Zoals u al weet, zijn er verschillende soorten energie die verschillende doelstellingen en toepassingen hebben. Daarom stellen we een zeer complete lijst samen, zodat u ze allemaal in gedachten kunt houden en natuurlijk ook meer te weten kunt komen over hun kenmerken, hun nut in het dagelijks leven en hun rol in het huidige energiemodel.
In algemene termen, Energie is het vermogen van een systeem om arbeid te verrichten. of veranderingen teweegbrengen. Het is aanwezig in alle fysische, chemische en biologische processen: het drijft voertuigen aan, levert stroom aan apparaten, stelt planten in staat te fotosynthetiseren en stelt ons lichaam in staat al zijn vitale functies uit te voeren. Energie wordt niet gecreëerd of vernietigd, het wordt alleen maar verbruikt. bochten Op de een of andere manier, en dat verklaart waarom we elektriciteit kunnen opwekken uit wind, water, zon of fossiele brandstoffen.
In dit artikel vindt u een gedetailleerde classificatie van de verschillende vormen van energie (mechanische, thermische, elektrische, chemische, nucleaire, enz.) en hun relatie met de hernieuwbare en niet-hernieuwbare energiebronnenEn er worden duidelijke voorbeelden en uitleg gegeven om te begrijpen hoe ze worden gebruikt en welke impact ze hebben op het milieu.
Wat is energie volgens de natuurkunde?
In de natuurkunde wordt energie gedefinieerd als de vermogen om werk uit te voerenArbeid wordt op zijn beurt geproduceerd wanneer een kracht op een lichaam inwerkt en het over een bepaalde afstand verplaatst. Dit idee, hoewel eenvoudig, is van toepassing op vele andere contexten: een object kan energie bezitten als gevolg van zijn beweging, zijn positie, zijn elektrische of magnetische interacties, of de manier waarop zijn atomen en moleculen georganiseerd zijn.
Een belangrijk kenmerk is dat Energie blijft behouden.Energie ontstaat niet zomaar en verdwijnt ook niet; ze verandert simpelweg van de ene vorm in de andere. In een waterkrachtcentrale wordt bijvoorbeeld de potentiële energie van het opgeslagen water omgezet in kinetische energie wanneer het water naar beneden valt, in mechanische energie in de turbines en uiteindelijk in elektrische energie in de generatoren.
Een groot deel van de inspanningen in de wetenschap en techniek is gericht op efficiënte manieren vinden om energie om te zetten Het doel is om in de menselijke behoeften te voorzien met een zo klein mogelijke impact op het milieu, iets wat vooral belangrijk is in de huidige context van klimaatverandering en energietransitie.
Verschillende soorten energie
Energie kan op verschillende manieren worden opgewekt, opgeslagen of overgedragen tussen objecten en systemen. Zo werkt het. een georganiseerde lijst met de verschillende soorten energie, de belangrijkste kenmerken en alledaagse voorbeelden.
1. Mechanische energie
Mechanische energie Het heeft te maken met de beweging en positie van een object. binnen een krachtveld, meestal het zwaartekrachtveld. Het is de som van de Kinetische energie (vanwege beweging) en de potentiële energie (als gevolg van positie of vervorming).
Soms spreken we van mechanische energie. voorbijgaand (dat wat van de ene plaats naar de andere wordt overgebracht, bijvoorbeeld wanneer een machine beweging overbrengt) en mechanische energie opgeslagen (degene die in een systeem achterblijft, bijvoorbeeld in een samengedrukte veer).
Duidelijke voorbeelden van mechanische energie zijn bijvoorbeeld: auto loopthet water dat van een waterval valt of de bladen van een windturbine die door de wind draaien.
2. Kinetische energie
Kinetische energie is de energie die een lichaam bezit doordat het in beweging isAls een object niet beweegt, heeft het geen kinetische energie. Deze energie is afhankelijk van de masa en snelheid van het lichaam: hoe groter en sneller het is, hoe meer kinetische energie het zal hebben.
Het kan overdragen van het ene object naar het andere Wanneer ze botsen. De wind bijvoorbeeld, die de wieken van een windmolen aandrijft, draagt zijn kinetische energie over aan de rotor van de windturbine. De klassieke vergelijking die dit beschrijft is E = ½ m v², waaruit blijkt dat een kleine snelheidsverhoging een aanzienlijke energieverhoging met zich meebrengt.
3. Potentiële energie
Potentiële energie is een soort opgeslagen mechanische energieEen lichaam bezit potentiële energie wanneer het, vanwege zijn positie of configuratie, in de toekomst arbeid kan verrichten. Er zijn verschillende vormen: zwaartekrachtenergie, elastische energie, elektrische energie, enzovoort.
Een object dat zich bijvoorbeeld op een bepaalde hoogte boven de grond bevindt, heeft zwaartekracht potentiële energie, terwijl een samengedrukte of uitgerekte veer elastische potentiële energieWanneer het object valt of de veer loslaat, wordt die potentiële energie omgezet in kinetische energie.
4. Zwaartekrachtenergie
Zwaartekrachtenergie is een speciaal geval van potentiële energie. Het is de energie die Het wordt opgeslagen vanwege de lichaamslengte. in een zwaartekrachtveld. Hoe hoger en zwaarder het object, hoe groter de hoeveelheid zwaartekrachtenergie die het zal hebben.
Deze vorm van energie wordt bijvoorbeeld gebruikt in de waterkrachtcentralesHet water dat zich op grote hoogte heeft verzameld, bezit zwaartekrachtenergie die, wanneer deze vrijkomt, wordt omgezet in elektriciteit en de turbines laat draaien.
5. Geluid of akoestische energie
Geluidsenergie, ook wel akoestische energie genoemd, is de energie die wordt overgedragen door geluidsgolvenHet treedt op wanneer een kracht een object of stof aan het trillen brengt, waardoor de deeltjes van het medium (lucht, water, vaste stoffen) ook gaan trillen en een golf zich voortplant.
Onze oren detecteren deze trillingen en de hersenen interpreteren ze als geluid. Dagelijkse voorbeelden zijn onder andere... muziek uit een luidsprekerde menselijke stem, het geluid van een motor of de donderslag.
6. Elektrische energie
Elektrische energie is een soort energie die wordt geboren uit de beweging van elektrische ladingenDat wil zeggen, van protonen en vooral van elektronen. Deze beweging kan alleen plaatsvinden in materialen die fungeren als drivers.
Materie is opgebouwd uit atomen, die constant bewegende elektronen bevatten. Door deze elektronen te manipuleren en ze via een geleider van het ene punt naar het andere te laten bewegen, wordt bruikbare elektrische energie opgewekt. Om deze beweging mogelijk te maken, moet er een geleider aanwezig zijn. potentiaalverschil tussen twee punten (spanning).
Elektrische energie is zeer veelzijdig, omdat het kan worden omgezet in lichtenergie (gloeilampen), thermische energie (elektrische fornuizen) of mechanische energie (motoren), onder andere. Het is de vorm van energie die via het elektriciteitsnet onze huizen bereikt.
7. Thermische energie
Thermische energie is de energie die samenhangt met de temperatuur van een stofHoe heter een lichaam is, hoe groter de beweging van de deeltjes waaruit het bestaat en hoe meer thermische energie het dus bezit.
Het manifesteert zich als warmte-energieDat wil zeggen, warmte die kan worden overgedragen van een warmer lichaam naar een kouder lichaam. Een alledaags voorbeeld is een kop hete thee: de vloeistof heeft een hoge thermische energie en wanneer er koude melk wordt toegevoegd, wordt een deel van die energie overgedragen aan de melk, waardoor de thee afkoelt.
De hoeveelheid thermische energie van een object wordt gemeten in joule (J) en speelt een centrale rol in meerdere processen, van de airconditioning van gebouwen tot de werking van thermische motoren of thermo-elektrische energiecentrales.
Warmte energie
In elk van de materialen, de atomen waaruit de structuur van de moleculen bestaat, blijven constant in bewegingDeze beweging levert energie aan de atomen zelf, die wordt omgezet in warmte; deze vorm van energie staat bekend als warmte-energie.
Warmte-energie wordt waargenomen als stromende warmte van een lichaam met een hogere temperatuur naar een lichaam met een lagere temperatuur. Het kan worden overgedragen door het rijden (botsing tussen deeltjes die met elkaar in contact staan), convectie (vloeiende beweging) of bestraling (elektromagnetische golven).
interne energie
Interne energie is nauw verwant aan warmte. Het verwijst naar de De totale energie die in een lichaam is opgeslagen als gevolg van de beweging en interacties van de deeltjes waaruit het is opgebouwd.Hoe warmer een lichaam is, hoe groter de interne energie.
Veranderingen in de interne energie, bijvoorbeeld wanneer we een object verwarmen of afkoelen, manifesteren zich in temperatuur schommelingen, faseovergangen (smelten, verdampen) en uitzetting of inkrimping van materialen.
Reactie-energie
De reactie-energie is de energie die wordt geabsorbeerd of vrijgegeven in de vorm van warmte of licht in elk chemische reactieHet ontstaat door het breken en vormen van bindingen tussen atomen en moleculen.
Als de reactie maakt energie vrij de omgeving wordt genoemd exotherme reactie (bijvoorbeeld de verbranding van een brandstof). Als daarentegen, absorbeert energie vanuit de omgeving spreken we van endotherme reactie (zoals fotosynthese bij planten of de afbraak van bepaalde verbindingen).
Elektromagnetische energie
Elektromagnetische energie is de hoeveelheid energie opgeslagen in een bepaald gebied in de ruimte als gevolg van het bestaan van een elektromagnetisch veld. Het manifesteert zich in de vorm van elektromagnetische golven die zich zelfs in een vacuüm voortplanten met de snelheid van het licht.
Het omvat een breed spectrum aan straling: radiogolven, magnetron, infraroodzichtbaar licht, ultravioletRöntgenfoto's en gamma stralenZe bevatten allemaal stralingsenergie, zij het met verschillende golflengtes en energieniveaus.
Radioactieve energie
Stralingsenergie is de energie opgeslagen in elektromagnetische golvenzoals radiogolven, infrarood- of ultravioletstraling en zichtbaar licht. Het heeft het vermogen om bewegen in een vacuüm zonder dat fysieke ondersteuning nodig is.
Deze energie is bijvoorbeeld afkomstig uit de Bescherming tegen de zonin gloeilampen, lasers of radioantennes. Een groot deel van de energie die de aarde bereikt, komt van zonnestraling, die processen zoals fotosynthese aandrijft en het klimaat van de planeet reguleert.
Licht energie
Lichtenergie, of lichtgevende energie, is een waargenomen fractie van energie die door licht wordt getransporteerdDit is het deel van het elektromagnetische spectrum dat onze ogen kunnen waarnemen, hoewel het ook de effecten van nabijgelegen straling omvat, zoals een deel van het infrarood- of ultravioletspectrum.
Het manifesteert zich in verschillende vormen, afhankelijk van hoe het met materie interacteert: het kan elektronen wegtrekken van metalen (foto-elektrisch effect), warmte genereren op donkere oppervlakken of chemische processen zoals fotosynthese activeren. Het moet niet worden verward met stralingsenergie in het algemeen, aangezien die laatste een breder spectrum omvat dan zichtbaar licht.
Tot de alledaagse voorbeelden behoren de energie van gloeilampen, bliksem tijdens een storm, de linternas of zonnecalculators.
Magnetische energie
Magnetische energie wordt geassocieerd met magnetismeeen fenomeen waarbij bepaalde objecten het vermogen hebben om te genereren aantrekkingskrachten of afstotingskrachten op andere materialen.
Deze energie vindt zijn oorsprong in natuurlijke of kunstmatige magneten en in elektrische stromen die magnetische velden genereren. Alledaagse voorbeelden zijn koelkastdeurmagneten, elektromotoren of zelfs de... Het magnetisch veld van de aarde, wat ons beschermt tegen een deel van de zonnestraling.
Ionische energie
Ionische energie, of ionisatie-energie, wordt ook wel ionisatiepotentiaal genoemd en is gebaseerd op de de hoeveelheid energie die nodig is om een elektron van een atoom te scheiden van een element dat zich in gasvormige toestand bevindt.
Hoe sterker de aantrekkingskracht tussen de kern en het elektron, Hoe groter de ionisatie-energieDeze eigenschap is van groot belang voor het begrijpen van de chemische reactiviteit van de elementen en hun gedrag bij verschijnselen zoals elektrische ontladingen of de vorming van plasma's.
Chemische energie
Chemische energie is de energie opgeslagen in de bindingen van chemische verbindingen (atomen en moleculen). Het komt vrij wanneer deze bindingen worden verbroken of gevormd in een chemische reactiewaarbij vaak warmte vrijkomt (exotherme reacties).
Metabole energie
Metabolische energie is de energie die Het wordt geproduceerd door oxidatieprocessen in levende organismen.Het ontstaat door de inname van voedsel en is gebaseerd op een reeks chemische reacties waardoor cellen verkrijgen energie en de verbindingen synthetiseren die ze nodig hebben, zoals eiwitten.
Nucleaire energie
Kernenergie is de energie die wordt verkregen door middel van de spontane of geïnduceerde vrijgave bij kernreactiesHet treedt op wanneer de atoomkern wordt veranderd door processen van splijting (scheiding van zware kernen) of fusión (vereniging van lichte kernen).
Vanwege de relatie tussen massa en energie Zoals beschreven door Einsteins beroemde vergelijking E = mc², komt er bij kleine veranderingen in de kernmassa een enorme hoeveelheid energie vrij. Deze energie kan worden benut om elektriciteit op te wekken in kerncentrales, hoewel dit ook aanzienlijke uitdagingen met zich meebrengt op het gebied van afvalbeheer en veiligheid.
Windkracht
Windenergie is een type hernieuwbare energie Het wordt gewonnen uit de wind, dankzij de kinetische energie die door luchtstromen wordt opgewekt. Het wordt voornamelijk gebruikt voor elektriciteit opwekken met behulp van windturbineswaarvan de bladen de luchtbeweging omzetten in de beweging van een rotor die is verbonden met een generator.
Het wordt gekarakteriseerd als een energiebron. overvloedig, schoon en hernieuwbaarDit helpt de uitstoot van vervuilende gassen te verminderen. Het produceert geen afval tijdens de werking en draagt bij aan de diversificatie van het energiesysteem. Het belangrijkste nadeel is... onderbreking van de windHet waait niet altijd met dezelfde intensiteit of op dezelfde tijdstippen, wat de productieplanning bemoeilijkt.
Zonne-energie en fotovoltaïsche energie
Zonne-energie is de energie verkregen uit de elektromagnetische straling van de zonOnze planeet ontvangt een enorme hoeveelheid zonne-energie, waarvan een deel terug de ruimte in wordt gekaatst en een deel wordt geabsorbeerd door de oceanen, het land en de wolken. Dit zorgt ervoor dat de gemiddelde temperatuur van de planeet behouden blijft en maakt leven mogelijk.
Deze energie kan worden benut uit vele manieren:
- Fotovoltaïsche zonne-energie: zet zonlicht rechtstreeks om in elektriciteit via Fotovoltaïsche cellen Gemaakt van silicium, samengevoegd in panelen. Het is een modulaire en schaalbare technologie, van kleine installaties in woningen tot grote zonne-energiecentrales.
- Thermische zonne-energieHet maakt gebruik van de warmte van de zon om water of thermische vloeistoffen te verwarmen die worden gebruikt voor verwarming, warm water in huishoudens of industriële processen.
- Thermo-elektrische zonne-energieHet concentreert zonnestraling met behulp van spiegels of lenzen om hoge temperaturen te bereiken en indirect elektriciteit op te wekken, bijvoorbeeld door een stoomturbine aan te drijven.
Zonne-energie is een van de meest veelbelovende hernieuwbare bronnenomdat de zon energie levert die het wereldwijde menselijk verbruik ruimschoots overtreft en de kosten voor het benutten ervan door technologische vooruitgang aanzienlijk zijn gedaald.
Geothermische energie
Geothermische energie is een hernieuwbare energie die de warmte uit het binnenste van de aarde benutDeze warmte komt van de geothermische gradiënt (temperatuurstijging met de diepte) en van de warmte die wordt gegenereerd door het radioactieve verval van bepaalde elementen in de aardmantel.
Het kan gebruikt worden voor VerwarmingssystemenGeothermische energie wordt gebruikt voor de elektriciteitsproductie in energiecentrales en in sommige gevallen zelfs voor koeling met behulp van warmtepompen. Het gebruik ervan hangt sterk af van de geografische locatie: regio's met een hoge vulkanische of geothermische activiteit bieden een groter potentieel.
Hydraulische, hydro-elektrische en waterenergie
Waterkracht is een vorm van energie die gebruikmaakt van de kinetische energie van bewegend water (rivieren, watervallen, beken) om het om te zetten in elektrische energie. Wanneer deze energie wordt omgezet door middel van dammen, turbines en generatoren, wordt dit meestal aangeduid als waterkracht.
De term waterkrachtenergie Het wordt gebruikt als synoniem voor waterkracht, dus de definitie is hetzelfde. Het wordt beschouwd als een vorm van energie. hernieuwbaar en schoonDe aanleg van grote reservoirs kan echter gevolgen hebben voor aquatische ecosystemen en nabijgelegen menselijke nederzettingen.
Getijden- en mariene energie
Getijdenenergie is de energie die wordt verkregen uit de het benutten van de kinetische en potentiële energie van de getijdenDeze getijden worden veroorzaakt door de zwaartekracht van de maan en de zon op de oceanen. Wisselstroomgeneratoren en turbines worden op strategische locaties geïnstalleerd om deze energie op te vangen en om te zetten in elektriciteit.
Het maakt deel uit van de zogenaamde mariene energiewaaronder ook het gebruik van de golven (golfenergie) en oceaanstromingen. Hoewel het op veel plaatsen nog in ontwikkeling is, heeft het een groot potentieel vanwege de regelmaat van de getijden.
Metabolische energie en biomassa
We hebben al eerder aangegeven dat metabolische energie is wat Het is afkomstig van de stofwisseling van levende wezens.Op het niveau van energiebronnen is een verwante vorm de biomassa, waarbij organisch materiaal van plantaardige of dierlijke oorsprong (landbouw-, bosbouw-, veeafval, enz.) wordt gebruikt om warmte, elektriciteit of biobrandstoffen te produceren.
Biomassa wordt beschouwd als een bron hernieuwbaar mits het gebruik ervan duurzaam wordt beheerd en praktijken zoals massale ontbossing of bodemuitputting worden vermeden.
Hernieuwbare energie
Hernieuwbare energie is energie die gebruik onuitputtelijke bronnen in de natuur of die zich sneller regenereren dan ze worden verbruikt. Dit maakt de productie van elektriciteit en warmte mogelijk zonder de beschikbare hulpbronnen permanent uit te putten.
Voorbeelden van hernieuwbare energiebronnen zijn onder andere: windenergie, Energía Solar (fotovoltaïsche en thermische), de hydraulica, geothermisch, getijden, golfmotor en biomassaAl deze factoren dragen bij aan het verminderen van de afhankelijkheid van de fossiele brandstoffen en de uitstoot van broeikasgassen.
niet-hernieuwbare energie
In tegenstelling tot hernieuwbare energiebronnen, zijn niet-hernieuwbare energiebronnen afkomstig van beperkte middelen Dit zijn grondstoffen die in eindige hoeveelheden op aarde voorkomen en waarvan de natuurlijke aanvulling extreem langzaam verloopt. Voorbeelden zijn steenkool, aardolie, aardgas en uranium.
Deze bronnen vormden de basis van de industriële revolutie en zijn in veel landen nog steeds van fundamenteel belang, maar het gebruik ervan wordt geassocieerd met een bepaalde periode. hoge milieu-impact (CO₂-uitstoot, lucht- en watervervuiling, radioactief afval) en problemen met de energiezekerheid vanwege de beperkte aard ervan.
Geluidsenergie
Geluidsenergie is, zoals we al hebben aangegeven, de energie getransporteerd door drukgolven Geluiden die zich door een materieel medium voortplanten. Ze ontstaan door een initiële trilling (bijvoorbeeld een gitaarsnaar) en worden doorgegeven totdat ze onze oren bereiken.
Hoewel het doorgaans niet op grote schaal wordt gebruikt voor de opwekking van elektriciteit, heeft het wel belangrijke toepassingen in de technologie (medische echografie, sonar, ultrasone reinigingsapparaten) en in de menselijke communicatie.
Interne energie en energieoverdracht
Interne energie en de relatie daarvan tot warmteoverdracht Ze zijn essentieel voor het begrijpen van processen zoals verwarming, koeling of de werking van warmtemotoren. Energie kan op drie manieren worden overgedragen:
- WerkenWanneer een kracht een object verplaatst, wordt mechanische energie overgedragen. Het duwen van een doos of het comprimeren van een gas zijn voorbeelden van mechanische arbeid.
- golvenDe voortplanting van verstoringen, zoals geluidsgolven of elektromagnetische golven, transporteert energie van het ene punt naar het andere.
- Calor: het komt voor Wanneer energie van een warm lichaam naar een kouder lichaam overgaat.Het kan zich verplaatsen door geleiding, straling of convectie.
Thermische energie
Thermische energie, ook wel warmte-energie genoemd, is de het vermogen om andere vormen van energie om te zetten in warmte en om temperatuurveranderingen te veroorzaken. Veel conventionele energiecentrales (kolen, gas of kernenergie) wekken elektriciteit op uit een thermische cyclus waarbij water wordt verwarmd om stoomturbines aan te drijven.
Op kleine schaal is thermische energie aanwezig in radiatoren, ovens, fornuizen en, in het algemeen, in elk systeem dat stoffen verwarmt of koelt.
Eigenschappen van energie
Energie biedt diverse mogelijkheden. basiseigenschappen die helpen om hun gedrag in de natuur en in technologische systemen te begrijpen:
- Het transformeertEnergie ontstaat niet uit het niets, maar verandert van de ene vorm in de andere. Bijvoorbeeld van chemische energie naar thermische energie bij verbranding.
- Is bewaard geblevenIn een gesloten systeem blijft de totale hoeveelheid energie constant, ook al verandert deze van vorm. Het is niet vernietigd..
- Het wordt overgedragenHet kan van het ene lichaam op het andere of van het ene systeem op het andere worden overgedragen via warmte, golven of arbeid.
- Het gaat achteruit.In de praktijk houdt een deel van de omgezette energie op nuttig te zijn voor het verrichten van arbeid (het wordt bijvoorbeeld afgevoerd als warmte of geluid), wat verband houdt met het concept van entropie.
Dit zijn alle soorten energie die we moeten kennen, omdat ze een belangrijk onderdeel van ons leven vormen. Als we goed naar onze omgeving kijken, zien we dat we de meeste ervan vaak gebruiken: we doen de lichten aan (elektrische en lichtenergie), we koken (thermische en chemische energie), we verplaatsen ons (mechanische en kinetische energie), we gebruiken elektronische apparaten (elektrische en chemische energie) en we zijn afhankelijk van hernieuwbare en niet-hernieuwbare bronnen om onze levensstijl in stand te houden. Neem even de tijd om hierover na te denken. Welke energiebronnen gebruiken we dagelijks? Weten waar ze vandaan komen, kan ons helpen deze grondstoffen meer te waarderen, er verantwoord mee om te gaan en een duurzamer energiemodel voor de toekomst te ondersteunen.