انرژی خورشیدی به انرژی حرارتی یا الکتریکی تبدیل می شود. از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب برای مصارف خانگی، گرمایش فضا در ساختمان ها و تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. فناوری های خورشیدی نور خورشید را از طریق پنل های فتوولتائیک (PV) یا از طریق آینه هایی که تشعشعات خورشیدی را متمرکز می کنند، به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این انرژی می تواند برای تولید برق استفاده شود یا در باتری ها یا ذخیره سازی حرارتی ذخیره شود. به دلیل اینکه مستقیماً از خورشید می آید، دوستدار محیط زیست، تمیزترین و فراوان ترین منبع انرژی محسوب می شود.
- انرژی زمین گرمایی
انرژی زمین گرمایی انرژی گرمایی در پوسته زمین است که از شکل گیری سیاره و از تجزیه رادیواکتیو مواد منشأ می گیرد. انرژی زمین گرمایی به سادگی گرمای درون زمین است. این انرژی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است زیرا منبع آن مقدار تقریباً نامحدود گرمای تولید شده توسط هسته زمین است. آبفشان ها، چشمه های آب گرم، گدازه ها و نمونه های طبیعی انرژی زمین گرمایی هستند. اثرات زیست محیطی انرژی زمین گرمایی حداقل است.
- انرژی باد
نیروی باد یا انرژی باد استفاده از باد برای تامین نیروی مکانیکی از طریق توربین های بادی است. انرژی باد مانند انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است و هرگز تمام نخواهد شد. انرژی باد یکی از سریع‌ترین فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر در حال رشد است. باد برای تولید برق با استفاده از انرژی جنبشی ایجاد شده توسط هوا در حرکت استفاده می شود. چه مقدار انرژی از باد استخراج می شود، به سرعت آن بستگی دارد. هرچه سرعت باد بیشتر باشد، انرژی بیشتر است. به طور کلی، استفاده از باد برای تولید انرژی اثرات کمتری بر محیط زیست نسبت به سایر منابع انرژی دارد. توربین‌های بادی گازهای گلخانه‌ای را منتشر نمی‌کنند که می‌تواند هوا یا آب را آلوده کند (به استثنای موارد نادر)، و برای خنک‌سازی نیازی به آب ندارند.
- زیست توده
زیست توده یک ماده گیاهی یا حیوانی است که به عنوان سوخت برای تولید برق یا گرما استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به چوب، محصولات انرژی زا، زباله های جنگل ها، حیاط ها یا مزارع اشاره کرد. زیست توده یک منبع انرژی تجدیدپذیر است. انرژی اولیه آن از خورشید می آید و گیاهان یا زیست توده جلبک ها می توانند در مدت زمان نسبتاً کوتاهی دوباره رشد کنند. درختان، محصولات زراعی و زباله های جامد شهری به طور مداوم در دسترس هستند و می توان آنها را به طور پایدار مدیریت کرد. زیست توده یک منبع انرژی تجدیدپذیر است زیرا درختان و محصولات رشد می کنند و زباله همیشه وجود خواهد داشت. هنگام سوزاندن، دی اکسید کربن (CO2) آزاد می کند، اما به طور قابل توجهی کمتر از سوخت های فسیلی.
- برق آبی
برق آبی که به عنوان نیروی آب نیز شناخته می شود، استفاده از آب در حال سقوط یا جریان سریع برای تولید برق یا به کار انداختن ماشین آلات است. این امر با تبدیل پتانسیل گرانشی یا انرژی جنبشی یک منبع آب برای تولید نیرو به دست می آید. انرژی آبی روشی برای تولید انرژی پایدار است. انرژی آبی برای تولید برق به سیستم بی پایان و دائمی شارژ چرخه آب متکی است. برق آبی یک منبع انرژی سازگار با آب و هوا است که بدون تولید آلودگی هوا یا محصولات جانبی سمی، برق تولید می کند.
منابع انرژی تجدید ناپذیر
منابع انرژی تجدید ناپذیر در عرضه محدود هستند و نمی توان از آنها به طور پایدار استفاده کرد. هنگامی که این منابع مصرف می شوند، نمی توان آنها را جایگزین کرد، که یک مشکل بزرگ برای بشریت است زیرا ما در حال حاضر برای تامین بیشتر انرژی مورد نیاز خود به آنها وابسته هستیم.
اینها شامل سوخت های فسیلی و انرژی هسته ای است. نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ در مجموع سوخت های فسیلی نامیده می شوند. سوخت‌های فسیلی در طول میلیون‌ها سال از گیاهان و حیوانات مرده در زمین تشکیل شده‌اند.
- زغال سنگ
زغال سنگ یک سنگ رسوبی سیاه یا قهوه ای مایل به سیاه قابل احتراق است که به صورت لایه های سنگی به نام درزهای زغال سنگ تشکیل شده است. بیشتر کربن است اما حاوی هیدروژن، گوگرد، اکسیژن و نیتروژن نیز می باشد. همانطور که گفتیم زغال سنگ یک سوخت فسیلی است. از بقایای گیاهانی می آید که حدود 100 تا 400 میلیون سال پیش مرده اند. زغال سنگ به عنوان یک منبع انرژی تجدید ناپذیر طبقه بندی می شود زیرا میلیون ها سال طول می کشد تا شکل بگیرد. زغال سنگ فراوان ترین منبع برق در سراسر جهان است که در حال حاضر بیش از 36 درصد برق جهان را تامین می کند.
- گاز طبیعی
گاز طبیعی یک منبع انرژی فسیلی است که در اعماق زیر سطح زمین تشکیل شده است. مخلوطی از گازهای غنی از هیدروکربن است. گاز طبیعی عمدتاً به عنوان سوخت برای تولید برق و گرما استفاده می شود. به شکل خالص آن استفاده نمی شود، فرآوری شده و برای مصرف به سوخت پاک تری تبدیل می شود.
- روغن
فشار و گرما با هم کار کردند تا بقایای گیاهی و حیوانی را به نفت خام تبدیل کنند. نفت خام به نفت نیز معروف است. نفت یک منبع انرژی تجدید ناپذیر است. این منبع اصلی سوخت در جهان برای حمل و نقل است. نفت خام یک سوخت فسیلی سوخت مایع است که بیشتر برای تولید بنزین و سوخت دیزل برای وسایل نقلیه استفاده می شود.
- انرژی هسته ای
انرژی هسته ای یک منبع انرژی تجدید ناپذیر است که از هسته اتم ها می آید. انرژی هسته ای استفاده از واکنش های هسته ای برای تولید برق است. انرژی هسته ای را می توان از شکافت هسته ای، فروپاشی هسته ای و واکنش های همجوشی هسته ای به دست آورد. از عناصر رادیواکتیو (عمدتا اورانیوم) که از سنگ معدن استخراج شده استخراج می شود و سپس به سوخت تصفیه می شود، می آید.
منابع اولیه در مقابل منابع ثانویه
منابع انرژی اولیه آنهایی هستند که در طبیعت یافت می شوند. منابع انرژی ثانویه آن دسته از اشکالی هستند که باید با تبدیل منابع اولیه تولید شوند.
انرژی سوخت های فسیلی، تابش خورشید، باد، آب جاری که همگی اولیه هستند، می توانند به اشکال دیگر انرژی مانند برق و گرما تبدیل شوند. به این ترتیب برای ما مفیدتر خواهد بود. تمام انرژی هایی که در معرض دگرگونی ساخته شده توسط انسان قرار گرفته اند، انرژی ثانویه محسوب می شوند. به غیر از برق و گرما؛ فرآورده های نفتی، سوخت های جامد تولیدی و گازها و سوخت های زیستی نیز ثانویه هستند.
اثرات زیست محیطی منابع انرژی
همه منابع انرژی بر محیط زیست تأثیر دارند، اما نه به یک میزان. همه آنها می توانند باعث آلودگی هوا و آب، آسیب به سلامت عمومی، از دست دادن حیات وحش و زیستگاه، استفاده از آب، استفاده از زمین و انتشار گرمایش جهانی شوند. منابع تجدید ناپذیر به طور قابل توجهی آسیب بیشتری نسبت به منابع انرژی تجدیدپذیر ایجاد می کنند.
از بین تمام منابع انرژی، انرژی خورشیدی، باد، زیست توده و انرژی زمین گرمایی پاک ترین شکل انرژی محسوب می شوند.
انتشار آلاینده های هوا از احتراق سوخت های فسیلی عامل اصلی آلودگی هوای شهری است. سوزاندن سوخت های فسیلی نیز عامل اصلی انتشار گازهای گلخانه ای است. زغال سنگ بیش از هر منبع انرژی دیگری آلودگی تولید می کند.
خلاصه
- انرژی برای همه حیات و همه فرآیندهایی که در سراسر جهان رخ می دهد ضروری است.
- در زمین، خورشید منبع نهایی تمام انرژی است.
- منبع انرژی چیزی است که می تواند گرما، عمر نیرو، حرکت اجسام یا تولید الکتریسیته تولید کند.
- منابع انرژی شامل انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زمین گرمایی، سوخت های فسیلی، انرژی هسته ای و غیره است.
- منابع انرژی می توانند تجدید پذیر یا تجدید ناپذیر باشند.
- منابع تجدیدپذیر می توانند در طول زمان خود را دوباره پر کنند و این منابع شامل انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی، انرژی باد، زیست توده، نیروگاه آبی است.
- منابع انرژی تجدید ناپذیر پس از استفاده، قابل جایگزینی نیستند و شامل سوخت های فسیلی و انرژی هسته ای می شوند.
- منابع انرژی موجود در طبیعت منابع اولیه هستند.
- منابع اولیه به منابع ثانویه تبدیل می شوند.
- همه منابع انرژی بر محیط زیست تأثیر دارند، اما نه به یک میزان.
- انرژی خورشیدی، باد، زیست توده و انرژی زمین گرمایی پاک ترین شکل انرژی در نظر گرفته می شوند.
- زغال سنگ بیش از هر منبع انرژی دیگری آلودگی تولید می کند.
