برای حل مشکل سوخت‌های فسیلی محدود، محققان در سراسر جهان در تلاش هستند تا منابع انرژی جایگزین را ایجاد و تجاری‌سازی کنند. و ما فقط در مورد توربین های بادی و پنل های خورشیدی معروف صحبت نمی کنیم. گاز و نفت ممکن است با انرژی جلبک ها، آتشفشان ها و قدم های انسان جایگزین شود. بازیافت ده مورد از جالب ترین و سازگارترین منابع انرژی آینده را انتخاب کرده است.

ژول از گردان

روزانه هزاران نفر از گردان های ورودی ایستگاه های راه آهن عبور می کنند. به یکباره، چندین مرکز تحقیقاتی در سراسر جهان ایده استفاده از جریان مردم را به عنوان یک تولید کننده انرژی نوآورانه مطرح کردند. شرکت ژاپنی شرکت راه‌آهن شرق ژاپن تصمیم گرفت تا تمامی چرخ‌گردان‌های ایستگاه‌های راه‌آهن را به ژنراتور مجهز کند. این نصب در یک ایستگاه قطار در منطقه شیبویا توکیو کار می کند: عناصر پیزوالکتریک در کف زیر گردان ها تعبیه شده است که از فشار و ارتعاشاتی که هنگام پا گذاشتن افراد روی آنها دریافت می کنند، الکتریسیته تولید می کنند.

یکی دیگر از فن‌آوری‌های «گردن‌گردان انرژی» در حال حاضر در چین و هلند استفاده می‌شود. در این کشورها، مهندسان تصمیم گرفتند که از اثر فشار دادن عناصر پیزوالکتریک استفاده نکنند، بلکه از اثر فشار دادن دستگیره‌های گردان یا درهای گردان استفاده کنند. مفهوم شرکت هلندی Boon Edam شامل جایگزینی درهای استاندارد در ورودی مراکز خرید (که معمولاً با استفاده از یک سیستم فتوسل کار می کنند و خودشان شروع به چرخش می کنند) با درهایی است که بازدید کننده باید فشار داده و در نتیجه برق تولید کند.

چنین درهای ژنراتور قبلاً در مرکز هلندی Natuurcafe La Port ظاهر شده اند. هر یک از آنها حدود 4600 کیلووات ساعت انرژی در سال تولید می کنند که در نگاه اول ممکن است ناچیز به نظر برسد، اما به عنوان نمونه خوبی از فناوری جایگزین برای تولید برق است.

جلبک خانه ها را گرم می کند

جلبک ها به تازگی به عنوان یک منبع انرژی جایگزین در نظر گرفته می شوند، اما به گفته کارشناسان، این فناوری بسیار امیدوار کننده است. همین بس که از 1 هکتار سطح آبی که جلبک ها اشغال می کنند، سالانه 150 هزار متر مکعب بیوگاز به دست می آید. این تقریباً برابر با حجم گاز تولید شده توسط یک چاه کوچک است و برای زندگی یک روستای کوچک کافی است.

جلبک های سبز به راحتی نگهداری می شوند، به سرعت رشد می کنند و در گونه های بسیاری وجود دارند که از انرژی نور خورشید برای انجام فتوسنتز استفاده می کنند. تمام زیست توده ها، چه قندها و چه چربی ها، می توانند به سوخت های زیستی تبدیل شوند که معمولاً بیواتانول و بیودیزل هستند. جلبک یک سوخت زیست محیطی ایده آل است زیرا در محیط های آبی رشد می کند و به منابع زمینی نیاز ندارد، بهره وری بالایی دارد و به محیط زیست آسیب نمی رساند.

اقتصاددانان تخمین می زنند که تا سال 2018، گردش مالی جهانی حاصل از پردازش زیست توده ریز جلبک های دریایی می تواند به حدود 100 میلیارد دلار برسد. در حال حاضر پروژه های تکمیل شده با استفاده از سوخت "جلبک" وجود دارد - به عنوان مثال، یک ساختمان 15 آپارتمانی در هامبورگ، آلمان. نماهای این خانه با 129 آکواریوم جلبکی پوشانده شده است که به عنوان تنها منبع انرژی برای گرمایش و تهویه مطبوع در ساختمان عمل می کند که خانه هوشمند Bio Intelligent Quotient (BIQ) نام دارد.

سرعت‌گیرها خیابان‌ها را روشن می‌کنند

مفهوم تولید برق با استفاده از به اصطلاح "سرعت گیر" ابتدا در بریتانیا و سپس در بحرین اجرا شد و به زودی این فناوری به روسیه خواهد رسید.همه چیز از زمانی شروع شد که مخترع بریتانیایی پیتر هیوز، رمپ جاده ای الکترو-کینتیک را برای بزرگراه ها ایجاد کرد. سطح شیب دار از دو صفحه فلزی تشکیل شده است که کمی بالاتر از جاده قرار دارند. در زیر صفحات یک ژنراتور الکتریکی وجود دارد که هر زمان که خودرو از سطح شیب دار عبور کند جریان تولید می کند.

بسته به وزن خودرو، رمپ می تواند بین 5 تا 50 کیلووات در مدت زمانی که خودرو از سطح شیب دار عبور می کند، تولید کند. چنین رمپ‌هایی مانند باتری عمل می‌کنند و می‌توانند برق چراغ‌های راهنمایی و علائم جاده‌ای را تامین کنند. در بریتانیا، این فناوری در حال حاضر در چندین شهر کار می کند. این روش شروع به گسترش به کشورهای دیگر کرد - به عنوان مثال، به بحرین کوچک.

شگفت انگیزترین چیز این است که چیزی مشابه در روسیه دیده می شود. دانشجویی از Tyumen، آلبرت برند، راه حل مشابهی را برای روشنایی خیابان در انجمن VUZPromExpo ارائه کرد. بر اساس محاسبات سازنده، روزانه بین 1000 تا 1500 خودرو از سرعت گیرها در شهر او عبور می کنند. برای یک بار "برخورد" یک خودرو بر روی "سرعت گیر" مجهز به ژنراتور الکتریکی، حدود 20 وات برق تولید می شود که به محیط زیست آسیب نمی رساند.

فراتر از فوتبال

توپ سوکت که توسط گروهی از فارغ التحصیلان دانشگاه هاروارد که شرکت Uncharted Play را تاسیس کردند، ساخته شده است و می تواند در نیم ساعت بازی فوتبال، برق کافی برای تامین انرژی یک لامپ LED برای چندین ساعت تولید کند. سوکت یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای منابع انرژی ناایمن است که اغلب توسط ساکنان کشورهای توسعه نیافته استفاده می شود.

اصل ذخیره انرژی توپ سوکت بسیار ساده است: انرژی جنبشی تولید شده با ضربه زدن به توپ به یک مکانیسم آونگ مانند کوچک منتقل می شود که یک ژنراتور را به حرکت در می آورد. ژنراتور برق تولید می کند که در باتری ذخیره می شود. انرژی ذخیره شده را می توان برای تامین انرژی هر وسیله الکتریکی کوچک استفاده کرد - به عنوان مثال، یک چراغ رومیزی با LED.

سوکت دارای توان خروجی شش وات است. توپ مولد انرژی قبلاً از جامعه جهانی به رسمیت شناخته شده است: جوایز متعددی دریافت کرده است، توسط ابتکار جهانی کلینتون بسیار مورد تحسین قرار گرفته است و همچنین در کنفرانس معروف TED مورد تمجید قرار گرفته است.

انرژی پنهان آتشفشان ها

یکی از پیشرفت‌های اصلی در توسعه انرژی آتشفشانی متعلق به محققان آمریکایی از شرکت‌های آغازگر AltaRock Energy و Davenport Newberry Holdings است. "موضوع آزمایش" یک آتشفشان خاموش در اورگان بود. آب نمک به اعماق سنگ ها پمپاژ می شود که دمای آن ها به دلیل پوسیدگی عناصر رادیواکتیو موجود در پوسته سیاره و داغ ترین گوشته زمین بسیار بالا است. هنگامی که گرم می شود، آب به بخار تبدیل می شود که به توربین منتقل می شود که برق تولید می کند.

در حال حاضر، تنها دو نیروگاه کوچک فعال از این نوع - در فرانسه و آلمان وجود دارد. اگر فناوری آمریکایی کار کند، آنگاه، طبق نظر سازمان زمین شناسی ایالات متحده، انرژی زمین گرمایی پتانسیل تامین 50 درصد برق مورد نیاز کشور را دارد (امروزه سهم آن تنها 0.3 درصد است).

روش دیگری برای استفاده از آتشفشان ها برای انرژی در سال 2009 توسط محققان ایسلندی پیشنهاد شد. در نزدیکی اعماق آتشفشانی، آنها یک مخزن زیرزمینی آب با دمای غیرعادی بالا را کشف کردند. آب فوق داغ جایی در مرز بین مایع و گاز قرار دارد و فقط در دماها و فشارهای خاصی وجود دارد.

دانشمندان توانستند چیزی مشابه را در آزمایشگاه تولید کنند، اما معلوم شد که چنین آبی در طبیعت نیز یافت می شود - در روده های زمین. اعتقاد بر این است که ده برابر بیشتر انرژی از آب در "دمای بحرانی" نسبت به آبی که به روش کلاسیک به جوش می آید، استخراج می شود.

انرژی حاصل از گرمای انسان

اصل ژنراتورهای ترموالکتریک که بر اساس اختلاف دما کار می کنند برای مدت طولانی شناخته شده است. اما تنها چند سال پیش فناوری شروع به استفاده از گرمای بدن انسان به عنوان منبع انرژی کرد. تیمی از محققان موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST) یک ژنراتور ساخته اند که در یک صفحه شیشه ای انعطاف پذیر ساخته شده است.

تی این ابزار به دستبندهای تناسب اندام اجازه می دهد تا از گرمای دست انسان شارژ شوند - به عنوان مثال، در هنگام دویدن، زمانی که بدن بسیار داغ می شود و با دمای محیط در تضاد است. ژنراتور کره ای با ابعاد 10 در 10 سانتی متر می تواند حدود 40 میلی وات انرژی در دمای پوست 31 درجه سانتی گراد تولید کند.

یک فناوری مشابه توسط آن ماکوسینسکی جوان، که چراغ قوه ای اختراع کرد که از تفاوت دمای هوا و بدن انسان شارژ می شود، پایه گذاری شد. این اثر با استفاده از چهار عنصر Peltier توضیح داده می شود: ویژگی آنها توانایی تولید الکتریسیته در هنگام گرم شدن از یک طرف و سرد شدن از طرف دیگر است.

در نتیجه، چراغ قوه آن نور کاملاً روشن تولید می کند، اما نیازی به باتری های قابل شارژ ندارد. برای کارکرد آن فقط پنج درجه اختلاف دما بین درجه حرارت کف دست فرد و دمای اتاق لازم است.

مراحل سنگفرش هوشمند

هر نقطه در یکی از خیابان های شلوغ روزانه 50000 گام برداشته است. ایده استفاده از ترافیک پیاده‌روی برای تبدیل مفید گام‌ها به انرژی در محصولی که توسط Lawrence Kemball-Cook، مدیر Pavegen Systems در بریتانیا توسعه داده شد، اجرا شد. یک مهندس تخته های سنگفرش ساخته است که از انرژی جنبشی عابران پیاده تولید می کند.

دستگاه موجود در کاشی نوآورانه از یک ماده منعطف و ضد آب ساخته شده است که با فشار دادن حدود پنج میلی متر خم می شود. این به نوبه خود انرژی ایجاد می کند که مکانیسم آن را به الکتریسیته تبدیل می کند. وات انباشته شده یا در یک باتری لیتیوم پلیمری ذخیره می شود یا مستقیماً برای روشن کردن ایستگاه های اتوبوس، ویترین فروشگاه ها و علائم استفاده می شود.

خود کاشی Pavegen کاملاً دوستدار محیط زیست است: بدنه آن از درجه خاصی از فولاد ضد زنگ و پلیمر بازیافتی با محتوای کربن کم ساخته شده است. سطح بالایی از لاستیک های مستعمل ساخته شده است که باعث می شود کاشی ها بادوام و در برابر سایش بسیار مقاوم باشند.

در طول بازی های المپیک تابستانی 2012 لندن، کاشی ها در بسیاری از خیابان های توریستی نصب شد. آنها در عرض دو هفته توانستند 20 میلیون ژول انرژی به دست آورند. این برای روشنایی خیابان در پایتخت بریتانیا بیش از اندازه کافی بود.

گوشی های هوشمند شارژ دوچرخه

برای شارژ مجدد دستگاه پخش، تلفن یا تبلت خود، نیازی به داشتن پریز برق ندارید. گاهی اوقات تنها کاری که باید انجام دهید این است که پدال ها را بچرخانید. به این ترتیب، شرکت آمریکایی Cycle Atom دستگاهی را عرضه کرده است که به شما امکان می دهد در حین دوچرخه سواری یک باتری خارجی را شارژ کنید و متعاقباً دستگاه های تلفن همراه را شارژ کنید.

این محصول که Siva Cycle Atom نام دارد، یک ژنراتور دوچرخه سبک وزن با باتری لیتیومی است که برای تامین انرژی تقریباً هر دستگاه موبایلی که دارای پورت USB است طراحی شده است. این مینی ژنراتور را می توان در عرض چند دقیقه بر روی اکثر قاب های دوچرخه معمولی نصب کرد. خود باتری را می توان به راحتی برای شارژ مجدد گجت ها جدا کرد. کاربر به ورزش و پدال می رود - و پس از چند ساعت تلفن هوشمند او قبلاً 100 سنت شارژ می شود.

نوکیا نیز به نوبه خود ابزاری را به عموم مردم ارائه کرد که به دوچرخه متصل می شود و به شما امکان می دهد پدال زدن را به راهی برای تولید انرژی دوستدار محیط زیست تبدیل کنید. کیت شارژر دوچرخه نوکیا دارای یک دینام است، یک ژنراتور الکتریکی کوچک که از انرژی حاصل از چرخش چرخ‌های دوچرخه برای شارژ تلفن از طریق جک استاندارد 2 میلی‌متری که در اکثر گوشی‌های نوکیا وجود دارد، استفاده می‌کند.

مزایای فاضلاب

هر شهر بزرگ روزانه مقادیر عظیمی از فاضلاب را در آب های آزاد تخلیه می کند و اکوسیستم را آلوده می کند. به نظر می رسد که آب مسموم شده توسط فاضلاب دیگر نمی تواند برای کسی مفید باشد، اما اینطور نیست - دانشمندان راهی برای ایجاد سلول های سوختی بر اساس آن کشف کرده اند.

یکی از پیشگامان این ایده، استاد دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا بروس لوگان بود. درک مفهوم کلی برای افراد غیر متخصص بسیار دشوار است و بر دو پایه ساخته شده است - استفاده از سلول های سوختی باکتریایی و نصب به اصطلاح الکترودیالیز معکوس. باکتری ها مواد آلی موجود در فاضلاب را اکسید می کنند و در این فرآیند الکترون تولید می کنند و جریان الکتریکی ایجاد می کنند.

تقریباً از هر نوع مواد زائد آلی می توان برای تولید برق استفاده کرد - نه فقط فاضلاب، بلکه فضولات حیوانات و همچنین محصولات جانبی از شراب، آبجوسازی و صنایع لبنی. در مورد الکترودیالیز معکوس، ژنراتورهای الکتریکی در اینجا کار می کنند که توسط غشاء به سلول ها تقسیم می شوند و انرژی را از اختلاف شوری دو جریان مایع مخلوط می گیرند.

انرژی "کاغذ".

شرکت ژاپنی تولید کننده لوازم الکترونیکی سونی در نمایشگاه محصولات سبز توکیو یک ژنراتور زیستی با قابلیت تولید برق از کاغذ ریز خرد شده تولید و ارائه کرده است. ماهیت فرآیند به شرح زیر است: برای جداسازی سلولز (این یک زنجیره طولانی از قند گلوکز است که در گیاهان سبز یافت می شود)، مقوا راه راه مورد نیاز است.

این زنجیره با کمک آنزیم ها شکسته می شود و گلوکز حاصل توسط گروه دیگری از آنزیم ها پردازش می شود و به کمک آن یون های هیدروژن و الکترون های آزاد آزاد می شوند. الکترون ها از طریق یک مدار خارجی برای تولید الکتریسیته فرستاده می شوند. فرض بر این است که چنین نصبی، هنگام پردازش یک ورق کاغذ با ابعاد 210 در 297 میلی متر، می تواند حدود 18 وات در ساعت (تقریباً همان مقدار انرژی تولید شده توسط 6 باتری AA) تولید کند.

این روش سازگار با محیط زیست است: یک مزیت مهم چنین "باتری" عدم وجود فلزات و ترکیبات شیمیایی مضر است. اگرچه در حال حاضر این فناوری هنوز تا تجاری سازی فاصله دارد: الکتریسیته تولید شده بسیار کم است - فقط برای تأمین انرژی ابزارهای کوچک قابل حمل کافی است.

سخنرانی 2. انواع انرژی. دریافت، تبدیل و استفاده از انرژی

موضوع 2. انواع انرژی. به دست آوردن، تبدیل و استفاده از انرژی

مفاهیم اساسی:

انرژی؛ انرژی جنبشی و پتانسیل؛ انواع انرژی؛ انرژی؛ سیستم انرژی؛ سیستم قدرت الکتریکی؛ مصرف کنندگان انرژی؛ انرژی سنتی و غیر سنتی؛ برنامه های بارگذاری؛ مصرف سرانه انرژی؛ شدت انرژی اقتصاد؛ شاخص سطح انرژی-اقتصادی تولید.

انرژی اساس جهانی پدیده های طبیعی، اساس فرهنگ و تمام فعالیت های انسانی است. در همان زمان تحت انرژی(یونانی - عمل، فعالیت) به ارزیابی کمی اشکال مختلف حرکت ماده اشاره دارد که می توانند به یکدیگر تبدیل شوند.

بر اساس مفاهیم علم فیزیک، انرژی توانایی یک جسم یا سیستم اجسام برای انجام کار است. دسته بندی های مختلفی از انواع و اشکال انرژی وجود دارد. یک فرد در زندگی روزمره خود اغلب با انواع انرژی های زیر روبرو می شود: مکانیکی، الکتریکی، الکترومغناطیسی، حرارتی، شیمیایی، اتمی (درون هسته ای). سه نوع آخر به شکل درونی انرژی اشاره دارد، یعنی. ناشی از انرژی پتانسیل تعامل ذرات تشکیل دهنده بدن یا انرژی جنبشی حرکت تصادفی آنهاست.

اگر انرژی حاصل تغییر در حالت حرکت نقاط یا اجسام مادی باشد، آن را می نامند جنبشی ; این شامل انرژی مکانیکی حرکت اجسام، انرژی حرارتی ناشی از حرکت مولکول ها است.

اگر انرژی حاصل تغییر در آرایش نسبی اجزای یک سیستم معین یا موقعیت آن نسبت به اجسام دیگر باشد، به آن می گویند. پتانسیل ; این شامل انرژی جرم های جذب شده توسط قانون گرانش جهانی، انرژی موقعیت ذرات همگن، به عنوان مثال، انرژی یک جسم تغییر شکل الاستیک، انرژی شیمیایی است.

انرژی در علوم طبیعی بسته به ماهیت آن به انواع زیر تقسیم می شود.

انرژی مکانیکی - در طول تعامل و حرکت اجسام یا ذرات منفرد خود را نشان می دهد.

این انرژی شامل انرژی حرکت یا چرخش یک جسم، انرژی تغییر شکل در حین خم شدن، کشش، پیچش و فشردگی اجسام الاستیک (چشمه) است. این انرژی بیشترین استفاده را در ماشین های مختلف - حمل و نقل و فناوری دارد.

انرژی حرارتی- انرژی حرکت بی نظم (آشوب) و برهمکنش مولکول های مواد.

انرژی حرارتی که اغلب با سوزاندن انواع سوخت به دست می آید، به طور گسترده برای گرم کردن و انجام فرآیندهای تکنولوژیکی متعدد (گرمایش، ذوب، خشک کردن، تبخیر، تقطیر و غیره) استفاده می شود.

انرژی الکتریکی – انرژی الکترون هایی که در طول یک مدار الکتریکی حرکت می کنند (جریان الکتریکی).

انرژی الکتریکی برای به دست آوردن انرژی مکانیکی با استفاده از موتورهای الکتریکی و انجام فرآیندهای مکانیکی برای پردازش مواد استفاده می شود: خرد کردن، آسیاب کردن، مخلوط کردن. برای انجام واکنش های الکتروشیمیایی؛ به دست آوردن انرژی حرارتی در دستگاه های گرمایش الکتریکی و کوره ها؛ برای پردازش مستقیم مواد (ماشینکاری تخلیه الکتریکی).

انرژی شیمیایی – این انرژی "ذخیره" در اتم های مواد است که در طی واکنش های شیمیایی بین مواد آزاد یا جذب می شود.

انرژی شیمیایی یا به صورت گرما در طی واکنش های گرمازا (مثلاً احتراق سوخت) آزاد می شود یا در سلول های گالوانیکی و باتری ها به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این منابع انرژی با راندمان بالا (تا 98٪) اما ظرفیت کم مشخص می شوند.

انرژی مغناطیسی- انرژی آهنرباهای دائمی که منبع زیادی انرژی دارند، اما با اکراه "آن را می دهند". با این حال، جریان الکتریکی میدان های مغناطیسی گسترده و قوی در اطراف خود ایجاد می کند، به همین دلیل است که مردم اغلب در مورد انرژی الکترومغناطیسی صحبت می کنند.

انرژی های الکتریکی و مغناطیسی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند، هر یک از آنها را می توان به عنوان سمت "معکوس" دیگری در نظر گرفت.

انرژی الکترومغناطیسی- انرژی امواج الکترومغناطیسی است، یعنی. میدان های الکتریکی و مغناطیسی متحرک این شامل نور مرئی، مادون قرمز، فرابنفش، اشعه ایکس و امواج رادیویی است.

بنابراین انرژی الکترومغناطیسی انرژی تشعشعی است. تابش انرژی را به شکل انرژی امواج الکترومغناطیسی حمل می کند. هنگامی که تابش جذب می شود، انرژی آن به اشکال دیگر، اغلب گرما، تبدیل می شود.

قدرت هسته ای- انرژی موجود در هسته اتم های مواد به اصطلاح رادیواکتیو. در طی شکافت هسته های سنگین (واکنش هسته ای) یا همجوشی هسته های سبک (واکنش گرما هسته ای) آزاد می شود.

همچنین یک نام قدیمی برای این نوع انرژی وجود دارد - انرژی اتمی، اما این نام به طور دقیق ماهیت پدیده هایی را که منجر به آزاد شدن مقادیر عظیم انرژی، اغلب به شکل حرارتی و مکانیکی می شود، منعکس نمی کند.

انرژی گرانشی- انرژی ناشی از برهمکنش (گرانش) اجسام عظیم، به ویژه در فضای بیرونی قابل توجه است. در شرایط زمینی، به عنوان مثال، انرژی "ذخیره" توسط جسمی است که به ارتفاع معینی از سطح زمین افزایش یافته است - انرژی گرانش.

بدین ترتیب، بسته به سطح تجلی، می توان انرژی جهان ماکرو - گرانشی، انرژی برهمکنش اجسام - مکانیکی، انرژی برهمکنش های مولکولی - حرارتی، انرژی برهمکنش های اتمی - شیمیایی، انرژی تابش - الکترومغناطیسی را تشخیص داد. انرژی موجود در هسته اتم ها - هسته ای.

علم مدرن وجود انواع دیگری از انرژی را که هنوز ثبت نشده اند را رد نمی کند، اما تصویر علمی یکپارچه طبیعی جهان و مفهوم انرژی را نقض نمی کند.

سیستم بین المللی واحدها (SI) از 1 ژول (J) به عنوان واحد انرژی استفاده می کند. 1 J معادل
1 نیوتن متر (Nm). اگر محاسبات مربوط به گرما، بیولوژیکی و بسیاری از انواع دیگر انرژی باشد، آنگاه از یک واحد خارج از سیستم به عنوان یک واحد انرژی استفاده می شود - کالری (کالری) یا کیلو کالری (کیلو کالری)، 1cal = 4.18 J. برای اندازه گیری انرژی الکتریکی، واحدی مانند وات ساعت (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3.6 MJ. برای اندازه گیری انرژی مکانیکی از مقدار 1 kg m = 9.8 J استفاده کنید.

انرژی مستقیماً از طبیعت استخراج می شود(انرژی سوخت، آب، باد، انرژی حرارتی زمین، هسته ای) و قابل تبدیل به الکتریکی، حرارتی، مکانیکی، شیمیایی نامیده می شود. اولیه. مطابق با طبقه بندی منابع انرژی بر اساس پایان پذیری، انرژی اولیه نیز قابل طبقه بندی است. در شکل شکل 2.1 یک طرح طبقه بندی برای انرژی اولیه را نشان می دهد.

برنج. 2.1. طبقه بندی انرژی اولیه

هنگام طبقه بندی انرژی اولیه، آنها را متمایز می کنند سنتی و غیر سنتی انواع انرژی انواع سنتی انرژی شامل انرژی هایی است که سال هاست به طور گسترده توسط انسان استفاده می شود. انواع غیر سنتی انرژی شامل آنهایی است که نسبتاً اخیراً شروع به استفاده شده اند.

انواع سنتی انرژی اولیه عبارتند از: سوخت آلی (زغال سنگ، نفت و غیره)، انرژی آبی رودخانه و سوخت هسته ای (اورانیوم، توریم و غیره).

انرژی دریافتی توسط شخص پس از تبدیل انرژی اولیه در تاسیسات ویژه - ایستگاه ها، ثانویه نامیده می شود (انرژی الکتریکی، انرژی بخار، آب گرم و غیره).

مزایای انرژی الکتریکیانرژی الکتریکی راحت ترین نوع انرژی است و به حق می توان آن را اساس تمدن مدرن دانست. اکثریت قریب به اتفاق ابزارهای فنی مکانیزاسیون و اتوماسیون فرآیندهای تولید (تجهیزات، دستگاه های رایانه ای)، جایگزینی نیروی انسانی با کار ماشینی در زندگی روزمره، پایه الکتریکی دارند.

کمی بیش از نیمی از کل انرژی مصرف شده به صورت گرما برای نیازهای فنی، گرمایش، پخت و پز استفاده می شود، بخش باقی مانده به صورت انرژی مکانیکی، عمدتاً در تاسیسات حمل و نقل و انرژی الکتریکی استفاده می شود. علاوه بر این، سهم انرژی الکتریکی هر سال در حال افزایش است
(شکل 2.2).

انرژی الکتریکی- یک نوع انرژی جهانی تر. کاربرد گسترده ای در زندگی روزمره و در تمام بخش های اقتصاد ملی پیدا کرده است. بیش از چهارصد نوع لوازم خانگی برقی وجود دارد: یخچال، ماشین لباسشویی، تهویه مطبوع، پنکه، تلویزیون، ضبط صوت، دستگاه های روشنایی و غیره. تصور صنعت بدون انرژی الکتریکی غیرممکن است. در کشاورزی، استفاده از برق به طور مداوم در حال گسترش است: تغذیه و آبیاری حیوانات، مراقبت از آنها، گرمایش و تهویه، دستگاه جوجه کشی، بخاری هوا، خشک کن و غیره.

برق رسانی- اساس پیشرفت فنی در هر بخش از اقتصاد ملی. این به شما امکان می دهد منابع انرژی ناخوشایند را با یک نوع انرژی جهانی - انرژی الکتریکی جایگزین کنید، که می تواند به هر فاصله ای منتقل شود، به انواع دیگر انرژی، به عنوان مثال، مکانیکی یا حرارتی تبدیل شود و بین مصرف کنندگان تقسیم شود. برق - یک نوع انرژی بسیار راحت و مقرون به صرفه برای استفاده.

برنج. 2.2. دینامیک مصرف انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی دارای چنین ویژگی هایی است که آن را در مکانیزاسیون و اتوماسیون تولید و در زندگی روزمره انسان ضروری می کند:

1. انرژی الکتریکی جهانی است. به ویژه، تبدیل آن به گرما بسیار آسان است. این کار، به عنوان مثال، در منابع نور الکتریکی (لامپ های رشته ای)، در کوره های تکنولوژیکی مورد استفاده در متالورژی، در دستگاه های مختلف گرمایش و گرمایش انجام می شود. از تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی در موتورهای الکتریکی استفاده می شود.

2. هنگامی که انرژی الکتریکی مصرف می شود، می توان آن را بی پایان خرد کرد. بنابراین، قدرت ماشین های الکتریکی بسته به هدف آنها متفاوت است: از کسری از یک وات در میکروموتورهای مورد استفاده در بسیاری از شاخه های فناوری و در محصولات خانگی، تا مقادیر عظیم بیش از یک میلیون کیلووات در ژنراتورهای نیروگاهی.

3. در فرآیند تولید و انتقال انرژی الکتریکی، می‌توان توان آن را متمرکز کرد، ولتاژ را افزایش داد و هر مقدار انرژی الکتریکی را از نیروگاه که در آن تولید می‌شود به تمام مصرف‌کنندگانش از طریق سیم‌ها در فواصل کوتاه و بلند انتقال داد.

انواع، روش های به دست آوردن، تبدیل و استفاده از انرژی. انرژی و انواع آن هدف و استفاده

انرژی و انواع آن هدف و استفاده

انرژی نقش مهمی در توسعه تمدن بشری دارد. مصرف انرژی و انباشت اطلاعات تقریباً همان الگوی تغییر در طول زمان را دارند. رابطه نزدیکی بین مصرف انرژی و حجم خروجی وجود دارد.

بر اساس مفاهیم علم فیزیک، انرژی توانایی یک جسم یا سیستم اجسام برای انجام کار است. دسته بندی های مختلفی از انواع و اشکال انرژی وجود دارد. بیایید انواعی را که مردم بیشتر در زندگی روزمره خود با آنها مواجه می شوند نام ببریم: مکانیکی، الکتریکی، الکترومغناطیسی و داخلی. انرژی داخلی شامل حرارتی، شیمیایی و درون هسته ای (اتمی) است. شکل درونی انرژی با انرژی پتانسیل تعامل بین ذرات تشکیل دهنده بدن یا انرژی جنبشی حرکت تصادفی آنها تعیین می شود.

اگر انرژی حاصل تغییر در حالت حرکت نقاط یا اجسام مادی باشد، آن را جنبشی می نامند. این شامل انرژی مکانیکی حرکت اجسام، انرژی حرارتی ناشی از حرکت مولکول ها است.

اگر انرژی حاصل تغییر در آرایش نسبی اجزای یک سیستم معین یا موقعیت آن نسبت به اجسام دیگر باشد، آن را پتانسیل می نامند. این شامل انرژی جرم های جذب شده توسط قانون گرانش جهانی، انرژی موقعیت ذرات همگن، به عنوان مثال، انرژی یک جسم تغییر شکل الاستیک، انرژی شیمیایی است.

منبع اصلی انرژی خورشید است. کلروفیل گیاه تحت تأثیر پرتوهای خود، دی اکسید کربن جذب شده از هوا را به اکسیژن و کربن تجزیه می کند. دومی در گیاهان انباشته می شود. زغال سنگ، گاز زیرزمینی، ذغال سنگ نارس، شیل و هیزم نشان دهنده ذخایر تابشی انرژی خورشیدی است که توسط کلروفیل به شکل انرژی شیمیایی از زغال سنگ و هیدروکربن ها استخراج می شود. انرژی آب نیز از انرژی خورشیدی به دست می آید که آب را تبخیر کرده و بخار را به لایه های مرتفع جو می رساند. باد مورد استفاده در توربین های بادی ناشی از گرمایش خورشید در نقاط مختلف زمین است. ذخایر عظیم انرژی در هسته اتم های عناصر شیمیایی موجود است.

سیستم بین المللی واحدها (SI) از ژول به عنوان واحد انرژی خود استفاده می کند. اگر محاسبات شامل گرما، بیولوژیکی، الکتریکی و بسیاری از انواع دیگر انرژی باشد، کالری (کالری) یا کیلوکالری (کیلو کالری) به عنوان یک واحد انرژی استفاده می شود.

1 کالری = 4.18 جی.

برای اندازه گیری انرژی الکتریکی از واحدی مانند وات (Wh, kWh, MWh) استفاده می شود.

1 W. h = 3.6 MJ یا 1 J = 1 W. با.

برای اندازه گیری انرژی مکانیکی از واحدی مانند کیلوگرم استفاده می شود. متر

1 کیلوگرم. m = 9.8 J.

انرژی که در منابع طبیعی (منابع انرژی) موجود است و می تواند به الکتریکی، مکانیکی، شیمیایی تبدیل شود، اولیه نامیده می شود.

انواع سنتی انرژی اولیه یا منابع انرژی عبارتند از: سوخت آلی (زغال سنگ، نفت، گاز و غیره)، انرژی آبی رودخانه و سوخت هسته ای (اورانیوم، توریم و غیره).

انرژی دریافتی توسط فرد پس از تبدیل انرژی اولیه در تاسیسات ویژه ثانویه (انرژی الکتریکی، انرژی بخار، آب گرم و ...) نامیده می شود.

در حال حاضر، کار به طور گسترده ای بر روی استفاده از منابع انرژی غیر سنتی و تجدیدپذیر انجام می شود: خورشید، باد، جزر و مد، امواج دریا و گرمای زمین. این منابع، علاوه بر تجدیدپذیر بودن، به انواع انرژی «پاک» تعلق دارند، زیرا استفاده از آنها منجر به آلودگی محیط زیست نمی شود.

در شکل 10.1.1 طبقه بندی انرژی اولیه را نشان می دهد. انواع سنتی انرژی که در همه زمان‌ها مورد استفاده انسان قرار گرفته است و انواع انرژی‌های غیرسنتی که تا همین اواخر به دلیل نبود روش‌های اقتصادی برای تبدیل صنعتی آن‌ها استفاده نسبتاً کمی داشتند، اما امروزه به‌ویژه به دلیل استفاده از آن‌ها بسیار مهم هستند. دوستی بالای محیط زیستی آنها مشخص شده است.

برنج. 10.1.1. طرح طبقه بندی انرژی اولیه

در طرح طبقه بندی، انواع انرژی های تجدید ناپذیر و تجدیدپذیر به ترتیب با مستطیل های سفید و خاکستری مشخص می شوند.

مصرف نوع انرژی مورد نیاز و تامین آن به مصرف کنندگان در فرآیند تولید انرژی صورت می گیرد که در آن پنج مرحله قابل تشخیص است: 1. بدست آوردن و تمرکز منابع انرژی: استخراج و غنی سازی سوخت، تمرکز فشار آب با استفاده از آن. سازه های هیدرولیکی و غیره

2. انتقال منابع انرژی به تاسیسات تبدیل انرژی. از طریق حمل و نقل زمینی و آبی یا پمپاژ آب، نفت، گاز و غیره از طریق خطوط لوله انجام می شود.

3. تبدیل انرژی اولیه به انرژی ثانویه که در شرایط معین (معمولاً به انرژی الکتریکی و حرارتی) راحت ترین شکل را برای توزیع و مصرف دارد.

4. انتقال و توزیع انرژی تبدیل شده.

5. مصرف انرژی، هم به شکلی که به مصرف کننده تحویل می شود و هم به صورت تبدیل شده انجام می شود.

اگر مجموع انرژی منابع اولیه انرژی مورد استفاده 100٪ در نظر گرفته شود، انرژی مورد استفاده مفید تنها 35-40٪ خواهد بود، مابقی آن از بین می رود که بیشتر آن به صورت گرما است.

مزیت انرژی الکتریکی

از زمان های قدیم، توسعه تمدن و پیشرفت تکنولوژی ارتباط مستقیمی با کمیت و کیفیت منابع انرژی مورد استفاده دارد. کمی بیش از نیمی از کل انرژی مصرفی به صورت گرما برای نیازهای فنی، گرمایش، پخت و پز، قسمت باقیمانده به صورت مکانیکی، عمدتاً در تاسیسات حمل و نقل و انرژی الکتریکی استفاده می شود. علاوه بر این، سهم انرژی الکتریکی هر سال در حال افزایش است (شکل 10.2.1).

برنج. 10.2.1. دینامیک مصرف انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی راحت ترین نوع انرژی است و به حق می توان آن را اساس تمدن مدرن دانست. اکثریت قریب به اتفاق ابزارهای فنی مکانیزاسیون و اتوماسیون فرآیندهای تولید (تجهیزات، ابزارآلات، رایانه ها)، جایگزینی نیروی انسانی با کار ماشینی در زندگی روزمره، مبنای الکتریکی دارند.

چرا تقاضا برای انرژی الکتریکی به سرعت در حال رشد است و مزیت آن چیست؟

استفاده گسترده از آن به دلیل عوامل زیر است: امکان تولید برق در مقادیر زیاد در نزدیکی ذخایر و منابع آب.

1. توانایی حمل و نقل در مسافت های طولانی با تلفات نسبتاً کم؛
2. توانایی تبدیل برق به انواع دیگر انرژی: مکانیکی، شیمیایی، حرارتی، نور.
3. عدم وجود آلودگی محیط زیست؛
4. امکان استفاده از فرآیندهای تکنولوژیکی پیشرفته و اساسی جدید با درجه بالایی از اتوماسیون مبتنی بر برق.

قبل از صحبت در مورد اقدامات اصلی که صرفه جویی در انرژی را تضمین می کند، به عنوان مثال. برای اینکه بفهمید چگونه می توانید در مصرف انرژی صرفه جویی کنید، باید به وضوح مفهوم "انرژی" را تعریف کنید؟

انرژی (یونانی - عمل، فعالیت) اندازه گیری کمی کلی از اشکال مختلف حرکت ماده است.

از این تعریف به دست می آید:

انرژی چیزی است که تنها زمانی خود را نشان می دهد که حالت (موقعیت) اجسام مختلف در دنیای اطراف ما تغییر کند.

انرژی چیزی است که می تواند از شکلی به شکل دیگر تغییر کند.

انرژی با توانایی تولید کار مفید برای انسان مشخص می شود.

انرژی چیزی است که می توان آن را به طور عینی تعریف کرد، کمی آن را تعیین کرد.

انرژی در علوم طبیعی بسته به ماهیت آن به انواع زیر تقسیم می شود.

انرژی مکانیکی - در طول تعامل و حرکت اجسام یا ذرات منفرد خود را نشان می دهد.

این انرژی شامل انرژی حرکت یا چرخش یک جسم، انرژی تغییر شکل در حین خم شدن، کشش، پیچش و فشردگی اجسام الاستیک (چشمه) است. این انرژی بیشترین استفاده را در ماشین های مختلف - حمل و نقل و فناوری دارد.

انرژی حرارتی انرژی حرکت بی نظم (آشوب) و برهمکنش مولکول های مواد است.

انرژی حرارتی که اغلب با سوزاندن انواع سوخت به دست می آید، به طور گسترده برای گرم کردن و انجام فرآیندهای تکنولوژیکی متعدد (گرمایش، ذوب، خشک کردن، تبخیر، تقطیر و غیره) استفاده می شود.

برای مقایسه انواع سوخت و محاسبه کل ذخایر آن، ارزیابی کارایی استفاده از منابع انرژی و مقایسه عملکرد دستگاه های مصرف کننده گرما، واحد اندازه گیری اتخاذ شده است. سوخت استانداردکه ارزش حرارتی آن 29.33 MJ/kg (7000 kcal/kg) در نظر گرفته شده است. برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای، واحد اندازه گیری معمولا یک تن سوخت استاندارد است.

1 تن معادل سوخت = 29.33 10 9 J = 7 10 6 کیلو کالری = 8.12 10 3 کیلووات ساعت

این رقم مربوط به زغال سنگ کم خاکستر خوب است که گاهی به آن معادل زغال سنگ می گویند. در خارج از کشور، سوخت معادل با ارزش حرارتی 41.9 MJ/kg برای آنالیز استفاده می شود. این نشانگر معادل روغن نامیده می شود.

انرژی الکتریکی انرژی الکترون ها (جریان الکتریکی) است که در طول یک مدار الکتریکی حرکت می کنند.

انرژی الکتریکی برای به دست آوردن انرژی مکانیکی با استفاده از موتورهای الکتریکی و انجام فرآیندهای مکانیکی برای پردازش مواد استفاده می شود: خرد کردن، آسیاب کردن، مخلوط کردن. برای انجام واکنش های الکتروشیمیایی؛ به دست آوردن انرژی حرارتی در دستگاه های گرمایش الکتریکی و کوره ها؛ برای پردازش مستقیم مواد (ماشینکاری فرسایش الکتریکی).

انرژی شیمیایی انرژی «ذخیره» در اتم‌های مواد است که در طی واکنش‌های شیمیایی بین مواد آزاد یا جذب می‌شود.

انرژی شیمیایی یا به صورت گرما در طی واکنش های گرمازا (مثلاً احتراق سوخت) آزاد می شود یا در سلول های گالوانیکی و باتری ها به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این منابع انرژی با راندمان بالا (تا 98٪) اما ظرفیت کم مشخص می شوند.

انرژی مغناطیسی انرژی آهنرباهای دائمی است که منبع زیادی انرژی دارند، اما با اکراه "آن را می بخشند". با این حال، جریان الکتریکی میدان های مغناطیسی گسترده و قوی در اطراف خود ایجاد می کند، به همین دلیل است که مردم اغلب در مورد انرژی الکترومغناطیسی صحبت می کنند.

انرژی های الکتریکی و مغناطیسی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند، هر یک از آنها را می توان به عنوان سمت "معکوس" دیگری در نظر گرفت.

انرژی الکترومغناطیسی انرژی امواج الکترومغناطیسی است، یعنی. میدان های الکتریکی و مغناطیسی متحرک این شامل نور مرئی، مادون قرمز، فرابنفش، اشعه ایکس و امواج رادیویی است.

بنابراین انرژی الکترومغناطیسی انرژی تشعشعی است. تابش انرژی را به شکل انرژی امواج الکترومغناطیسی حمل می کند. هنگامی که تابش جذب می شود، انرژی آن به اشکال دیگر، اغلب گرما، تبدیل می شود.

انرژی هسته ای انرژی است که در هسته اتم های به اصطلاح مواد رادیواکتیو قرار دارد. در طی شکافت هسته های سنگین (واکنش هسته ای) یا همجوشی هسته های سبک (واکنش گرما هسته ای) آزاد می شود.

همچنین یک نام قدیمی برای این نوع انرژی وجود دارد - انرژی اتمی، اما این نام به طور دقیق ماهیت پدیده هایی را که منجر به آزاد شدن مقادیر عظیم انرژی، اغلب به شکل حرارتی و مکانیکی می شود، منعکس نمی کند.

انرژی گرانشی، انرژی ناشی از برهمکنش (گرانش) اجسام عظیم است. در شرایط زمینی، به عنوان مثال، انرژی "ذخیره" توسط جسمی است که به ارتفاع معینی از سطح زمین افزایش یافته است - انرژی گرانش.

بنابراین، بسته به سطح تجلی، می توانیم انرژی جهان ماکرو - گرانشی، انرژی برهمکنش اجسام - مکانیکی، انرژی برهمکنش های مولکولی - حرارتی، انرژی برهمکنش های اتمی - شیمیایی، انرژی تابش - را تشخیص دهیم. الکترومغناطیسی، انرژی موجود در هسته اتم ها - هسته ای.

علم مدرن وجود انواع دیگری از انرژی را که هنوز ثبت نشده اند را رد نمی کند، اما تصویر علمی یکپارچه طبیعی جهان و مفهوم انرژی را نقض نمی کند.

به طور کلی، مفهوم انرژی، ایده آن، مصنوعی است و به طور خاص ایجاد شده است تا نتیجه افکار ما در مورد جهان اطرافمان باشد. برخلاف ماده، که می‌توان در مورد آن گفت که وجود دارد، انرژی ثمره تفکر انسان، «اختراع» اوست که به گونه‌ای ساخته شده است که بتواند تغییرات مختلف دنیای اطراف را توصیف کند و در عین حال در مورد آن صحبت کند. پایداری، حفظ آن - که انرژی نامیده می شود، حتی اگر تصور ما از انرژی سال به سال تغییر کند.

واحد انرژی 1 J (ژول) است. در عین حال، برای اندازه گیری مقدار گرما، از واحد "قدیمی" استفاده می شود - 1 کالری (کالری) = 4.18 ژول، برای اندازه گیری انرژی مکانیکی از مقدار 1 کیلوگرم متر = 9.8 ژول، انرژی الکتریکی - 1 کیلووات ساعت = استفاده می شود. 3.6 MJ، با 1 J = 1 W·C.

لازم به ذکر است که در ادبیات علوم طبیعی انرژی های حرارتی، شیمیایی و هسته ای گاهی با مفهوم انرژی داخلی ترکیب می شوند. موجود در یک ماده

در حال حاضر، یک طبقه بندی علمی مبتنی بر انواع انرژی وجود دارد. تعداد زیادی از آنها وجود دارد - حدود 20.

انواع انرژی که در حال حاضر بیشترین استفاده را در زندگی روزمره و تحقیقات علمی دارند عبارتند از:

• 1. انرژی هسته ای - انرژی اتصال نوترون ها و پروتون ها در هسته که به اشکال مختلف در طی شکافت هسته های سنگین و همجوشی هسته های سبک آزاد می شود. در مورد دوم آن را گرما هسته ای می نامند.
• 2. انرژی شیمیایی (به طور منطقی تر، اتمی) انرژی سیستمی از دو یا چند ماده است که با یکدیگر واکنش می دهند. این انرژی در نتیجه بازآرایی پوسته های الکترونیکی اتم ها و مولکول ها در طی واکنش های شیمیایی آزاد می شود. وقتی می گوییم NPP (نیروگاه هسته ای)، این به سختی درست است. به طور دقیق تر، این یک نیروگاه هسته ای (NPS) خواهد بود.
• 3. انرژی الکترواستاتیک انرژی پتانسیل برهمکنش بارهای الکتریکی است، یعنی ذخیره انرژی یک جسم باردار الکتریکی که در فرآیند غلبه بر نیروهای میدان الکتریکی انباشته شده است.
• 4. انرژی مغناطیسی - انرژی پتانسیل تعامل "بارهای مغناطیسی" یا ذخیره انرژی انباشته شده توسط جسمی که قادر به غلبه بر نیروهای میدان مغناطیسی در روند حرکت بر خلاف جهت عمل این نیروها است. منبع میدان مغناطیسی می تواند یک آهنربای دائمی یا یک جریان الکتریکی باشد.
• 5. انرژی الاستیک - انرژی پتانسیل یک جسم اصلاح شده مکانیکی الاستیک (فنر فشرده، گاز)، که هنگام برداشتن بار آزاد می شود، اغلب به شکل انرژی مکانیکی.
• 6. انرژی حرارتی بخشی از انرژی حرکت حرارتی ذرات اجسام است که در صورت وجود اختلاف دمایی بین این جسم و اجسام اطراف آزاد می شود.
• 7. انرژی مکانیکی - انرژی جنبشی اجسام آزادانه در حال حرکت و ذرات منفرد.
• 8. انرژی الکتریکی (الکترودینامیک) - انرژی جریان الکتریکی در تمام اشکال آن.
• 9. انرژی الکترومغناطیسی (فوتون) - انرژی حرکت فوتون های میدان الکترومغناطیسی.

انرژی بیولوژیکی اغلب به عنوان نوع خاصی از انرژی جدا می شود. فرآیندهای بیولوژیکی گروه خاصی از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی هستند، اما در آنها همان نوع انرژی مانند سایر فرآیندها درگیر است.

انرژی روانی نیز وجود دارد. در واقع، هیچ یک از فعالیت های انسانی نمی تواند بدون حمایت انگیزشی و بنابراین "روان انرژی" رخ دهد که منبع آن انرژی فیزیکی و شیمیایی بدن است. اما این موضوع بحث دیگری است.

از تمام انواع شناخته شده انرژی، و همچنین موارد ذکر شده در بالا، تنها چهار نوع به طور مستقیم در عمل استفاده می شود: حرارتی (حدود 70 - 75٪)، مکانیکی (حدود 20 - 22٪)، الکتریکی - حدود 3 - 5٪. الکترومغناطیسی - نور (کمتر از 1٪). علاوه بر این، انرژی الکتریکی که به طور گسترده تولید می شود و از طریق سیم به خانه ها و ماشین آلات عرضه می شود، عمدتا نقش یک حامل انرژی را ایفا می کند.

منبع اصلی انواع انرژی که به طور مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد، تاکنون انرژی شیمیایی سوخت های آلی معدنی (زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و غیره) است که ذخایر آن، کسری از درصد کل ذخایر انرژی روی زمین را تشکیل می دهد. به سختی بی پایان باشد (یعنی قابل تجدید).

در دسامبر 1942، اولین رآکتور هسته ای به بهره برداری رسید و سوخت هسته ای ظاهر شد. در حال حاضر، تعدادی از کشورها به طور فزاینده ای از منابع انرژی تجدیدپذیر (باد، آب رودخانه) استفاده می کنند.

تقریباً هر فرآیند فناوری از چندین نوع انرژی استفاده می کند. ترازهای سوخت و انرژی معمولاً بر اساس نوع سوخت مصرفی و نوع انرژی برای هر چرخه فناوری (توزیع مجدد) به طور جداگانه جمع آوری می شود. این امکان مقایسه عینی فرآیندهای تکنولوژیکی مختلف برای تولید یک نوع محصول را نمی دهد.

برای محاسبات انتها به انتها شدت انرژی هر محصول تکنولوژیکی، پیشنهاد شد که انواع انرژی را به سه گروه طبقه بندی کنیم:

• 1. انرژی اولیه E1 - انرژی شیمیایی سوخت اولیه فسیلی، با در نظر گرفتن هزینه های انرژی برای استخراج، آماده سازی (غنی سازی)، حمل و نقل.
• 2. انرژی مشتق E2 - انرژی حامل های انرژی تبدیل شده، به عنوان مثال: بخار، آب گرم، برق، هوای فشرده، اکسیژن، آب، با در نظر گرفتن هزینه های تبدیل آنها.
• 3. انرژی نهان E3 - انرژی مصرف شده در فناوری های قبلی و تجسم در مواد خام فرآیند، فناوری و انرژی. تجهیزات، ساختارهای سرمایه، ابزارها شامل هزینه های انرژی برای نگهداری تجهیزات در شرایط کاری (تعمیرات)، هزینه های انرژی برای حمل و نقل درون کارخانه ای و بین کارخانه ای و سایر عملیات های کمکی است.

برای بسیاری از انواع انبوه محصولات، مقدار هزینه های انرژی به صورت انرژی نهان، یعنی کمک تجهیزات و ساختار سرمایه، در مقایسه با دو نوع انرژی دیگر، نسبتاً ناچیز است و بنابراین، به عنوان اولین تقریب، می توان آن را در نظر گرفت. در محاسبه بر اساس یک برآورد تقریبی.

کل انرژی مصرفی برای تولید یک واحد از هر محصول را در این مورد می توان به صورت زیر نوشت:

جمع E = E 1 + E 2 + E 3 -E 4،

که در آن E4 انرژی منابع انرژی ثانویه است که در طول تولید این محصول تولید می شود، اما برای استفاده در فرآیند تکنولوژیکی دیگر منتقل می شود.

به کل مصرف انرژی، عدد سوخت تکنولوژیکی (TFN) نوع خاصی از محصول (فولاد، آجر) نیز گفته می شود.