مفهوم چرخه انرژی برای درک چگونگی حرکت و تبدیل انرژی در دنیای اطراف ما اساسی است. انرژی ظرفیت انجام کار یا ایجاد تغییر است. به اشکال مختلف وجود دارد و می تواند از شکلی به شکل دیگر منتقل یا تبدیل شود. چرخه انرژی شامل فرآیند پیوسته تبدیل و انتقال انرژی در سیستم های مختلف از جمله سیستم های بیولوژیکی، اکولوژیکی و فیزیکی است.
انواع مختلفی از انرژی وجود دارد که هر کدام ویژگی های منحصر به فرد خود را دارند. اشکال اولیه عبارتند از:
انرژی می تواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود. به عنوان مثال، یک توستر انرژی الکتریکی را به انرژی حرارتی تبدیل می کند و سپس نان را برشته می کند. نکته مهم این است که مقدار کل انرژی قبل و بعد از تبدیل ثابت می ماند، این اصل به عنوان قانون بقای انرژی شناخته می شود. قانون می گوید که انرژی را نمی توان ایجاد کرد یا از بین برد، فقط شکل آن را تغییر داد.
برای زمین، خورشید منبع اصلی انرژی است که سوخت بسیاری از فرآیندها و چرخه ها را تامین می کند. انرژی خورشیدی چرخه آب را با تبخیر آب از سطح به حرکت در می آورد. گیاهان نور خورشید را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند و اساس زنجیره های غذایی را تشکیل می دهند. بدون خورشید، زندگی آنگونه که ما می دانیم وجود نخواهد داشت.
در یک اکوسیستم، انرژی از خورشید به تولیدکنندگان (معمولاً گیاهان)، سپس به مصرف‌کنندگان (حیوانات) و در نهایت به تجزیه‌کننده‌ها (باکتری‌ها و قارچ‌ها)، که ارگانیسم‌های مرده را تجزیه کرده و مواد مغذی را بازیافت می‌کنند، جریان می‌یابد. این جریان انرژی یک جهته است زیرا انرژی در هر مرحله به عنوان گرما از دست می رود و به دلیل قانون دوم ترمودینامیک که بیان می کند تبدیل های انرژی هرگز 100% کارآمد نیستند.
انسان ها انرژی را به اشکال مختلف برای حمل و نقل، گرمایش، برق و غیره مصرف می کنند. با این حال، تمام مصرف انرژی کارآمد نیست. به عنوان مثال، لامپ های رشته ای سنتی تنها حدود 10 درصد از انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می کنند و مابقی به عنوان گرما از دست می روند. بهره وری انرژی به استفاده از فناوری اطلاق می شود که برای انجام همان عملکرد به انرژی کمتری نیاز دارد و در نتیجه اتلاف انرژی و اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد.
منابع انرژی را می توان به دو دسته تجدیدپذیر یا تجدید ناپذیر تقسیم کرد. منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، باد، برق آبی و زمین گرمایی به طور طبیعی تجدید می شوند و اثرات زیست محیطی کمتری دارند. منابع انرژی تجدید ناپذیر، از جمله زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، محدود هستند و در صورت سوختن، گازهای گلخانه ای تولید می کنند و به تغییرات آب و هوایی کمک می کنند. انتقال به منابع انرژی تجدیدپذیر کلید مصرف انرژی پایدار است.
چرخه انرژی شامل حرکت و تبدیل انرژی از طریق اشکال و سیستم های مختلف است. درک این فرآیندها برای درک نحوه عملکرد اکوسیستم ها، تأثیر فعالیت های انسانی بر محیط زیست و اهمیت استفاده پایدار از انرژی ضروری است. با یادگیری در مورد چرخه انرژی، بینشی در مورد ماهیت به هم پیوسته جهان و نقش انرژی در حفظ زندگی و تمدن به دست می آوریم.
