Cos'è la tecnologia energetica?
La tecnologia energetica si occupa dello sviluppo di sistemi in grado di produrre, trasportare e fornire energia in modo sicuro, economico e, sempre più, rispettoso dell'ambiente. In generale, è un campo di molte discipline sovrapposte. Le scienze dure, come la fisica e la chimica, sono fondamentali per capire dove può essere disponibile l'energia. Le discipline ingegneristiche sono necessarie per progettare i sistemi che sfruttano l'energia. Infine, la scienza ambientale viene utilizzata per misurare l'impatto della tecnologia energetica sul mondo naturale.
Alcune delle prime tecnologie energetiche sono state progettate per estrarre energia dal fuoco. Il combustibile che brucia, che potrebbe essere legna, carbone o petrolio, produce calore, una forma di energia. L'uso di questo calore per far bollire l'acqua crea vapore. In un motore a vapore, questo vapore viene utilizzato per spingere un pistone e girare un albero motore, che è una forma di energia meccanica. Questo movimento di rotazione può essere sfruttato per alimentare macchine in una fabbrica o per girare un'elica su una nave.
In effetti, la maggior parte delle applicazioni della tecnologia energetica ai fini del trasporto utilizzano questo stesso processo di base. Le navi a vapore rivoluzionarono i metodi di spedizione durante la prima rivoluzione industriale e in seguito iniziarono a sostituire le navi a vela come le principali navi da guerra. Queste navi a vapore usavano il carbone come combustibile. Durante la seconda rivoluzione industriale, la tecnologia energetica dei trasporti ha iniziato a utilizzare il petrolio come combustibile primario. I motori a combustione interna a base di olio sono utilizzati in tutti i paesi del mondo per applicazioni di trasporto.
Nel 1881, l'elettricità fu inizialmente generata in una stazione centrale e consegnata in altre località. L'elettricità è il flusso di particelle cariche elettricamente; queste particelle possono trasportare energia con loro in modo analogo alla pressione dell'acqua. Pertanto, il trasporto di energia in altri luoghi è la funzione dell'elettricità.
Qualsiasi fonte di energia può essere convertita in elettricità utilizzando la tecnologia energetica. Le fonti di elettricità negli Stati Uniti includono carbone, gas naturale e energia nucleare. Le fonti di generazione di elettricità e i combustibili per il trasporto spesso differiscono a causa dei diversi requisiti per ciascuna applicazione. Le centrali elettriche devono essere molto efficienti nel generare la maggior quantità possibile di elettricità. I sistemi energetici per il trasporto, d'altra parte, possono cavarsela con una minore efficienza del carburante, perché devono anche essere piccoli e leggeri per adattarsi ai veicoli.
Una preoccupazione crescente è lo sviluppo di fonti energetiche alternative. Il carbone, il petrolio e il gas naturale sono tutte fonti energetiche non rinnovabili, il che significa che esistono in quantità finite sulla Terra e potrebbero un giorno essere esaurite. La combustione di carbone e petrolio ha effetti ambientali negativi, che sono anche una preoccupazione crescente. La tecnologia energetica è perseguita per sviluppare fonti di energia pulite, efficienti e rinnovabili sia per l'elettricità che per le applicazioni di trasporto.