Suurin osa maailman sähköenergiasta tulee uusiutumattomista lähteistä, kuten hiilen, öljyn ja kaasun polttamisesta, tai ydinvoimaloista. Kun yhteys ilmaston lämpenemisen ja ilmakehän hiilidioksidimäärien välillä selkeytyy, tarve löytää uusia uusiutuvia lähteitä tulee kiireellisemmäksi. Seuraavat aktiviteetit tutustuttavat opiskelijat energialähteiden tyyppeihin ja auttavat heitä päättämään, milloin ja missä kutakin tyyppiä on sopiva käyttää!
Opiskelijan aktiviteetit kohteelle Uusiutuva Energia
Taustatietoja energialähteistä
Ensimmäinen kaupunki maailmassa, jolla oli julkinen sähköhuolto, oli Godalming, Englanti. Vuonna 1881 yritys asensi generaattorin, joka oli kytketty vesipyörään. He laskivat kaapelit kouruihin ja kytkeivät ne katuvalaisimiin. Tästä ajasta lähtien sähkön maailmanlaajuinen kulutus on kasvanut nopeasti.
Fossiiliset polttoaineet syntyvät elävien esineiden jäännöksistä, ja niiden muodostuminen vie miljoonia vuosia. Maailman fossiilisten polttoaineiden varastot ovat loppumassa, koska niitä käytetään paljon nopeammin kuin niitä luodaan. Vaikka fossiilisten polttoaineiden polttaminen on halpa ja luotettava lähde sähkövirran tuottamiseksi, sen tuottamalla hiilidioksidilla on kielteisiä vaikutuksia ympäristöön. Lisätietoja kasvihuonekaasujen vaikutuksista ympäristöön saat tutustumalla kasvihuoneilmiön ja ilmaston lämpenemisen opintosuunnitelmiin.
Energiavarat
Fossiiliset polttoaineet
Uusiutumaton resurssi
Fossiilisten polttoaineiden voimalaitokset polttavat fossiilisia polttoaineita veden lämmittämiseksi. Tämä vesi muuttuu sitten korkeapaineiseksi höyryksi. Höyry kulkee turbiinin yli, jolloin turbiini pyörii. Pyörivä turbiini on kytketty generaattoriin ja generaattori tuottaa sähkövirran. Esimerkkejä fossiilisista polttoaineista ovat hiili , öljy ja kaasu .
edut
- Fossiiliset polttoaineet ovat halpoja kaivosta ja muuntaa sähköenergiaksi.
- Fossiilisten polttoaineiden palaminen on ollut luotettavaa.
- Fossiilisia polttoaineita voidaan polttaa turvallisesti.
haitat
- Fossiiliset polttoaineet vaikuttavat suuresti ilmaston lämpenemiseen, koska fossiilisten polttoaineiden polttaminen vapauttaa hiilidioksidia ilmakehään.
- Hiili sisältää myös epäpuhtauksia, kuten rikkiä, jotka palaessaan voivat muodostaa rikkidioksidia. Ilmakehän rikkidioksidi voi johtaa happea sade.
- Fossiilisten polttoaineiden tarvikkeet loppuuvat yhtenä päivänä.
Ydinvoima
Uusiutumaton resurssi
Energia vapautuu atomien ytimistä ydinreaktion avulla. Tätä reaktiota kutsutaan fissioksi ja siihen liittyy suurten ytimien, kuten uraaniatomissa, jakaminen pienempiin ytimiin, mikä vapauttaa valtavia määriä energiaa. Tätä energiaa käytetään veden lämmittämiseen ja sen muuttamiseksi höyryksi. Tämä höyry ajaa sitten turbiinia, joka kääntää generaattorin ja tuottaa sähkövirran.
edut
- Voimalaitokset ovat yleensä turvallisia.
- Mitään ei pala, joten kasvihuonekaasuja tai ilman pilaantumista ei päästä.
- Pieni määrä polttoainetta voi tuottaa suuren määrän sähköenergiaa.
haitat
- Ydinvoimalaitosten jätteet ovat radioaktiivisia ja eläimille haitallisia tuhansien vuosien ajan, joten ne on hävitettävä huolellisesti.
- Ydinvoimalat ovat turvallisia, mutta jos jotain menee pieleen, kuten suuri luonnonkatastrofi tai terrori-isku, ne voivat olla erittäin vaarallisia.
- Ydinvoimalaitoksilla on erittäin korkeat perustamiskustannukset
Tuulivoima
Uusiutuva luonnonvara
Tuulienergian hyödyntäminen tarkoittaa turbiinien sijoittamista paikoissa, joissa on paljon tuulta. Ilman liike saa terät pyörimään, mikä puolestaan voi ajaa generaattoria tuottamaan sähkövirran. Tuuliturbiineja voidaan käyttää yksittäin tai yhdessä ryhmissä tuulipuistoina. Sen lisäksi, että niitä käytetään maassa, niitä voidaan käyttää myös merellä.
edut
- Turbiinit eivät polta mitään eikä päästä muita ilmansaasteita.
- Polttoainekustannuksia ei ole, koska "polttoaine" liikuttaa ilmaa turbiinin ympärillä.
- Tuulivoimaloiden käyttöönotto ei ole kallista.
haitat
- Jotkut väittävät, että turbiinit voivat pilata alueen luonnon kauneuden.
- Asennuskustannukset voivat olla korkeat, etenkin useille turbiineille.
- Tehokkuus riippuu tuulen määrästä, joten ne eivät ole aina luotettavia.
- Turbiinit voivat olla meluisia.
Aurinkoenergia
Uusiutuva luonnonvara
Aurinkoenergia toimii valosähköisillä kennoilla valjastaakseen aurinkoa olevan valoenergian ja muuntamaan sen sähköenergiaksi.
edut
- Aurinkoenergialla ei ole ilmansaasteita, koska mitään ei pala.
- Aurinkopaneeleja voidaan käyttää syrjäisissä paikoissa tai jopa tehdä kannettaviksi.
- Aurinkoenergiaan ei liity polttoainekuluja.
haitat
- Aurinkovoimajärjestelmien perustaminen voi olla kallista
- Aurinkovoima ei ole aina luotettavaa, koska tehokkuus riippuu siitä, kuinka paljon auringonvaloa alue vastaanottaa.
Vuorovesienergia
Uusiutuva luonnonvara
Vuorovedet ovat veden liikettä, jonka aiheuttaa kuun painovoima. Kohdista (pato tai pado) rakennetaan jokien, suistojen suun ja lahtien yli. Nämä proomut sisältävät turbiineja, jotka pyörivät veden liikkuessa. Nämä turbiinit käyttävät generaattoreita, jotka voivat tuottaa sähkövirtaa.
edut
- Vuorovesienergiaan ei liity polttoainetta, joten polttoainekuluja tai kasvihuonekaasuja ei ole.
- Vuorovedet ovat ennustettavissa; korkea ja matala vuorovesi tapahtuvat hyvin ymmärretyissä jaksoissa.
- Kasarmilla on pitkä käyttöikä.
haitat
- Vuoroveden energialla on erittäin kalliit käyttöönottokustannukset.
- Proomien rakentaminen voi vahingoittaa meren elinympäristöjä.
- Padot voivat estää pääsyn tietyille joille tai muille vesiteille.
Aaltoenergia
Uusiutuva luonnonvara
Tuulen aiheuttamat aallot aiheuttavat veden liikkumisen ylös ja alas. Tämä kineettinen energia voidaan valjastaa ja siirtää sähköenergiaksi. Tätä varten on monia eri tapoja.
edut
- Aaltoenergia on uusiutuvaa eikä koskaan lopu.
- Aaltoenergiaan ei liity haitallisia päästöjä.
haitat
- Aaltoenergia ei sovellu kaikkiin kohteisiin. Suurin osa sisämaa-alueista ei voi käyttää aaltoenergiaa.
- Aaltoenergia-asemilla voi olla kielteinen vaikutus meren elämään.
- Aaltoenergia-asemat voivat tuhota rannikkoalueiden luonnollisen kauneuden.
Maalämpö
Uusiutuva luonnonvara
Geoterminen energia käyttää maan alla löytyvää lämpöenergiaa, kylmä vesi pumpataan maan alle ja muuttuu höyryksi. Tämä höyry johdetaan sitten putkien läpi turbiiniin, joka pyörii höyryn kulkiessa sen yli. Pyörivä turbiini käyttää generaattoria ja tuottaa sähkövirran.
edut
- Geoterminen energia on luotettava.
- Asemalta ei päästä kasvihuonekaasuja, koska mitään ei pala.
- Polttoainekustannuksia ei ole, koska geoterminen energia käyttää maan luonnollista lämpöä.
haitat
- Voi vapauttaa maanalaisia kasvihuonekaasuja.
- Maalämpöenergiaan liittyy korkeat käyttökustannukset.
- Geotermistä energiaa voidaan käyttää vain siellä missä on vulkaanista aktiivisuutta.
Biomassan energia
Uusiutuva luonnonvara
Biomassa on materiaalia, joka tulee elävistä esineistä, kuten kasveista ja eläimistä. Biomassa, kuten puu, voidaan polttaa ja käyttää veden lämmittämiseen höyryksi. Höyryä käytetään turbiinin linkouksen tekemiseen. Tämä turbiini on kytketty generaattoriin, joka tuottaa sähköä.
edut
- Biomassan energia on uusiutuvaa: polttaessamme biomassaa kasvaa lisää kasveja täydentääkseen kantaa.
- Biomassan energia on luotettava.
- Biomassan polttamisessa vapautuva hiilidioksidi imeytyy uudelleenkasvaviin kasveihin.
haitat
- Kotieläintalous- tai elintarvikekasvatusmaata on ehkä käytettävä energiakasvien viljelyyn.
- Biomassan energia vaatii suuria määriä vettä.
vesivoimasähkö
Uusiutuva luonnonvara
Vesivoimalla vettä pidetään padon takana korkealla paikalla. Tällä vedellä on potentiaalinen potentiaalienergia ja se muuttuu kineettiseksi energiaksi veden pudotessa. Tämä liikkuva vesi saa turbiinin pyörimään. Turbiini on kytketty generaattoriin, joka tuottaa sähkövirran.
edut
- Vesivoimalla ei ole palamista tai ilman pilaantumista.
- Vesi on uusiutuva luonnonvara.
haitat
- Padot ovat erittäin kalliita rakentaa.
- Säiliöitä varten on tulva suuret maa-alueet.
- Padot voivat pysäyttää kalojen muuton.
Oleellisia kysymyksiä energialähteistä
- Mikä on paras tapa tuottaa sähköä?
- Miksi meidän on muutettava tapaa, jolla tuotamme sähköä?
- Kuinka sähköntuotanto liittyy ilmaston lämpenemiseen?
Lisäenergiaresursseja koskevat toimintaideat
- Tee juliste PSA, jossa selitetään, miksi uusiutuvat energialähteet ovat parempia kuin uusiutumattomat energialähteet.
- Vertaa T-kaaviota kahden eri energialähteen vertailuun.
- Pyydä oppilaita tekemään aikataulu, joka kuvaa energiatekniikan päävaiheet.
