روند مصرف جهانی انرژی و اندازه گیری توضیح داده شده است

جهانی بدون انرژی را تصور کنید - هیچ فرآیند بیولوژیکی که زندگی را حفظ کند، بدون صنایع برق رسانی، بدون سوخت حمل و نقل. انرژی در تمام جنبه های هستی مدرن نفوذ می کند، با این حال ماهیت بنیادی آن توسط بسیاری درک نشده است. این بررسی جامع به بررسی تعریف انرژی، اشکال مختلف، واحدهای اندازه گیری و الگوهای مصرف در سطوح فردی و ملی می پردازد.

انرژی، از نظر فیزیکی، ظرفیت انجام کار را نشان می دهد - نیروی محرکه همه حرکت ها و تغییرات در جهان. این کمیت اساسی به اشکال مختلف قابل تعویض در سراسر طبیعت ظاهر می شود:

انرژی جنبشی حرکت مولکولی درون مواد دمای آنها را تعیین می کند. انتقال حرارت از طریق رسانش، همرفت یا تشعشع صورت می‌گیرد و کاربردهایی از تولید برق بخار تا سیستم‌های گرمایش خانه را ممکن می‌سازد.

این شکل انرژی که توسط معادله Ek = ½mv² اداره می شود، اجسام متحرک را از وسایل نقلیه به سمت توربین های بادی توصیف می کند. جرم و سرعت هر دو به طور تصاعدی بر سطوح انرژی جنبشی تأثیر می گذارند.

انرژی سنگ بنای تمدن مدرن همه چیز را از تلفن های هوشمند گرفته تا ماشین آلات صنعتی را تامین می کند. از طریق روش های مختلف از جمله احتراق سوخت فسیلی، سدهای برق آبی و سلول های فتوولتائیک تولید می شود.

این انرژی که در پیوندهای مولکولی ذخیره می شود، در طی واکنش ها آزاد می شود. سوخت های فسیلی و مواد غذایی به ترتیب نشان دهنده دو منبع انرژی شیمیایی حیاتی هستند که به ماشین ها و موجودات انرژی می دهند.

این منبع انرژی تجدیدپذیر که از مواد آلی مشتق شده است شامل سوخت سنتی چوب و سوخت های زیستی پیشرفته مانند اتانول است. پتانسیل کربن خنثی آن از نظر محیطی قابل توجه است.

چگال ترین شکل انرژی که از طریق شکافت اتمی یا همجوشی آزاد می شود. فناوری هسته‌ای در حالی که توان خروجی فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌کند، چالش‌های ایمنی و مدیریت پسماند منحصربه‌فردی را ارائه می‌کند.

متابولیسم انسان در درجه اول از انرژی شیمیایی موجود در درشت مغذی ها (کربوهیدرات ها، چربی ها، پروتئین ها) استفاده می کند و آنها را از طریق مسیرهای پیچیده بیوشیمیایی به اشکال قابل استفاده تبدیل می کند و در عین حال تعادل انرژی حرارتی و الکتریکی را برای عملکردهای فیزیولوژیکی حفظ می کند.

واحد انرژی بنیادی سیستم بین المللی، به عنوان کار انجام شده توسط یک نیوتن نیرو که یک متر حرکت می کند، تعریف می شود. کاربردهای عملی معمولاً به دلیل قدر کوچک ژول از مضرب بزرگتر (kJ, MJ) استفاده می کنند.

وات (W) نرخ انتقال انرژی را با یک وات برابر با یک ژول در ثانیه تعیین می کند. کیلووات (کیلووات) و مگاوات (مگاوات) برای سیستم های بزرگتر مانند نیروگاه ها مقیاس مناسبی دارند.

واحد صورتحساب استاندارد برق که 3.6 مگاژول انرژی را نشان می دهد. یک دستگاه 100 واتی که 10 ساعت کار می کند، 1 کیلووات ساعت مصرف می کند.

قبوض آب و برق الگوهای مصرف را آشکار می کند. به عنوان مثال، یک قبض برق 69.79 پوندی با هزینه ثابت 12 پوند و نرخ 0.17 پوند در هر کیلووات ساعت نشان دهنده 340 کیلووات ساعت استفاده واقعی پس از کسر هزینه های ثابت است.

مقایسه استاندارد نیاز به تبدیل واحد دارد. یک لیتر گازوئیل (38 مگا ژول) تقریباً برابر با 10.6 کیلووات ساعت است که امکان تجزیه و تحلیل انرژی متقاطع را فراهم می کند.

تمایز منابع خام (زغال سنگ، نفت خام) از اشکال فرآوری شده (برق، بنزین) کارایی و تلفات واقعی سیستم انرژی را نشان می دهد.

نیروگاه های حرارتی معمولی با راندمان 30 تا 40 درصد کار می کنند، در حالی که وسایل نقلیه الکتریکی 90 درصد را به دست می آورند که تفاوت های تکنولوژیکی در استفاده از انرژی را برجسته می کند.

نابرابری های بین المللی مصرف انرژی نشان دهنده سطوح توسعه اقتصادی است:

به طور متوسط ​​روزانه 125 کیلووات ساعت (450 مگاژول) سرانه در تمام بخش ها از جمله حمل و نقل، گرمایش و تولید مواد غذایی.

تقریباً دو برابر نرخ سرانه بریتانیا مصرف می کند که منعکس کننده سبک زندگی با انرژی بیشتر است.

در حالی که مصرف فعلی کمتر است، صنعتی شدن سریع تقاضا را تسریع می کند، عرضه جهانی و چالش های زیست محیطی را به همراه دارد.

فن آوری های خورشیدی، بادی، آبی و انرژی زیستی باید از طریق نوآوری مستمر و کاهش هزینه گسترش یابد.

طرح‌های راکتور پیشرفته و راه‌حل‌های زباله می‌توانند پتانسیل انرژی هسته‌ای را باز کنند و در عین حال خطرات را کاهش دهند.

از شبکه‌های هوشمند گرفته تا ساختمان‌های با عملکرد بالا، بهینه‌سازی مصرف انرژی نشان‌دهنده فوری‌ترین استراتژی کاهش انتشار است.

تغییر از وابستگی فسیلی به زیرساخت های انرژی پاک نیازمند سیاست، سرمایه گذاری و تغییرات رفتاری هماهنگ در تمام بخش های اجتماعی است.

درک ماهیت اساسی انرژی و الگوهای مصرف نشان دهنده اولین گام به سمت مدیریت مسئولانه این منبع ضروری است. با افزایش تقاضای جهانی و تشدید محدودیت های زیست محیطی، تصمیمات آگاهانه انرژی در همه سطوح به طور فزاینده ای نتایج اقتصادی و زیست محیطی را تعیین می کند.