Energia jest to zdolność do wykonywania pracy wywoływania zmian w materii. Występuje ona w różnych formach np.: -jądrowa -geotermalna -wody -wiatru Energii możemy podzielić na dwa rodzaje: -konwencjonalne, nieodnawialne: paliwa naturalne: *węgiel *gaz ziemny -niekonwencjonalne: nieodnawialne: *gejzery *złoża uranu odnawialne: *wiatr *woda

Podczas drugiej wojny światowej naukowcy w USA i III Rzeszy prowadzili swoisty wyścig, komu pierwszemu uda się skonstruować broń jądrową. Później rozwinięto również cywilne zastosowania technologii jądrowej, np. w energetyce. Elektrownia jądrowa w hrabstwie Gloucester w Wielkiej Brytanii

Reakcja łańcuchowa Reakcja rozszczepienia jądra uranu zachodzi pod wpływem powolnego neutronu. Neutron krążący z prędkością odpowiadającą prędkości ruchów cieplnych (ok. 2 km/s), zwany neutronem termicznym, łączy się z jądrem substancji rozszczepianej, czyniąc je niestabilnym. Jądro deformuje się, przewęża, a w końcu rozpada na dwa jądra stabilne, emitując przy tym kilka neutronów oraz porcję energii. Wyemitowane neutrony mogą trafić w inne jądra, które ulegną rozszczepieniu. W rezultacie powstaje coraz więcej swobodnych neutronów i coraz więcej jąder rozszczepia się. Reakcja ta nosi nazwę reakcji łańcuchowej. W bombie atomowej pozwala się na pełne rozwinięcie łańcucha, by wszystkie powstające przy jednostkowym akcie rozpadu neutrony powodowały rozszczepienie innych jąder. Dlatego następuje bardzo gwałtowne przyspieszenie tempa reakcji owocujące nagłym uwolnieniem wielkiej energii eksplozją. W reaktorze natomiast część powstałych neutronów jest wychwytywana przez substancję dobrze pochłaniającą neutrony, np. kadm lub bor. Materiały rozszczepialne Jedynie kilka izotopów pierwiastków można wykorzystać jako paliwo jądrowe. Jądro musi być duże i ciężkie oraz rozpadać się pod wpływem powolnego neutronu, emitując przy tym inne neutrony. Materiały spełniające te kryteria to materiały rozszczepialne. Zdecydowanie najczęściej używanym materiałem rozszczepialnym jest izotop uranu o liczbie masowej 235-U235. Jego jądro składa się z 92 protonów oraz 143 neutronów. Reakcja rozszczepiania jąder porcji uranu wydziela dwa miliony razy więcej energii niż spalenie węgla o tej samej masie. Jednak nawet jeśli posiadamy odpowiedni materiał rozszczepialny, to reakcja łańcuchowa nie rozwinie się w nim, jeśli będzie go zbyt mało. Jeśli atomów uranu jest niewiele to prawdopodobieństwo, że wędrujący neutron natchnie się na jądro jest znikome, i neutron wylatuje poza bryłę materiału rozszczepialnego. Jeśli rozmiary bryły rosną, to wzrasta też prawdopodobieństwo trafienia na jądro. Przy pewnej ilości materiału, tak zwanej masie krytycznej, reakcja łańcuchowa zaczyna sama się podtrzymywać. W pierwszej bombie atomowej dwa kawałki uranu, każdy o masie mniejszej niż krytyczna, złączono ze sobą za pomocą konwencjonalnego materiału wybuchowego. W ten sposób doszło do gwałtownego utworzenia masy ponadkrytycznej uranu i reakcja łańcuchowa rozwinęła się. Opatrzony kryptonimem CP-1 reaktor Fermiego, zwany stosem atomowym, był w istocie uporządkowanym stosem ułożonym naprzemiennie z bloczków tlenku uranu (40 ton) i grafitu (385 ton). Grafit był moderatorem, czyli substancją która spowalnia neutrony, tak by wzrosła ich efektywność w rozszczepianiu jąder uranu. Neutrony uderzając o jądra moderatora, oddają im pewną część własnego pędu, zwalniając przy tym. By kontrolować przebieg reakcji, w stos wsuwano pręty kadmowe, które pochłaniały nadmiar neutronów, spowalniając w razie potrzeby reakcję łańcuchową.

Jest to energia zmagazynowana w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Stale uzupełnia ją strumień cepła przenoszonego z gorącego wnętrza Ziemi ku powierzchni, dlatego jest niewyczerpalna. Ciepło we wnętrzu Ziemi jest częściowo ciepłem pierwotnym, które powstało w trakcie formowania się naszej planety, a częściowo jest ciepłem pochodzącym z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych takich jak uran, tor czy potas. Temperatura zwiększa się z głębokością, w jądrze Ziemi osiągając nawet 6000 stopni. Pierwszy zakład geotermalny produkujący prąd elektryczny powstał w 1904 r. w Larderello we Włoszech. Obecnie elektrownie takie działają w wielu krajach między innymi na Islandii, Nowej Zelandii, Filipinach, USA, Japonii, Rosji. Energię geotermalną wykorzystywano już od zarania dziejów (Chiny, Japonia, Rzym). Pierwsze grzewcze instalacje geotermalne powstały w USA (Klamath Falls) i na Węgrzech już w 1890 roku. Na szerszą skalę zaczęto energię geotermalną wykorzystywać od lat 70-tych, od czasów "kryzysu paliwowego". Obecnie wykorzystuje się ją głównie do ogrzewania mieszkań. Największym obszarem ogrzewanym od 1930 roku energią geotermalną jest Reykiawik liczący mieszkańców. Na dużą skalę energię geotermalną do celów grzewczych wykorzystuje się również we Francji, USA, Niemczech, Węgrzech i Włoszech.

Polska posiada bogate zasoby wód geotermalnych o temperaturze stopni. Przykładem wykorzystani ich są ciepłownie w Pyrzycach i Bańskiej Niżnej na Podhalu, gdzie został wybudowany Doświadczalny Zakład Geotermiczny. Woda o temperaturze 86 stopni służy do ogrzewania około 200 budynków, szklarni, dwóch basenów, suszarni drewna. Obecnie trwa rozbudowa sieci i planuje się doprowadzenie jej do Szaflar, Zakopanego i Nowego Targu. Największymi elektrowniami geotermalnymi są: Zasada działania ciepłowni geotermalnej *Geyers w Kalifornii MW *Lardarello we Włoszech MW *Wairakei w Nowej Zelandii MW *Cerro Prieto w Meksyku - 75 MW

Innym źródłem energii może być falowanie morza. Wielkie fale oceaniczne niosą ze sobą naprawdę znaczne jej ilości, lecz problemem jest jej efektywne pozyskanie. Testuje się obecnie różne rozwiązania, zwykle znajdujące się w fazie eksperymentu. W jednym z eksperymentalnych urządzeń pływak poruszany jest w górę i w dół, w miarę falowania powierzchni wody. Ruch ten napędza pompę, która dostarcza wodę pod ciśnieniem na turbinę, zasilającą generator Niedawno na wyspie Islay w Szkocji wybudowano elektrownię, wykorzystującą energię fal morskich. Jej moc całkowita wynosi około 180 kW. Działa na zasadzie oscylującego słupa wody. Wpółzanurzona, otwarta u dołu komora wypełniona jest do pewnej wysokości wodą, ponad którą znajduje się powietrze. Gdy fala przechodzi, podnosi się słup wody w komorze, co zmusza znajdujące się nad nim powietrze do przepływania na zewnątrz i do wewnątrz komory. Ten ruch powietrza napędza turbinę, połączoną z generatorem.

Koła i turbiny wodne Koło wodne, historia którego sięga wstecz do I w. n.e., służyło wpierw do napędzania żaren w młynach. Dopiero około 1000 lat później ludzie zaczęli zaprzęgać wodę do innych zadań, a to przyczyniło się do rozwoju przemysłu właśnie w dolinach rzek, nadających się do energetycznego wykorzystania. Koła wodne napędzały miechy i ciężkie młoty w kuźniach, piły w tartakach i wiele innych urządzeń. Przemysły metalurgiczny, tekstylny i papierniczy we wczesnej fazie rozwoju były nierozerwalnie związane z wodą, aż do czasu wynalezienia maszyny parowej w końcu XVIII wieku. Dziś ich nowoczesne odpowiedniki w postaci turbin wodnych z powodzeniem napędzają potężne generatory wielkich elektrowni wodnych, produkujące znaczne ilości energii elektrycznej. W niektórych krajach, np. w Norwegii, większość energii wytwarzana jest właśnie w ten sposób. Energia pływów W swym dolnym biegu rzeki są zbyt leniwe, aby budować na nich elektrownie wodne. Alternatywne źródło energii mogą tam stanowić pływy morskie. Siła pływów, podobnie jak w zwykłej elektrowni wodnej, obraca turbiną, połączoną z generatorem. Jednak w niewielu tylko miejscach budowa takiej elektrowni jest opłacalna, gdyż elektrownie te cechują się znakomitą rentownością. Jedna z istniejących, położona we Francji nad rzeką Rance, ma moc zaledwie 100 MW, czyli 10 część tego, co duża elektrownia węglowa.

Krótka historia wiatraka Już od VI wieku naszej ery Persowie mielili ziarno, używając młynów wiatrakowych, czyli wiatraków. W przeciwieństwie do konstrukcji, które rozpowszechniły się w Europie, perskie wiatraki miały skrzydła poruszające się w płaszczyźnie poziomej na pionowym wale. Dolny koniec wału przytwierdzony był do kamienia młyńskiego, który rozcierał ziarno na mąkę. Wczesne wiatraki europejskie były wiatrakami obrotowymi, czyli kozłowymi. Ustawienie takiego wiatraka można było zmieniać stosownie do kierunku wiatru. Skrzydła poruszały się w płaszczyźnie niemal pionowej, a konstrukcja wiatraka była osadzona na centralnym słupie. Z tyłu wystawał długi drąg. Gdy zmieniał się kierunek wiatru, młynarz za pomocą tego drąga obracał wiatrak tak, aby znów łopaty skierowane były do wiatru. W ciągu wielu lat pomysłowi młynarze wymyślili sposoby wykorzystania energii wiatru także do innych celów. Na przykład, dzięki systemowi przemyślnych przekładni, wiatrak podnosił worki z ziarnem. Holendrzy zaczęli używać wiatraków do osuszania terenów nadmorskich. Jeden z ich systemów składał się z wiatraka, który napędzał urządzenie przypominające koło wodne, wypompowujące wodę z nisko położonych terenów. Pomimo wszystkich zalet, wiatraki miały poważne wady. Ich działanie było uzależnione od pogody, więc w dni bezwietrzne i takie, gdy wiatr był bardzo silny wiatraki nie mogły pracować.

Pompy napędzane wiatrem W niektórych krajach młyny wiatrakowe są jeszcze powszechnie używane do mielenia zboża na mąkę. Karierę w niektórych regionach robią, napędzane wiatrem, pompy łopatkowe, pompujące wodę ze studni, często bardzo głębokich. Tak dzieje się w Australii i RPA. Wydobytą wodę przechowuje się w zbudowanej obok specjalnej wieży. Urządzenia te również zwie się powszechnie wiatrakami, lecz są to naprawdę silniki wiatrowe lub pompy wiatrowe. Typowy silnik wiatrowy tego rodzaju składa się z koła o średnicy około 4 m, z osadzonymi nań około dwudziestoma profilowanymi stalowymi łopatkami. Koło montowane jest w pozycji pionowej, na stalowej wieży o wysokości około 8 m, w ten sposób, że wirnik może obracać się również w płaszczyźnie poziomej, kierując się przodem do wiatru. Do koła przymocowany jest z tyłu, na długim wysięgniku, statecznik, którego zadaniem jest właśnie odpowiednie orientowanie urządzenia względem prądu powietrza. Statecznik jest tak skonstruowany, że przy wietrze wiejącym z bardzo dużą prędkością ustawia koło odwrotnie, aby nie uległo zniszczeniu.