Energijski tokovi v naravi
Večina energije prihaja na Zemljo s Sonca preko sevanja, ki segreva kopne površine, vodo (predvsem oceane) in ozračje. Pravimo, da se sončeva energija prenese (preloži oz. steče) v kopno, zrak in morja. Predvsem je pomemben prehod sončeve energije v zrak in vodo, saj se lahko zrak in voda premakneta (tečeta) in s tem prenašata energijo po Zemlji.
Tako se energija prenaša:
- z vetrovi in morskimi valovi,
- z morskimi tokovi in
- s kroženjem vode – tj. izhlapevanjem vode iz oceanov, padavinami in stekanjem vode po rekah proti morjem.
Del sončnega sevanja se s procesom fotosinteze akumulira v rastlinah. To energijo lahko z zaužitjem rastlin v obliki hrane prejmemo ljudje in živali. Lahko pa se v rastlinah naložena energija sprosti kot toplota, na primer pri kurjenju lesa.
Sončna energija, ki se je v minulih milijonih let akumulirala v rastlinah, je danes shranjena v fosilnih gorivih (premog, nafta in zemeljski plin).
Energijski tokovi, ki jih uravnava človek
Sonce na Zemljo pošilja energijo. Sončevo energijo, ki se je preložila v tok zraka (veter) ali tok vode (npr. rečni tok), lahko prestrežemo in del te energije načrtno prenesemo (pretočimo) drugam – npr. proti svojemu domu, da bi jo tam uporabili za opravljanje določenega dela ali poganjanje nekega procesa.
V preteklosti so najprej znali le neposredno prestrezati del (kinetične) energije vetra ali vode tako, da so gradili vetrne in vodne mline ter z njimi energijo vetra oz. vode (ko so veter oz. vodni tok nekoliko upočasnili) prenesli na gibanje mlinskih kamnov.
Danes znamo kinetično energijo vetra ali vode elegantneje (z vetrnimi in vodnimi elektrarnami) najprej prenesti na električni tok, s katerim po žicah in kablih v naše domove priteče energija, ki jo uporabimo za vrtenje pralnega stroja, segrevanje kuhinjskih plošč itd.
Del sončeve energije znamo tudi neposredno preložiti na električni tok tako, da sončno sevanje prestrežemo s sončnimi celicami (sončne elektrarne).
Električno energijo lahko seveda tudi shranimo v baterijah in akumulatorjih ter z njimi poganjamo stroje, do katerih ne želimo imeti speljanih električnih vodnikov (npr. avtomobile).
Pri avtomobilih še vedno največ uporabljamo v fosilnih gorivih shranjeno sončevo energijo. Pravzaprav so fosilna goriva danes še vedno najbolj razširjen vir energije na svetu, a so z vidika emisij toplogrednih plinov (predvsem CO2) tudi najbolj problematična.
Energijski viri, ki niso povezani s sevanjem Sonca
Velika večina energije izvira iz Sonca in iz jedrskih reakcij na Soncu. Energijo pa lahko prenašamo ali pretakamo tudi iz energijskih virov, ki niso povezani s sevanjem Sonca.
To so:
- energija segrete Zemljine notranjosti (geotermalna energija),
- energija plimovanja in
- za uporabo najpomembnejša jedrska energija. V jedrskih elektrarnah znamo energijo, shranjeno v atomskih jedrih (preko procesa cepitve atomov oz. fisije in nadaljnje tehnologije v končni fazi prenesti na električni tok).
Pretvarjanje energije je ključni dejavnik razvoja civilizacije
Ko v vsakdanjem življenju govorimo o energijskih tokovih in shranjevanju energije, pravimo, da energijo pretvarjamo iz ene oblike v drugo. V resnici energije ne pretvarjamo. Jo le prelagamo z enega toka na drugega ali jo shranjujemo na višje potenciale. Tako govorimo npr. o gravitacijskem potencialu in potencialni energiji, kadar vodo v akumulacijskem jezeru hranimo na večji višini in jo pozneje po potrebi spustimo na turbino. Tam z generatorjem prenesemo energijo z vodnega toka na električni tok.
Človeško znanje o prelaganju in shranjevanju energije (običajno mu rečemo pretvarjanje energije) je eden ključnih dejavnikov razvoja naše civilizacije.