انواع انرژی

به طور کلی دو نوع انرژی داریم:

1- انرژی ذخیره شده ( انرژی پتانسیل )

2- انرژی جاری ( انرژی جنبشی)

غذایی که می خوریم حاوی انرژی شیمیایی است، بدن انسان این انرژی را در خود ذخیره می کند و آن را تا زمانی که نیاز نداشته باشد، در خود نگه می دارد.

انرژی جنبشی شامل انرژی الکتریکی، تابشی، گرمایی، انرژی اجسام متحرک، صوت و ... می شود.

انرژی پتانسیل نیز شامل انرژی شیمایی، انرژی مکانیکی ذخیره شده ( مثل یک فنر فشرده شده )، انرژی هسته ای و انرژی گرانشی می شود.

منابع انرژی

تمامی انرژی ها در منابعی ذخیره شده اند و ما روزانه از آن ها استفاده می کنیم. منابع انرژی به طور کلی به دو بخش تقسیم می شوند. منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی توده زنده، انرژی زمین گرمایی، آب، باد، خورشید

منابع انرژی تجدید ناپذیر مانند نفت، گاز، ذغال، انرژی هسته ای.

منبع انرژی تجدید پذیر به منبع انرژی ای گفته می شود که در زمان کمی قابل استفاده ی مجدد گردد.

منبع انرژی تجدید ناپذیر به منبع انرژی ای گفته می شود که اگر آن را مصرف نماییم قادر نخواهیم بود در زمان کم، آن را دوباره محیا نماییم.

منابع انرژی تجدید پذیر و تجدید ناپذیر هر دو برای تولید انرژی های ثانویه مانند الکتریسیته استفاده می شوند.

همان گونه که خواندیم منابع انرژی تجدید پذیر شامل انرژی توده زنده، آبی، زمین گرمایی، باد، خورشیدی، انرژی اقیانوس ها و .... می شود.

منابع انرژی تجدید ناپذیر نیز شامل نفت، گاز طبیعی، ذغال، اورانیوم ( انرژی هسته ای) ... می شوند.

به طور کلی، تمامی سوخت های فسیلی جزء منابع انرژی تجدید ناپذیر حساب می شوند.

 انواع انرژی:

توده زنده  (Biomass): 

توده زنده، مواد آلی ساخته شده از گیاهان و حیوانات می باشد که حاوی انرژی ذخیره شده خورشید می باشد.

گیاهان در حین فتوسنتز انرژی خورشید را جذب می کنند. انرژی شیمیایی گیاهان به انسان ها و حیواناتی که آن ها را می خورند منتقل می شود.

توده زنده یک انرژی تجدیدپذیر است زیرا گیاهان همیشه در حال رشداند و زباله نیز همیشه تولید می شود. به عنوان مثال هایی از توده زنده می توان به چوب، زباله، کود و برخی پسماندها اشاره نمود.

 انواع توده زنده: 

برای آزاد کردن انرژی این مواد، تنها می توانیم آن ها را بسوزانیم.

  آب:

 آب از قدیمی ترین منابع انرژی است. برای استفاده از انرژی پتانسیل ذخیره شده در آب، از نیروگاه آبی استفاده می شود ( مثل نیروگاه کارون، کرج و ... ) نحوه عملکرد نیروگاه آبی را در شکل زیر مشاهده کنید.

 انرژی زمین گرمایی (Geothermal): 

انرژی زمین گرمایی، انرژی ای است که در مرکز زمین تولید می شود ( حدود 6000 کیلومتر زیر سطح زمین).

در درون کره زمین دماهایی بالاتر از دمای خورشید نیز وجود دارد. ما می توانیم از آب داغ و بخار تولید شده در درون زمین برای گرمایش منازل و تولید برق استفاده کنیم. این انرژی تجدید پذیر است زیرا آب با بارش باران تامین می شود و حرارت نیز به صورت پیوسته در درون زمین تولید می شود.

 انرژی باد:

 با استفاده از انرژی باد می توانیم یک توربین را بچرخانیم و با متصل نمودن یک ژنراتور به آن، انرژی الکتریکی تولید نماییم. انرژی بادی (به انگلیسی: Wind power) تبدیل انرژی باد به نوعی مفید از انرژی مانند انرژی الکتریکی (با استفاده از توربین‌های بادی)، انرژی مکانیکی (مثلاً در آسیاب‌های بادی یا پمپ‌های بادی) یا پیش‌رانش قایق‌ها و کشتی‌ها (مثلاً در قایق‌های بادبانی) است. در آسیاب‌های بادی از انرژی باد مستقیماً برای خرد کردن دانه‌ها یا پمپ کردن آب استفاده می‌شود.

در پایان سال ۲۰۱۰، میزان ظرفیت نامی تولید برق بادی در سراسر جهان برابر ۱۹۷ گیگاوات بود. امروزه توان بادی در دنیا ظرفیت تولید سالانه ۴۳۰ تراوات ساعت انرژی الکتریکی را دارد که این میزان، ۲٫۵٪ مصرف برق دنیاست.در ۵ سال گذشته، رشد متوسط سالانه در توان بادی دنیا ۲۷٫۶٪ بوده و انتظار می‌رود که سهم باد در تولید انرژی الکتریکی دنیا تا سال ۲۰۱۳ به ۳٫۳۵٪ و تا سال ۲۰۱۸ به ۸٪ برسد. نخستین استفاده از انرژی باد توسط ایرانیان باستان برای آبیاری مزارع بود. آن‌ها از توان باد برای به حرکت درآوردن چرخ‌هایی استفاده می‌کردند تا آب را به سطح زمین و مزارعشان بیاورند.

انرژی خورشیدی: 

خورشید بیلیون ها سال است که در حال تولید انرژی است. این انرژی به صورت تابش از خورشید به ما می رسد و می توان آن را به انواع دیگر انرژی ها تبدیل نمود.

انرژی خورشیدی را می توان به انرژی حرارتی تبدیل نمود و برای گرمایش آب یا منازل از آن استفاده نمود.

انرژی خورشیدی را می توان به دو صورت به انرژی الکتریکی تبدیل نمود:

الف- با استفاده از سلول های خورشیدی:

 این سلول ها نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می کنند و در مکان هایی که سیم کشی برق موجود نیست به کار می روند.

ب- با استفاده از نیروگاه های خورشیدی:

 این نیروگاه ها به صورت غیر مستقیم برق تولید می کنند، یعنی ابتدا آب را به وسیله حرارت آفتاب تبخیر می کنند و با این بخار ایجاد شده توربینی را می چرخانند و برق تولید می کنند. انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین است. انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. به‌طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود ۱٫۳ x 10۱۸ ژول در ثانیه است. انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها به‌طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی همانند گرما و الکتریسیته و… تبدیل شود. اما موانعی شامل (ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی - متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش - محدوده توزیع بسیار وسیع) موجب شده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد.  استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمان‌ها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و… اخیراً شروع گردیده‌است.

سوخت های فسیلی ( نفت، گاز، ذغال):

از بقایای موجودات زنده که میلیون ها سال پیش مرده اند و جسدهای آن ها زیر لایه های گل دفن شده به وجود می آید. فشار و حرارت این لایه ها باعث تشکیل این سوخت ها می شود. با توجه به فشار و دما، ممکن است این مواد به نفت، گاز یا ذغال تبدیل شوند. این سوخت‌ها دارای یک ویژگی مشترک هستند و آن قدمت بسیار بالای آن‌ها می‌باشد. آن‌ها صدها میلیون سال قبل و پیش از حضور دایناسورها (و از زمان پلانتون) در جهان به وجود آمده‌اند. بیشتر دانشمندان معتقدند نفت از انباشته شدن بقایای جانوران و گیاهان در کف دریاهای قدیمی به وجود آمده‌است. این مواد بین لایه‌های رسوبی قرار گرفته و بر اثر گرما و فشار زیاد و تغییرات شیمیایی طیّ میلیون ها سال به نفت تبدیل شده‌اند.

انرژی هسته ای: 

انرژی در هسته اتم وجود دارد و می تواند برای تولید الکتریسیته بکار رود. انرژی هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear Energy) عبارت است از استفادهٔ فرایندهای هسته‌ای حرارت‌زا برای ایجاد گرما و الکتریسیته ی مفید. این واژه شامل شکافت هسته‌ای، پرتوزایی و همجوشی هسته‌ای می‌باشد. امروزه، شکافت هسته‌ای عناصر دستهٔ آکتینیدها در جدول تناوبی اکثریت قریب به اتفاق انرژی هسته‌ای مورد نیاز بشر را با استفاده از فرایندهای پرتوزایی تولید می‌کند، که در درجهٔ اول به شکل انرژی زمین گرمایی و مولد گرما-الکتریکی ایزوتوپی نیاز انسان را برطرف می‌سازد. نیروگاه‌های هسته‌ای، جدا از سهمی که در تأمین رآکتورهای شکافت هسته‌ای نیروهای دریایی دارند، حدود ۵٫۷ درصد انرژی جهان و ۱۳ درصد الکتریسیته جهان را در سال ۲۰۱۲ تأمین می‌کردند. در سال ۲۰۱۳، آژانس بین‌المللی انرژی اتمی گزارش داد که ۴۳۷ رآکتور هسته‌ای فعال در ۳۱ کشور وجود دارد اگرچه تمام رآکتورها الکتریسیته تولید نمی‌کنند. به علاوه، تقریباً ۱۴۰ کشتی دریایی وجود دارد که با استفاده از حدوداً ۱۸۰ رآکتور، نیرو محرکهٔ هسته‌ای آنان را تأمین می‌کنند. پس از ۲۰۱۳، رسیدن به افزوده خالص انرژی به وسیلهٔ همجوشی هسته‌ای پایدار، به استثنای منابع انرژی همجوشی مانند خورشید، فضایی مداومی برای تحقیقات فیزیکی و مهندسی ایجاد کرده‌است.