Az energiaforrások olyan anyagok vagy folyamatok, amelyek elég tekintélyes koncentrációjú energiával rendelkeznek ahhoz, hogy könnyebb legyen őket magasabb energiájú állapotból alacsonyabb energiájú állapotba vinni, emberi ellenőrzés mellett, és hogy mindent összevetve a különbség felhasználható legyen emberi célokra. Az árapály-energia – ami a Naprendszer mechanikájából ered –, a nukleáris fűtőanyag és az ugyancsak belőle eredő geotermikus energia – amelyek mindazonáltal régi, szupernóvaként felrobbant csillagok belsejében magfúzióval keletkezett nehéz atommagok bomlásából származnak – kivételével minden földi energia forrása a Nap, amiben ugyancsak nukleáris folyamatok játszódnak le az energiatermelés esetén.
Fosszilis tüzelőanyagok
A fosszilis tüzelőanyagok alatt a bányászott szenet és szénhidrogéneket – kőolajat vagy földgázt – értjük, amelyek lebomlott növények és állatok maradványai. Ezek elégetése gőzt fejleszt, ami egy turbinát hajt meg, ami egy hozzákapcsolt generátor útján elektromosságot fejleszt.
Érvek mellette
Némileg kis mennyiségű tüzelőanyag terjedelmes mennyiségű elektromosságot tud fejleszteni. A gáztüzelésű erőművek hatékonyak, a széntüzelésűek hatékonysága sokat fejlődött az utóbbi korban.
A fosszilis tüzelőanyagok kényelmesen elérhetőek és ebben a pillanatban jókora mennyiségben állnak rendelkezésre. Ha több energiára van szükség, akkor simán több tüzelőanyagot kell felhasználni. A fosszilis tüzelőkhöz kitermeléssel könnyed hozzájutni. Szállításuk problémamentes, különösen ha az erőmű közel van a forráshoz.
A fosszilis tüzelőanyagok más energiaforrásokkal összehasonlítva olcsók. Mivel terjedelmes készletek vannak belőlük nemzetközileg, a fajlagos költségük viszonylagosan alacsony. A modern műszaki megoldás kiaknázásukra van, így nem kell pénzt költeni más modern műszaki megoldások kidolgozására.
Érvek ellene
Nem megújuló források, amelyek végül elfogynak ezt követően. Történetesen a fosszilis energiaforrások szakadatlan képződnek, de mi ennél kb. 100 ezerszer gyorsabban használjuk őket.
Kitermelésük bonyolultabb lesz, ha a legelérhetőbb lelőhelyeket kimerítettük. A kitermelés költségesebb és veszélyesebb lesz, amiként a bányászat egyre mélyebbre hatol és az olajfúrótornyok egyre kijjebb mennek a tengerre.
Elégetésük szennyezőanyagokat juttat az atmoszférába.
Egyes ilyen anyagok, mint a szén-dioxid hőfogó gázok, amelyek a sugárzási kényszerrel erősítik az üvegházhatást, ami mindenre kiterjedő felmelegedéshez, erősebb viharokhoz, és a szélsőséges időjárás folytán növekvő költségekhez vezet.
Más szennyezők, mint a kén-dioxid, jelen vannak a savas esőkben, az olajfúrás és olaj szállítása mindazonáltal olajszennyezéssel átitatott területeket hagy maga után.
Az erőművek közelében élőkre egészségügyi kockázatot jelentenek a füstgázok, és a por
A legtöbb fejlett állam készletei kimerültek, ami kényelmesen vezethet függőséghez vagy diktatórikus rendszerek támogatásához/tűréséhez
Korlátozott volumene folytán háborúk kiváltó oka is lehet
Szélenergia
Darrieus-szélgenerátor, Gaspésie, Québec, Kanada
Searchtool right. svg Bővebben: Szélenergia
Ez az energiafajta a szél energiáját fogja be a szélturbinák lapátjaival. A turbinák hajtják a generátorokat, amik áramot fejlesztenek. A széltornyokat többnyire csoportosan, szélfarmokon telepítik.
Érvek mellette
A szélerőmű nem okoz víz- vagy légszennyezést, mivel benne nem mennek végbe kémiai folyamatok, nincsenek melléktermékek, mint a szén-dioxid.
Megújuló energiaforrás, azaz sohasem fog elfogyni.
A széltornyok előnyösek a félreeső területeken élőknek, amerre bonyolult elvezetni az elektromos távvezetéket egy erőműtől. Egy széltornyot könnyed bárhol felállítani.
A szélturbina alatt még mindig lehet földet művelni vagy legeltetni.
A jövő generációira nem hagyunk környezeti költséget.
Érvek ellene
A szélenergia rapszodikus, nem jósolható meg, mikor fúj a szél. Mivel állandó szélerősségre lenne szükség az állandó teljesítményhez, a csökkenő szélerősség csökkenő energiatermeléshez vezet, mindent összevetve a szolgáltatott energia volumene nem tervezhető.
Egy szélturbina teljesítménye többnyire kisebb 10 megawattnál, ami sokkal kisebb, mint a legtöbb erőműé. Kereskedelmi mennyiségű áramfejlesztéshez egy szélfarmnak nevezett mező kell.
A szélfarmok lerombolhatják a táj természeti szépségét, kiemelkedően átalakítják a tájképet.
Mivel a szolgáltatott energia volumene nem tervezhető, a szélerőművek mellett azonos teljesítményű forgó tartalékot kell készenlétben tartani.
A szélfarmok akadályozzák az éjszakai lehűlést, így helyi felmelegedést okoznak, elősegítve a bolygó újabb melegedését.
Biomassza
A biomassza használata a biológiai eredetű hulladék vagy megújuló energiaforrások – példaként növényzet, mint kukorica, energiafű, fa vagy állati trágya – felhasználását jelenti – biogáz, bioetanol vagy közvetlen hő- vagy elektromos energia termelése céljából. A szemét és a trágya metán fejlesztésére hasznosítható, melyet csővezetéken lehet az erőművekbe ill. háztartásokba szállítani. Gabonából bioetanolt lehet erjeszteni, repcéből, napraforgóból olajat lehet sajtolni járművek hajtására.
Érvek mellette
A szerves hulladékot jól fel lehet ezáltal használni. Ez az újrahasznosítás erősíti a filozófiát, miszerint semmit sem szabad a Földön elpazarolni. Az eredmény kevesebb igény a Föld erőforrásaira, és a Föld kapacitásának megnövelése, mivel a nem megújuló forrásokra kisebb az igény.
A biomassza bőséges és általánosan modernebb lesz. Elméletileg soha nem fogy el, mint üzemanyag, mivel állandóan újratermeljük. A Földön bárhol megtalálható. A Földön bárhol megtalálható, így enyhítheti az energianyomást a harmadik világon és az másfajta energiában szegény országokon.
Ha nem elégetjük, hanem más technikával aknázzuk ki – mint erjesztés és pirolízis – a környezeti behatás kicsi lesz. Az ilyen formában termelt alkohol tisztán ég és kevésbé terheli a környezetet, mint a fosszilis energiaforrások.
Az eladási gondokkal küszködő mezőgazdaságnak új piacot jelent.
A közvetlen égetés kisebb környezeti terhelést jelent, mint a fosszilis energiaforrásoké, a szén-dioxid mindazonáltal nem járul hozzá az üvegházhatáshoz, mivel olyan ciklus részeként termelődik, ami fel is használja ezt a szén-dioxidot a vegetáció éves megújulásakor.
Érvek ellene
A bizonytala eredetű szemét égetése légszennyezést okozhat. A metán elégetve színtelen, szagtalan, és nem szennyezi a környezetet mivel a Co 2 megkötik a növények, ha ugyanannyi fát égetünk el mint amennyit ültetünk, akkor a fa megköti az elégetett fa által keletkezett szén-dioxidot. energiatermelés.
Ebben a pillanatban ez az energiatermelési forma meglehetősen drága, a növények termelése, az alkohol erjesztése és lepárlása többe kerül, mint a kőolaj bányászata, szállítása és lepárlása.
Kis mennyiségű termelése nem gazdaságos, mivel a növények termelése több energiát igényel, mint amennyi elektromos energiát nyerünk belőle. Az ideális a terjedelmes léptékű termelés. Ugyanakkor metánt hibátlanul lehet előállítani a háztartási hulladéból, melyet főzésre lehet haszálni. (és ezáltal már megéri)
Mivel a fa is a biomasszák közé sorolható, és mivel a fák javarészben 20-40 éves megújulási ciklusúak, a fa alapú biomassza tüzelés kellő kontroll hiányában az adott tájékon az erdősültség átmeneti, vagy huzamos csökkenését okozhatja, ennek minden hátrányával egyesült erővel
Az energiatermelést célzó mezőgazdaság élelmiszerhiányt okozhat. Ha nem tartjuk be a 20%-os korlátozást…
Hidrogén tüzelőanyag
Más energiaforrásoktól eltérően a hidrogén a Földön nem gyűjthető, vagy fogható be. A hidrogént előállítani kell, nettó energiaveszteséggel. Mint olyan, kémiai energiatárolót képvisel, és nem elsődleges energiaforrást. Energiaforrásként használni vagy
- a) üzemanyagcellára van szükség a hidrogén és az oxigén vízzé alakítására, közvetlenül elektromosságot termelve vagy
- b) a hidrogén elégethető (kevésbé eredményesen, mint az üzemanyagcellában) egy belsőégésű motorban (példaként Mazda RX-8-ban van Wankel-motor).
Érvek mellette
A hidrogén színtelen, szagtalan, nem szennyező anyag. Egyetlen égésterméke a tiszta víz. Ez kiküszöböli a szmogot képző kipufogógázok keletkezését, azonfelül a szén-dioxid-kibocsátást, ami hozzájárulhatna a átfogó felmelegedéshez.
A hidrogén a legkönnyebb kémiai elem és az üzemanyagok közül a legjobb az energia-tömeg aránya. Emiatt gazdaságilag versenyképes a benzinnel és a gázolajjal.
A hidrogén bárhol előállítható, még házilag is a legbőségesebb földi kémiai anyagból, a vízből. Következésképpen az emberek nem szorulnak az OPEC-országok fosszilis üzemanyagaira.
Az elektrolízis az üzemanyagcellában történő áram-újratermeléssel több, mint 50% hatékonyságú, ez hatékonyabb, mint a pumpált víz- vagy más mechanikai alapú tárolás.
Kettős falú tankban az állandó tárolás hosszú ideig megbízható, a belülről kiszivárgó gáz visszapumpálható.
Érvek ellene
Némely mennyiségű vulkáni kibocsátáson kívül a hidrogén tiszta formában nincs a természetben. Könnyűsége folytán a Föld gravitációja nem elegendő ahhoz, hogy az atmoszférában visszatartsa az aktuális hőmérsékletek mellett, mivel a szökési sebességnél nagyobb sebességre tehet szert (a hélium szintén elszökik). Vannak aggodalmak, miszerint egy hidrogénalapú gazdaság negatív hatással lenne a Föld hidrogénháztartására, mivel megszakítás nélkül hidrogén jutna az atmoszférába, onnan mindazonáltal a világűrbe.
Pillanatnyilag jelentősen bonyolult fontos energiabefektetés nélkül hidrogént nyerni. A víz felbontása hidrogénre és oxigénre elektrolízissel sok energiát használ. A számítások alapján 1,4 joule elektromosság kell 1 joule hidrogén előállításához. Fosszilis tüzelőanyagokat használva energiaforrásként a vízbontáshoz, a keletkező légszennyezés teljesen lerontja az üzemanyagcella pozitív hatását. Sokkal hatékonyabb a fosszilis tüzelőanyagok közvetlen használata.
Jelen pillanatban hiányzik az infrastruktúra és a elengedhetetlen elektromos hálózat az üzemanyagcellás járművek széles körű ellátásához. Hatalmas befektetést igényelne a hidrogénüzemek megépítése, és minden jármű motorjának és üzemanyagtankjának lecserélése.
A hidrogént nehéz kezelni, raktározni és szállítani. Nehéz, ormótlan tartályokat igényel a gázként, és összetett szigetelő edényeket mélyhűtött folyadékként való tárolása. Ha mérsékelt hőmérsékleten és nyomáson van rá szükség, akkor a tároláshoz metálhidrid abszorber lehet létfontosságú. A szállítás ugyancsak bonyolult, mert minden tartályból flottul szivárog. Mindezek okán a hidrogénhajtás kimondottan sokba kerül.
Az aktuális üzemanyagcellák drágák, mivel platina katalizátor van bennük.
Árapály-energia
Az árapály-energia kiaknázásához egy árapálymedence nyílásához (tölcsértorkolathoz) gátat kell építeni. A gát (vagy vízlépcső) turbinák és generátorok támogatásával áramot fejleszt.
Érvek mellette
Az árapályenergia megközelítően ingyen van, amint a gát megépült. Nincs szükség üzemanyagra, a fenntartási költségek mindazonáltal relatíve alacsonyak.
Az árapály rettentően megbízható jelenség, azt is könnyed megmondani, mikor lesz magas és mikor alacsony az árapály. Naponta kétszer van apály ill. dagály is, ami az árapályenergiát nehézség nélkül kezelhetővé teszi.
Megújuló energiaforrás, mivel a Nap és a Hold gravitációs vonzását használja ki.
Érvek ellene
Most nem gazdaságos, mert a kiindulási költség, a gát megépítése eléggé sokba kerül. A hatékonyság korlátozott, mivel naponta csak kb. 10 órán keresztül képes energiát szolgáltatni, mikor is az árapályhullám kifelé vagy befelé mozog a medencébe, és az energiatermelés nem a fogyasztáshoz igazodik.
A gát elzárja a halak mozgásának és a közlekedés útját, melyet drága rendszerekkel kell újra lehetővé tenni.
A gát lerombolhatja a körülvevő vízi ökorendszert. A környezeti tapasztalat igen terjedelmes lehet mindkét folyásirányban, mivel megváltoztatja a környező területek elöntését, megváltoztatva sok élőhelyet.
Napenergia
A napfényből napelemekkel lehet elektromosságot termelni, vagy a napfényt parabolikus tükörrel fókuszálva vizet lehet forralni és mindent összevetve gőzt fejleszteni. A naperőművek száma terjedelmes ütemben növekszik.
Érvek mellette
A napenergia megújuló energiaforrás, amíg a Nap van, energiája eléri a Földet.
A napenergia felhasználása nem jár légszennyezéssel.
Napos országban távol eső helyeken is lehet használni, akár a szélturbinákat, nélküle is lehet ott áramhoz jutni, hogy távoli erőművektől kellene odavinni egy távvezetékkel.
A napenergia eredményesen hasznavehető közvetlenül fűtésre vagy vízmelegítésre.
A technika elterjedésével a napelemek, nappanelek gyártási költsége tekintélyes mértékben kevesebb lesz.
A fotovoltaikus erőművek árnyékban is termelnek energiát, nem úgy mint a napelemek. Ennek értelmében még csak viszont nem kell egész, erős napsütés a működéshez.
Érvek ellene
A napenergia kevésbé megbízható, mert a Földet elérő napfénytől függ. Így a napelem hatástalan éjszaka, és kevésbé hatékony felhős időben.
A napenergia pillanatnyilag nem jó ár-érték arányú. A fotovoltaikus erőművek drágák, kb. 10% hatékonyságúak, a megtérülési idejük csaknem 5 éves nagyságrendű.
A napenergia hatékony napi felhasználásához tároló, szállító és háttérkapacitásra van szükség, mivel a napenergia termelése nem a fogyasztáshoz, hanem a napfényhez igazodik.
A napelemek vízszintesen polarizálják a fényt, ezáltal a vízi rovarok azt vízfelületnek tekintik, így ide teszik le a petéiket, amik ezáltal meghalnak.
Geotermikus energia
A geotermikus energiatermelés a Föld mélyének hőjét hasznosítja. Lyukakat fúrnak a mélybe, amin át vizet juttatnak a forró kőzetekhez, aminek hatására gőz keletkezik. A gőzzel turbinákat forgatnak meg, ami generátorokat hajtva áramot generál.
Érvek mellette
Nincs légszennyezés, mivel a gőzfejlesztés nem tüzelőanyag elégetésével, hanem a Föld belső hőjével történik.
Az erőmű megépítése után az üzemeltetés felettébb olcsó. Egy kis energia létfontosságú a víz pumpálásához, de ezt az erőmű többletenergiájával biztosítani lehet.
A geotermikus erőművek relatíve kicsik és sokkal kisebb hatással vannak a környezetre, mint az árapályerőművek vagy vízerőművek.
Érvek ellene
A geotermikus energia csak a Föld némely részein áll rendelkezésre felhasználható formában. A felszín közelében forró kőzetnek kell lennie, aminek elég jókora mélységűnek kell lennie ahhoz, hogy bele lehessen fúrni. A kőzet fajtája ugyancsak jelentős a fúrhatóság szempontjából.
Bizonyos idő elteltével egy geotermikus telep kimerül, már nem fűti fel annyira a vizet, mint ezelőtt. Ez az illető helyszínt évtizedekre alkalmatlanná teszi az energiatermelés szempontjából.
Mély lyukak fúrása veszélyes gázokat és ásványokat szabadíthat fel a Föld mélyéből, amelyek elhelyezése problémát okozhat.
Vízenergia
A vízenergia felhasználásakor egy folyó gravitációs esését egy helyre koncentrálják duzzasztógáttal, vagy malomárokkal. Ezen a helyen turbina vagy vízkerék támogatásával generátort, malmot vagy más gépet (régebben példaként szövőgépet) hajtanak meg, hogy elektromos áramot fejlesszenek, vagy mechanikai munkát végezzenek. Ha elég elektromos energia áll rendelkezésre, akkor az elektromos generátor visszafelé is működtethető, mint villanymotor, amivel vizet vissza lehet szivattyúzni a magasabban levő víztározóba későbbi felhasználás céljából.
Érvek mellette
Más erőművekkel ellentétben a vízerőmű egyből maximális teljesítményre tud állni, és folyamatosan a fogyasztási igénynek kifogástalan energiát tud termelni, mivel a tározóban a víz tárolható, a vízturbinák mindazonáltal rettentően villámgyorsan beindíthatók. Azaz rettentően alkalmas csúcserőműnek.
Az elektromosság bármikor termelhető, mivel a vízmennyiségnek nincs olyan napi ingadozása, mint a szélnek, napfénynek és árapálynak, így ez egy megbízható energiaforrás. Alaperőműnek is alkalmas.
Nem termel szemetet és légszennyezést.
Megújuló energiaforrás.
Az erőmű megépítése után eléggé alacsonyak a fenntartási költségei és relatíve olcsó áramot tud előállítani.
Ahol tekintélyes mennyiségben elérhető, teljesen megoldhatja a vidék vagy állam áramellátását.
Érvek ellene
Egy duzzasztógát építése hatalmas környezeti változásokkal jár. A gát alatti vízmennyiség és vízminőség megváltozik, ami a vízi és szárazföldi növények életét befolyásolja. Mivel a folyóvölgy elárasztásával jár, sok helyi faj élőhelye eltűnik, a helybeli lakosságnak keresztül kell települnie. A duzzasztógát építése túlságosan drága, így az áram kiindulási költségei szerfelett magasak. A vízenergia csak ott aknázható ki, ahol tekintélyes mennyiségű víz áll rendelkezésre. Az elárasztás tekintélyes erdőket önthet el. Midőn a növényzet bomlik, metán kerül a levegőbe, ami hozzájárul a teljes körű felmelegedéshez (bár ez csak egy egyszeri inger).
Nukleáris energia
Az atomerőművek a fosszilis erőművekhez hasonlóan működnek, azzal a különbséggel, hogy a hőt az urán maghasadása szolgáltatja a nukleáris reaktorban. A hasadás szabályozott láncreakcióként megy végbe, aminek esetén tekintélyes mennyiségű energia szabadul fel, amivel gőzt fejlesztenek. Ez megforgatja a turbinákat, amik generátorokat hajtva elektromosságot termelnek.
Érvek mellette
Kis mennyiségű üzemanyagból fölöttébb tekintélyes mennyiségű energia nyerhető. 1 kilogramm urán vagy tórium energiaegyenértéke egyenlő 3,5 millió kilogramm szénével.
Az energia előállítása kb. ugyanannyiba kerül ezáltal, mint szénből, azaz igencsak olcsó.
Az erőműveket szigorúan őrzik, a reaktor maga vasbeton reaktorcsarnokban van elhelyezve és mindent összevetve relatíve védett a terrortámadásokkal és a szélsőséges időjárással szemben.
Az atomerőmű nem bocsát ki légszennyezést, szén-dioxidot vagy kén-dioxidot az atmoszférába, így nem járul hozzá a átfogó felmelegedéshez vagy a savas esőkhöz. Az uránérc bányászata és dúsítása, az atomerőművek építése és bontása – mint minden erőmű során –, ugyanakkor a kapcsolódó szállítások esetén van üvegház hatású gázkibocsátás, de ez az urán nagyobb energiakoncentrációja folytán sokkal kisebb, mint a szokásoknak megfelelő tüzelőanyagok bányászata és szállítása során, mivel sokkal kisebb tömegeket kell megmozgatni.
Érvek ellene
A maghasadás alatt keletkező hulladék mérgező és alaposan radioaktív, ami állandó és drága kezelést és megfigyelést igényel a nukleáris hulladéklerakók területén, ahol 1-3 ezer évig tart, amíg a kimerült üzemanyag visszasüllyed a természetes uránérc radioaktivitásának szintjére.
Magas fokozatú nukleáris baleset során, mint amilyen Csernobilban történt, a benyomás a közeli emberi településekre katasztrofális lehet. A közvélemény emiatt nagyon aggódik az atomerőművek biztonsága folytán.
Az erőmű építése rettentően drága, és a biztonságos szétszerelés költségeit a leállítása után bele kell venni ezekbe a költségekbe.
Az atomerőművek terjedése összefügghet az atomfegyverek terjedésével, mivel az összes jókora mennyiségű urándúsítással jár.
Nem megújuló energiaforrás, korlátozottan rendelkezésre álló, elég magas koncentrációjú érclelőhelyekkel. Nyomokban a legtöbb kőzetben előfordulnak a felhasználható nehéz elemek, de ezek kinyerése nem gazdaságos.
Az erőművek védelme is emeli a költségeket, különösen a terror elleni háború korában.
Túlságosan is centralizált módon állítja elő az energiát, egy lehetőség szerinti leállás roppant módon sok embert érinthet.