Alternatywne źródła energii: rodzaje i zastosowania. Energia i jej rodzaje

Energia(z greckiego energia – działanie, aktywność) jest ogólną miarą (kwantyfikacją) różnych form ruchu materii rozważanych w fizyce.

Zgodnie z koncepcjami nauk fizycznych energia to zdolność ciała lub przedmiotu do wykonywania pracy. W celu ilościowej charakterystyki różnych jakościowo form ruchu i odpowiadających im oddziaływań wprowadza się różne rodzaje energii. Człowiek w swoim codziennym życiu najczęściej spotyka się z następującymi rodzajami energii: mechaniczną, elektryczną, elektromagnetyczną, cieplną, chemiczną, jądrową itp.

Energia kinetyczna- miara ruchu mechanicznego, równa połowie iloczynu masy ciała i kwadratu jego prędkości dla ciała sztywnego. Obejmuje energię mechaniczną ruchu cząstki lub ciała, energię cieplną, energię jądrową itp.

Jeśli energia jest wynikiem zmiany względnego położenia cząstek układu i ich położenia w stosunku do innych ciał, to nazywa się to potencjał. Obejmuje energię mas przyciąganych przez prawo powszechnego ciążenia, energię chemiczną, energię położenia jednorodnych cząstek, na przykład energię sprężystego zdeformowanego ciała itp. .

Energia mechaniczna - energia ruchu mechanicznego i wzajemne oddziaływanie ciał lub ich części. Energia mechaniczna układu ciał jest równa sumie energii kinetycznej i potencjalnej tego układu. Przejawia się w interakcji, ruchu poszczególnych ciał lub cząstek.

Obejmuje energię ruchu postępowego lub obrotu ciała, energię odkształcenia podczas zginania, rozciągania, ściskania ciał sprężystych (sprężyn). Energia ta jest najszerzej wykorzystywana w różnych maszynach - transportowych i technologicznych.

Energia cieplna - energia chaotycznego ruchu translacyjnego i obrotowego cząsteczek materii. W przypadku ciała stałego jest to energia drgań atomów w cząsteczkach znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej.

Energia cieplna powstaje dopiero w wyniku przemiany innych rodzajów energii, np. przy spalaniu różnego rodzaju paliw ich energia chemiczna zamieniana jest na energię cieplną. Służy do ogrzewania, przeprowadzania wielu procesów technologicznych (ogrzewanie, topienie, suszenie, odparowanie, destylacja itp.).

Energia elektryczna - energia naładowanych cząstek lub ciał (elektronów, jonów) poruszających się w uporządkowany sposób po zamkniętym obwodzie elektrycznym.

Energia elektryczna jest wykorzystywana do wytwarzania energii mechanicznej, cieplnej lub innej wymaganej energii.

Energia chemiczna - jest to energia „magazynowana” w atomach substancji, która jest uwalniana lub pochłaniana podczas reakcji chemicznych między substancjami.

Energia chemiczna jest uwalniana jako energia cieplna podczas reakcji egzotermicznych (takich jak spalanie paliwa) lub przekształcana w energię elektryczną w ogniwach galwanicznych i akumulatorach.

Energia atomowa - energia wewnętrzna jądra atomowego związana z ruchem i interakcją nukleonów tworzących jądro. Jest uwalniany w wyniku łańcuchowej reakcji jądrowej rozszczepienia jąder ciężkich (reakcja jądrowa) lub podczas syntezy jąder lekkich (reakcja termojądrowa). W energetyce jądrowej do tej pory stosowana jest tylko pierwsza metoda, ponieważ zastosowanie drugiej wiąże się z wciąż nierozwiązanym problemem realizacji kontrolowanej reakcji termojądrowej.

Energia grawitacyjna - energia oddziaływania (przyciągania) pomiędzy dowolnymi dwoma ciałami i określona przez ich masy. Jest to szczególnie widoczne w kosmosie. W warunkach ziemskich jest to na przykład energia, którą ciało „magazynuje”, gdy wznosi się na określoną wysokość nad powierzchnią Ziemi.

Celem tego artykułu jest ujawnienie istoty pojęcia „energii mechanicznej”. Fizyka szeroko wykorzystuje tę koncepcję zarówno praktycznie, jak i teoretycznie.

Praca i energia

Pracę mechaniczną można określić, jeśli znana jest siła działająca na ciało i przemieszczenie ciała. Istnieje inny sposób obliczania pracy mechanicznej. Rozważ przykład:

Rysunek przedstawia korpus, który może znajdować się w różnych stanach mechanicznych (I i II). Proces przejścia ciała ze stanu I do stanu II charakteryzuje się pracą mechaniczną, to znaczy przy przechodzeniu ze stanu I do stanu II ciało może wykonywać pracę. Podczas wykonywania pracy zmienia się stan mechaniczny ciała, a stan mechaniczny można scharakteryzować jedną wielkością fizyczną - energią.

Energia jest skalarną wielkością fizyczną wszystkich form ruchu materii i wariantów ich oddziaływania.

Czym jest energia mechaniczna

Energia mechaniczna to skalarna wielkość fizyczna, która określa zdolność organizmu do wykonywania pracy.

A = ∆E

Ponieważ energia jest cechą charakterystyczną stanu systemu w pewnym momencie, praca jest cechą procesu zmiany stanu systemu.

Energia i praca mają te same jednostki miary: [A] \u003d [E] \u003d 1 J.

Rodzaje energii mechanicznej

Swobodną energię mechaniczną dzieli się na dwa typy: kinetyczną i potencjalną.

Energia kinetyczna- to energia mechaniczna ciała, o której decyduje prędkość jego ruchu.

E k \u003d 1/2 mv 2

Energia kinetyczna jest nieodłącznym elementem poruszających się ciał. Kiedy się zatrzymują, wykonują prace mechaniczne.

W różnych układach odniesienia prędkości tego samego ciała w dowolnym momencie mogą być różne. Dlatego energia kinetyczna jest wielkością względną, określaną przez wybór układu odniesienia.

Jeśli podczas ruchu na ciało działa jakaś siła (lub kilka sił jednocześnie), zmienia się energia kinetyczna ciała: ciało przyspiesza lub zatrzymuje się. W takim przypadku praca siły lub praca wypadkowej wszystkich sił przyłożonych do ciała będzie równa różnicy energii kinetycznych:

A = E k1 - E k 2 = ∆E k

Temu stwierdzeniu i formule nadano nazwę - twierdzenie o energii kinetycznej.

Energia potencjalna nazywana energią z powodu interakcji między ciałami.

Kiedy ciało upada m z wysokości h siła przyciągania wykonuje pracę. Ponieważ zmiany pracy i energii są powiązane równaniem, można napisać wzór na energię potencjalną ciała w polu grawitacyjnym:

Ep = mgh

W przeciwieństwie do energii kinetycznej E k potencjał Ep może być ujemna, gdy h<0 (na przykład ciało leżące na dnie studni).

Innym rodzajem mechanicznej energii potencjalnej jest energia odkształcenia. Skompresowany na odległość x sprężyna ze sztywnością k ma energię potencjalną (energię odkształcenia):

E p = 1/2 kx 2

Energia deformacji znalazła szerokie zastosowanie w praktyce (zabawki), w technice - automaty, przekaźniki i inne.

E = Ep + Ek

pełna energia mechaniczna ciała nazywane są sumą energii: kinetyczną i potencjalną.

Prawo zachowania energii mechanicznej

Niektóre z najdokładniejszych eksperymentów przeprowadzonych w połowie XIX wieku przez angielskiego fizyka Joule'a i niemieckiego fizyka Mayera wykazały, że ilość energii w układach zamkniętych pozostaje niezmieniona. Przechodzi tylko z jednego ciała do drugiego. Te badania pomogły odkryć prawo zachowania energii:

Całkowita energia mechaniczna izolowanego układu ciał pozostaje stała dla wszelkich interakcji ciał ze sobą.

W przeciwieństwie do impulsu, który nie ma formy równoważnej, energia ma wiele postaci: mechaniczną, cieplną, energię ruchu molekularnego, energię elektryczną z siłami oddziaływania ładunków i inne. Jedna forma energii może zostać zamieniona na inną, na przykład energia kinetyczna zamieniana jest na energię cieplną podczas hamowania samochodu. Jeśli nie ma sił tarcia i nie jest wytwarzane ciepło, całkowita energia mechaniczna nie jest tracona, ale pozostaje stała w procesie ruchu lub interakcji ciał:

E = Ep + Ek = const

Kiedy działa siła tarcia między ciałami, następuje spadek energii mechanicznej, jednak w tym przypadku nie jest ona tracona bez śladu, ale przechodzi w termiczną (wewnętrzną). Jeśli siła zewnętrzna wykonuje pracę w układzie zamkniętym, następuje wzrost energii mechanicznej o ilość pracy wykonanej przez tę siłę. Jeśli system zamknięty wykonuje pracę na ciałach zewnętrznych, następuje zmniejszenie energii mechanicznej systemu o ilość wykonanej przez niego pracy.
Każdy rodzaj energii można całkowicie przekształcić w dowolny inny rodzaj energii.

Energia to zdolność do wykonywania pracy: poruszania się, przenoszenia obiektów, wytwarzania ciepła, dźwięku lub elektryczności.

Czym jest energia?

Energia ukryta jest wszędzie – w promieniach słonecznych w postaci energii cieplnej i świetlnej, w odtwarzaczu w postaci energii dźwięku, a nawet w kawałku węgla w postaci nagromadzonej energii chemicznej. Energię czerpiemy z pożywienia, a silnik samochodu wydobywa ją z paliwa – benzyny lub gazu. W obu przypadkach jest to energia chemiczna. Istnieją inne formy energii: cieplna, świetlna, dźwiękowa, elektryczna, jądrowa. Energia jest czymś niewidzialnym i niematerialnym, ale zdolnym do akumulacji i zmiany z jednej formy w drugą. Ona nigdy nie znika.

ruch mechaniczny

Jednym z głównych rodzajów energii jest energia kinetyczna - energia ruchu. Ciężkie obiekty poruszające się z dużą prędkością przenoszą więcej energii kinetycznej niż lekkie lub wolno poruszające się obiekty. Na przykład energia kinetyczna samochodu jest mniejsza niż ciężarówki jadącej z tą samą prędkością.

Energia cieplna

Energia cieplna nie może istnieć bez energii kinetycznej. Temperatura ciała fizycznego zależy od prędkości ruchu atomów, z których się składa. Im szybciej poruszają się atomy, tym gorętszy obiekt będzie się nagrzewał. Dlatego energia cieplna ciała jest uważana za energię kinetyczną jego atomów.

Cykl energii

Słońce jest głównym źródłem energii na Ziemi. Nieustannie przekształca się w inne formy energii. Naturalne źródła energii to także ropa, gaz i węgiel, które w rzeczywistości mają wystarczającą ilość energii słonecznej.

Zapas na przyszłość

Energia może być magazynowana. Sprężyna magazynuje energię po ściśnięciu. Po zwolnieniu prostuje się, przekształcając energię potencjalną w energię kinetyczną. Kamień leżący na szczycie skały ma również energię potencjalną, a spadając, jest zamieniany na energię kinetyczną.

Transformacja energetyczna

Prawo zachowania energii mówi, że energia nigdy nie zanika, po prostu przekształca się w inną formę. Na przykład, jeśli chłopiec jadący na rowerze hamuje i zatrzymuje się, jego energia kinetyczna spada do zera. Ale nie znika całkowicie, ale przechodzi w inne rodzaje energii - cieplną i dźwiękową. Tarcie opon rowerowych o podłoże wytwarza ciepło, które nagrzewa zarówno podłoże, jak i koła. A energia dźwięku przejawia się w pisku hamulców i opon.

Praca, energia i moc

Transfer energii to praca. Ilość wykonanej pracy zależy od wielkości siły i odległości, na jaką porusza się obiekt. Na przykład waga ciężka podnosząca sztangę wykonuje dużo pracy. Tempo, w jakim wykonywana jest praca, nazywa się mocą. Im szybciej ciężarowiec podnosi ciężar, tym większa jest jego moc. Energia jest mierzona w dżulach (J), a moc w watach (W).

Zużycie energii

Energia nigdy nie znika, ale jeśli nie zostanie wykorzystana do pracy, zostanie zmarnowana. Większość energii marnuje się na produkcję ciepła.

Na przykład żarówka elektryczna zamienia tylko jedną piątą energii elektrycznej na światło, a reszta zamienia się w niepotrzebne ciepło. Niska sprawność silników samochodowych prowadzi do marnowania dużej ilości paliwa.

Energia paintballa

Podczas zabawy w grę energia stale zmienia swój stan - potencjał przechodzi w kinetykę. Poruszająca się kula ma tendencję do zatrzymywania się z powodu tarcia o część automatu. Jego energia jest zużywana na pokonanie siły tarcia, ale nie znika, ale zamienia się w ciepło. Kiedy gracz doda dodatkowej energii do piłki poprzez pchnięcie wiosła, ruch piłki przyspiesza.

Wymień główne etapy w historii wykorzystania energii przez człowieka, wskaż ich znaczenie.

Jaki jest związek między rozwojem cywilizacji człowieka a zużyciem energii? Wyjaśnij charakter ich zmian w czasie i wskaż trendy.

Czym jest system energetyczny? Jego główny cel. Jakie są w nim systemy?

Jakie są zasoby paliw i energii? Jak są klasyfikowane?

Jakie są wtórne źródła energii? Nazwij je i wskaż, jak je zdobyć.

Jaka jest energochłonność pierwotnych zasobów energetycznych? Do czego służy koncepcja paliwa warunkowego?

Jakie są główne trendy w światowym zużyciu surowców paliwowo-energetycznych?

Jaka jest istota kryzysu energetycznego lat 70-tych. w Europie Zachodniej oraz w latach 90-tych. w krajach WNP? Jakie widzisz sposoby przezwyciężenia kryzysu energetycznego na Białorusi?

Jak wytłumaczyć intensywne wykorzystanie ropy naftowej w globalnym bilansie energetycznym i jakie są przyszłe perspektywy jej wykorzystania?

Wyjaśnij możliwości i perspektywy wykorzystania wodoru w energetyce.

Czym jest technologia energooszczędna? Jakie są motywy ich wdrożenia?

Temat 2. Rodzaje energii. Pozyskiwanie, przetwarzanie i wykorzystywanie energii Wykład 2. Rodzaje energii. Pozyskiwanie, przetwarzanie i wykorzystywanie energii

Podstawowe koncepcje:

energia; energia kinetyczna i potencjalna; rodzaje energii; energia; system zasilania; system elektroenergetyczny; konsumenci energii; energia tradycyjna i nietradycyjna; wykresy obciążenia; zużycie energii na mieszkańca; energochłonność gospodarki; wskaźnik energetyczno-ekonomicznego poziomu produkcji.

Energia i jej rodzaje

Energia jest uniwersalną podstawą zjawisk przyrodniczych, podstawą kultury i wszelkiej działalności człowieka. W tym samym czasie podenergia(Grecki - działanie, aktywność) rozumiany jest jako ilościowa ocena różnych form ruchu materii, które mogą zamieniać się w siebie.

Zgodnie z koncepcjami nauk fizycznych energia to zdolność ciała lub układu ciał do wykonywania pracy. Istnieją różne klasyfikacje rodzajów i form energii. Człowiek w swoim codziennym życiu najczęściej spotyka się z następującymi rodzajami energii: mechaniczną, elektryczną, elektromagnetyczną, termiczną, chemiczną, atomową (wewnątrzjądrową). Ostatnie trzy typy odnoszą się do wewnętrznej formy energii, tj. ze względu na energię potencjalną oddziaływania cząstek tworzących ciało lub energię kinetyczną ich losowego ruchu.

Jeżeli energia jest wynikiem zmiany stanu ruchu punktów materialnych lub ciał, to nazywa się ją kinetyczny ; obejmuje energię mechaniczną ruchu ciał, energię cieplną wynikającą z ruchu cząsteczek.

Jeżeli energia jest wynikiem zmiany względnego położenia części danego układu lub jego położenia względem innych ciał, to nazywa się to potencjał ; obejmuje energię mas przyciąganych przez prawo powszechnego ciążenia, energię położenia jednorodnych cząstek, na przykład energię sprężystego odkształconego ciała, oraz energię chemiczną.

Energia w naukach przyrodniczych w zależności od natury dzieli się na następujące typy.

Energia mechaniczna - przejawia się w interakcji, ruchu poszczególnych ciał lub cząstek.

Obejmuje energię ruchu lub obrotu ciała, energię odkształcenia podczas zginania, rozciągania, skręcania, ściskania ciał elastycznych (sprężyny). Energia ta jest najszerzej wykorzystywana w różnych maszynach - transportowych i technologicznych.

Energia cieplna jest energią nieuporządkowanego (chaotycznego) ruchu i interakcji cząsteczek substancji.

Energia cieplna, pozyskiwana najczęściej poprzez spalanie różnego rodzaju paliw, znajduje szerokie zastosowanie w ogrzewaniu, przeprowadzaniu wielu procesów technologicznych (ogrzewanie, topienie, suszenie, odparowanie, destylacja itp.).

Energia elektryczna – energia elektronów poruszających się w obwodzie elektrycznym (prąd elektryczny).

Energia elektryczna służy do pozyskiwania energii mechanicznej za pomocą silników elektrycznych oraz realizacji procesów mechanicznych do przetwarzania materiałów: kruszenia, mielenia, mieszania; do przeprowadzania reakcji elektrochemicznych; pozyskiwanie energii cieplnej w elektrycznych urządzeniach grzewczych i piecach; do bezpośredniej obróbki materiałów (obróbka elektroerozyjne).

energia chemiczna – jest to energia „magazynowana” w atomach substancji, która jest uwalniana lub pochłaniana podczas reakcji chemicznych między substancjami.

Energia chemiczna jest uwalniana w postaci energii cieplnej podczas reakcji egzotermicznych (na przykład spalania paliwa) lub jest przekształcana w energię elektryczną w ogniwach galwanicznych i akumulatorach. Te źródła energii charakteryzują się wysoką sprawnością (do 98%), ale niską wydajnością.

energia magnetyczna - energia magnesów trwałych, które mają duży zapas energii, ale bardzo niechętnie ją „oddają”. Jednak prąd elektryczny wytwarza wokół siebie rozległe, silne pola magnetyczne, dlatego najczęściej mówi się o energii elektromagnetycznej.

Energie elektryczne i magnetyczne są ze sobą ściśle powiązane, każdą z nich można uznać za „odwrotną” stronę drugiej.

energia elektromagnetyczna to energia fal elektromagnetycznych, tj. poruszające się pola elektryczne i magnetyczne. Obejmuje światło widzialne, podczerwień, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i fale radiowe.

Zatem energia elektromagnetyczna jest energią promieniowania. Promieniowanie przenosi energię w postaci energii fal elektromagnetycznych. Kiedy promieniowanie jest pochłaniane, jego energia jest przekształcana w inne formy, najczęściej ciepło.

Energia atomowa - energia zlokalizowana w jądrach atomów tzw. substancji promieniotwórczych. Jest uwalniany podczas rozszczepienia ciężkich jąder (reakcja jądrowa) lub syntezy lekkich jąder (reakcja termojądrowa).

Istnieje również stara nazwa tego rodzaju energii - energia atomowa, ale nazwa ta nie oddaje dokładnie istoty zjawisk, które prowadzą do uwalniania kolosalnych ilości energii, najczęściej w postaci termicznej i mechanicznej.

Energia grawitacyjna - energia wynikająca z oddziaływania (grawitacji) masywnych ciał, jest szczególnie zauważalna w przestrzeni kosmicznej. W warunkach ziemskich jest to np. energia „magazynowana” przez ciało uniesione na pewną wysokość ponad powierzchnię Ziemi – energia grawitacji.

W ten sposób, w zależności od poziomu manifestacji można wyróżnić energię makroświata - grawitacyjną, energię oddziaływania ciał - mechaniczną, energię molekularnąoddziaływania - cieplne, atomowe energia oddziaływania - chemiczna, radiacyjna - elektromagnesnuyu, energia zawarta w jądrach atomów - jądrowa.

Współczesna nauka nie wyklucza istnienia innych rodzajów energii, które nie zostały jeszcze ustalone, ale nie naruszają ujednoliconego przyrodoznawczego obrazu świata i koncepcji energii.

Międzynarodowy układ jednostek (SI) wykorzystuje 1 dżul (J) jako jednostkę pomiaru energii. 1 J odpowiada 1 niutonometrowi (Nm). Jeśli obliczenia dotyczą energii cieplnej, biologicznej i wielu innych rodzajów energii, jako jednostkę energii stosuje się jednostkę poza systemem - kalorię (cal) lub kilokalorię (kcal), 1cal = 4,18 J. Do pomiaru energii elektrycznej , stosuje się jednostkę taką jak wat.godzina (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3,6 MJ. Do pomiaru energii mechanicznej stosuje się wartość 1 kg m = 9,8 J.

Energia pozyskiwana bezpośrednio z natury(energia paliwa, wody, wiatru, energia cieplna Ziemi, jądrowa), a która może być zamieniona na elektryczną, cieplną, mechaniczną, chemiczną nazywa się podstawowy. Zgodnie z klasyfikacją zasobów energetycznych na podstawie wyczerpania można również sklasyfikować energię pierwotną. Na ryc. 2.1 przedstawia schemat klasyfikacji energii pierwotnej.

Ryż.2.1. Klasyfikacja energii pierwotnej

Klasyfikując energię pierwotną, emitują tradycyjny oraz oryginalny rodzaje energii. Tradycyjne rodzaje energii obejmują te rodzaje energii, które są szeroko stosowane przez człowieka od wielu lat. Nietradycyjne rodzaje energii obejmują te rodzaje, które zaczęto stosować stosunkowo niedawno.

Tradycyjne rodzaje energii pierwotnej obejmują: paliwo organiczne (węgiel, ropa itp.), elektrownie wodne rzeczne i paliwo jądrowe (uran, tor itp.).

Energia odbierana przez człowieka, po konwersji energii pierwotnej na specjalnych instalacjach – stacjach, zwany drugorzędnym (energia elektryczna, energia pary, ciepła woda itp.).

Zalety energii elektrycznej. Energia elektryczna jest najwygodniejszym rodzajem energii i słusznie może być uważana za podstawę współczesnej cywilizacji. Zdecydowana większość technicznych środków mechanizacji i automatyzacji procesów produkcyjnych (sprzęt, urządzenia komputerowe), zastępowanie pracy ludzkiej pracą maszynową w życiu codziennym, ma podstawę elektryczną.

Nieco ponad połowa całej zużywanej energii wykorzystywana jest jako ciepło na potrzeby techniczne, ogrzewanie, gotowanie, reszta – w postaci mechanicznej, przede wszystkim w instalacjach transportowych, oraz energia elektryczna. Ponadto z roku na rok rośnie udział energii elektrycznej (rys. 2.2).

Energia elektryczna - bardziej wszechstronna forma energii. Znalazła szerokie zastosowanie w życiu codziennym i we wszystkich sektorach gospodarki narodowej. Istnieje ponad czterysta rodzajów elektrycznych urządzeń gospodarstwa domowego: lodówki, pralki, klimatyzatory, wentylatory, telewizory, magnetofony, urządzenia oświetleniowe itp. Nie można sobie wyobrazić przemysłu bez energii elektrycznej. W rolnictwie stale rośnie wykorzystanie energii elektrycznej: karmienie i pojenie zwierząt, opieka nad nimi, ogrzewanie i wentylacja, inkubatory, grzejniki, suszarnie itp.

Elektryfikacja - podstawy postępu technicznego każdej gałęzi gospodarki narodowej. Pozwala na zastąpienie niewygodnych w użytkowaniu zasobów energii uniwersalnym rodzajem energii - energią elektryczną, która może być przesyłana na dowolną odległość, zamieniana na inne rodzaje energii, na przykład mechaniczną lub cieplną i dzielona między odbiorców. Elektryczność - bardzo wygodna i ekonomiczna forma energii.

Ryż. 2.2. Dynamika zużycia energii elektrycznej

Energia elektryczna posiada takie właściwości, że jest niezastąpiona w mechanizacji i automatyzacji produkcji oraz w codziennym życiu człowieka:

1. Energia elektryczna jest uniwersalna, może być wykorzystywana do różnych celów. W szczególności bardzo łatwo jest zamienić go w ciepło. Odbywa się to np. w elektrycznych źródłach światła (żarówkach), piecach technologicznych stosowanych w hutnictwie, w różnych urządzeniach grzewczych i grzewczych. Zamiana energii elektrycznej na energię mechaniczną wykorzystywana jest w napędach silników elektrycznych.

2. Podczas zużywania energii elektrycznej można ją nieskończenie zmiażdżyć. Tak więc moc maszyn elektrycznych, w zależności od ich przeznaczenia, jest różna: od ułamków wata w mikrosilnikach stosowanych w wielu gałęziach techniki i w produktach gospodarstwa domowego, po ogromne wartości przekraczające milion kilowatów w generatorach elektrowni.

3. W procesie wytwarzania i przesyłania energii elektrycznej możliwe jest skoncentrowanie jej mocy, podniesienie napięcia oraz przesłanie przewodami zarówno na krótkie, jak i duże odległości dowolnej ilości energii elektrycznej z elektrowni, w której jest wytwarzana, do wszystkich jej odbiorców .

W związku z rozwojem technologii produkcji i znacznym pogorszeniem sytuacji środowiskowej w wielu regionach świata ludzkość staje przed problemem znalezienia nowych źródeł energii. Z jednej strony ilość wytwarzanej energii powinna być wystarczająca dla rozwoju produkcji, nauki i sektora domowego, z drugiej zaś produkcja energii nie powinna negatywnie oddziaływać na środowisko.

Takie sformułowanie pytania doprowadziło do poszukiwania tzw. alternatywnych źródeł energii – źródeł spełniających powyższe wymagania. Dzięki wysiłkom światowej nauki odkryto wiele takich źródeł, obecnie większość z nich jest już mniej lub bardziej wykorzystywana. Oto krótki ich przegląd:

energia słoneczna

Elektrownie słoneczne są aktywnie wykorzystywane w ponad 80 krajach, przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną. Istnieją różne sposoby takiej konwersji i odpowiednio różne typy elektrowni słonecznych. Najpopularniejsze stacje wykorzystujące konwertery fotoelektryczne (fotokomórki) połączone w panele słoneczne. Większość największych instalacji fotowoltaicznych na świecie znajduje się w USA.

Energia wiatrowa

Elektrownie wiatrowe (farmy wiatrowe) są szeroko stosowane w USA, Chinach, Indiach, a także w niektórych krajach Europy Zachodniej (np. w Danii, gdzie wytwarza się w ten sposób 25% całej energii elektrycznej). Energetyka wiatrowa jest bardzo obiecującym źródłem energii alternatywnej, obecnie wiele krajów znacznie rozszerza wykorzystanie tego typu elektrowni.

biopaliwo

Głównymi zaletami tego źródła energii w porównaniu z innymi rodzajami paliwa są jego przyjazność dla środowiska i odnawialność. Nie wszystkie rodzaje biopaliw są klasyfikowane jako alternatywne źródła energii: tradycyjne drewno opałowe jest również biopaliwem, ale nie jest alternatywnym źródłem energii. Alternatywne biopaliwa mogą być stałe (torf, odpady drzewne i rolne), płynne (biodiesel i biomasut, a także metanol, etanol, butanol) oraz gazowe (wodór, metan, biogaz).

Energia pływów i fal

W przeciwieństwie do tradycyjnej energii wodnej, która wykorzystuje energię strumienia wody, alternatywna energia wodna nie jest jeszcze powszechna. Głównymi wadami elektrowni pływowych są wysokie koszty ich budowy oraz dobowe zmiany mocy, dla których wskazane jest stosowanie elektrowni tego typu tylko w ramach systemów elektroenergetycznych wykorzystujących również inne źródła energii. Głównymi zaletami są wysoka przyjazność dla środowiska i niski koszt produkcji energii.

Energia cieplna Ziemi

Do opracowania tego źródła energii wykorzystywane są elektrownie geotermalne, które wykorzystują energię wysokotemperaturowych wód gruntowych, a także wulkanów. W chwili obecnej bardziej rozpowszechniona jest energia hydrotermalna, wykorzystująca energię gorących źródeł podziemnych. Energia petrotermiczna, oparta na wykorzystaniu „suchego” ciepła wnętrza Ziemi, jest obecnie słabo rozwinięta; Głównym problemem jest niska opłacalność tej metody produkcji energii.

elektryczność atmosferyczna

(Błyskawice na powierzchni Ziemi występują niemal jednocześnie w różnych miejscach na planecie.)

Energia burzy, oparta na wychwytywaniu i gromadzeniu energii błyskawicy, jest wciąż w powijakach. Głównymi problemami energii burzowej są ruchliwość frontów burzowych, a także prędkość atmosferycznych wyładowań elektrycznych (błyskawicy), co utrudnia akumulację ich energii.