ENERJİ
Kinetik enerji.
Klasik mekanikte, kütlesi m ve hızı v olan noktasal bir parçacığın kinetik enerjisi, tanım gereği Ec = - mv2
bağıntısıyla verilir. Bir parçacık kümesinin toplam kinetik enerjisi, bu parçacıkların enerjilerinin toplamına eşittir; örneğin, V hızıyla ötelenme devinimi yapan, M toplam kütleli katı bir cismin kinetik enerjisi - MV2 dir.
iş ve kinetik enerji değişimi.
Bir cismin kinetik enerjisini değiştirmek için hızını değiştirmek, dolayısıyla cisme bir F kuvvetiyle etkimek gerekir, t, ve t2 anları arasındaki kinetik enerji değişimi, cismin f, ve (2 anları arasında M,M2 yerdeğiştirmesi boyunca F kuvvetinin yaptığı işe eşittir.
Dolayısıyla iş, kinetik enerji artıyorsa devingen, azalıyorsa direngen denen bir enerji alışverişi sürecidir.
Potansiyel enerji
iş genellikle M,'den M2ye gitmek için izlenen yola bağlıdır. Kimi hallerde F kuvvetinin yaptığı iş yola değil, yalnızca ilk ve son konumlara, yani M, ve M2'ye bağlıdır. Bu durumda M, ile M2 arasındaki iş U'nun değişimine bağlı olmak üzere, Fye M noktasının konumuna bağlı bir U(M) fonksiyonu eşlik ettirilebilir: W=(M > M2) U(M) U(M2)
U(M) niceliğine potansiyel enerji adı verilir. F kuvveti iki cisim arasındaki etkinleşimden kaynaklanır; bu etkinleşime eşlik eden U(M) potansiyel enerjisi, kendi aralarında etkileşen iki cisimlik bütünün bir özelliğidir ve bu cisimler arasındaki göreli uzaklıkla belirlenir; oysa kinetik eneri, tek bir cisme ve onun hızına bağlıdır. Dolayısıyla bir parçacıklar kümesinin toplam potansiyel enerjisi, etkileşim halindeki her parçacık çittinin potansiyel enerjileri toplamına eşittir. Her etkileşim tipini özel bir potansiyel enerji biçimi karşılar: elektrostatik. çekim, esnek vb.
Mekanik enerji;
enerjinin korunumu. Mekanik enerji, kinetik enerji ile potansiyel enerjinin toplamıdır. Yukarıdaki bağıntılar, başka sistemlerle etkileşmeyen, yalıtılmış bir sistemin toplam mekanik enerjisinin, zaman içinde değişmez olduğunu gösterir:
MV2 + U(M,) = - MV2(t,) + U(M2) =değişmez
Devinim sırasında, toplamları değiş- meksizin, kinetik enerji potansiyel enerjiye ya da potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşebilir. Salınan bir sarkaç, bu tür alışverişlere yalın bir örnek oluşturur:
- MV2 kinetik enerji, Vye bağlı olarak
artıp azalırken Mgz potansiyel enerjisi (z sarkacın izlediği yolun en alt ve en üst noktaları arasındaki uzaklığı gösterir),
~ MV2 + Mgz = değişmez
olacak biçimde ters yönde değişir.
Sözkonusu yalıtılmış sistem, sarkaç ve Yer'den oluşur; bu sistemde devinimsiz varsayılan Yer salınıma yol açan çekim kuvvetini doğurur.
Enerji ve görelilik.
Görelilikte, enerjinin korunumu yasası geçerliğini korur, ama, kinetik enerjiyi veren bağıntı değişime uğrar: bir v hızıyla yerdeğiştiren, M kütleli bir cismin enerjisi şu eşitlikle gösterilir: Mc2 eşitlikte c, ışık hızıdır. Bu bağıntıdan, v=0 olduğunda, enerjinin sıfır olmadığı ve değerinin E0=Mc2olduğu sonucu çıkar; E0'a dinginlik enerjisi ya da kütle enerjisi adı verilir. Klasik mekanikte bilinmeyen bu bağıntı, birbirine dönüşebilen kütle ve enerji arasındaki bir eşdeğerliği gösterir: bu dönüşüm türü, çekirdek ve temel parçacıklar fiziğinde çok sık kullanılır.
Yukarıdaki bağıntının bir başka sonucu da, kütlesi sıfır olmayan bir parçacığın, c hızına ulaşmasının olanaksızlığıdır, çünkü böyle bir hız için parçacığın sonsuz bir enerji taşıması gerekir (enerji bağıntısında, v=c eşitliğini kullanarak da kanıtlanabilir).
enerji biçimleri, kaynakları dönüşümleri, üretimi ve kullanımı
Enerji biçimleri.
Güneş'ten gelen ışık (ya dâ Işıma) enerjisi, günümüzde var olan hemen bütün enerji biçimlerinin kökenini oluşturur: odun ve besinler doğrudan Güneş enerjisinden kaynaklanır; kaynağı yine Güneş olan fosil yakıtlar çok uzun süreli bir enerji depolanmasından doğar; nitekim petrol, doğal gaz ve kömür gibi fosil yakıtlar milyonlarca yıl önce yaşamış organizmaların dönüşüm ürünleridir.
Güneş'in yeryüzünde, biri termodinamik ve ısıl, öbürü fotobiyolojik (fotosentez) olmak üzere iki temel işlevi vardır. Güneş enerjisi bitkisel ve hayvansal yaşamın biyokimyasal tepkimeleri için zorunlu sıcaklık ve ışık koşullarını sağlayan tek etkendir Organizmalar Güneş enerjisini soğurur ve vücutlarında depolar. Yeşil bitkiler Güneş enerjilini kullanarak fotosentezle, C02+H20 İkilisini indirger ve kimyasal bireşimler gerçekleştirir:
6H20+6C02+ güneş enerjisi (fotonlar) - (CH20)6+602.
Kimyasal enerji
besinlerin, bitkilerin, yakıtların potansiyel enerjisi biçiminde, doğrudan ışık ya da Güneş enerjisinden türer. Dolayısıyla bu enerji biçimi büyük ve yoğun enerji stokları sağlar. En yaygın kullanım biçimleri, yanıcı maddelerin hızlı ve tam yükseltgenmesinden kaynaklanan ve ısı açığa çıkaran yanma ya da daha yavaş, kimi zaman sınırlı yükseltgenme şeklinde oluşan mayalanma ve solunum'dur. Çok hızlı yanma (patlama), barutlar ve patlayıcılarla elde edilir.
Isıl enerji, kimyasal enerji ile birlikte, insanoğlunun ısınmak ve besinlerini pişirmek için kullandığı ilk enerji türlerinden biridir. Bu enerji, ışımanın kullanımı şeklinde doğrudan Güneş enerjisinden ya da yakıtlardan ve bunların depoladığı kimyasal enerjiden elde edilir. Öte yandan ısıl enerji, ısıl makinelerle başka enerji biçimlerine dönüştürülür.
Hidrolik enerji
ya da "beyaz kömür de Güneş'e dayanır. Güneş ışıması, denizlerin, göllerin vb.nin suyunu buharlaştırarak bulutları oluşturur; bunlar dağlara kar ya da yağmur biçiminde düşüp su çevriminin sürekliliğini sağlar. Dağ göllerinde (doğal ya da yapay) biriken suyun potansiyel enerjisi, türbinlerde mekanik enerjiye dönüştürülerek hidrolik enerji biçiminde elektrik enerjisi üretiminde (alternatörler) kullanılır.
Mekanik enerji,
işe dönüşmüş biçimiyle, insanoğlunun bütün gereksinimlerini karşılayan, kaçınılmaz bir enerji türüdür. Eskiden insan, yer değiştirmek ya da yiyecek, giysi, konut vb. üretmek için yalnız kendi kas enerjisinden yararlanıyordu. Daha sonra hayvanları, rüzgârı ve suyu kullandı; nihayet enerji dönüşümleriyle doğrudan ısıl motorları çalıştırmak ya da elektrik enerjisi üretmek için, çok çeşitli yakıtlara baş vurdu.
Elektrik enerjisi
günümüzde, başka enerji biçimlerine (ısıtma, aydınlatma, mekanik enerji vb.) dönüştürme ve iletim olanakları nedeniyle kullanışlı ve çok yaygın bir geçiş enerjisidir (ne birincil ne de son). Genellikle santrallarda mekanik enerji üreteçlerle ya da alternatörlerle çevrilerek elde edilir.
Nükleer enerji
kökeni Güneş olmayan tek enerji türüdür. Kütle-enerji eşdeğerlik bağıntısıyla (E=mc2), kimi hafif elementlerin çekirdekleri düzeyindeki kaynaşma ve kimi ağır elementlerin çekirdekleri düzeyindeki parçalanma tepkimelerinden doğar. Günümüzde bu enerji, uranyum atomlarının ya da uranyumun başkalaşından doğan plütonyum atomlarının parçalanmasıyla üretilir. Parçalanmanın açığa çıkardığı ısı enerjisi genellikle doğrudan mekanik enerjiye ve ardından elektrik enerjisine dönüştürülür.
Enerji kaynakları.
Enerji kaynakları (ya da enerjinin ilk biçimleri), yenilenebilir enerjiler ve yenilenemeyen enerjiler ya da fosiller biçiminde sınıflandırılır. Fosil enerjileri,
gerçek anlamda ancak birkaç yüzyıldan bu yana kullanılagelen katı, sıvı ve gaz yakıtlar oluşturur. Çok büyük ölçülere varan tüketimi sonucu bu kaynakların tükenme tehlikesi ortaya çıkmıştır.(Bakınız Fosil yakıtlar)
Jeolojik zamanlar boyunca, bitki örtüsünün aşırı bolluğu ile yerkabuğundaki dönüşümlerin birleşimi çok derinlerde hidrokarbonlu maddelerin (eğreltiler, ağaçlar vb.) birikimine yol açtı. Bu maddeler sıcaklığın, basıncın ve mikroorganizmaların etkisi altında hidrojen ile oksijenin büyük bir bölümünü yavaş yavaş yitirdi; böylece az çok arı karbon katmanları yani taşkömürü ve linyit oluştu; günümüzde işletilen katı yakıtlar işte bunlardır.
Öbür organik artıklar, aynı etkenlerin etkisiyle petrol ve doğal gaz1 a dönüştü. Kimi kayaçların kütlesi içinde, ince hidrokarbon damlacıkları oluştu, bunlar basınç altında göç ederek, gözenekli ya da çatlak kayaçlarda yoğunlaştı. Böylece oluşan sıvı ya da gaz hidrokarbonlar geçirimsiz bir katmana rastlayarak durdurulunca petrol içeren cepler ve yataklar ortaya çıktı. Petrol ve doğal gaz rezervleri Yer yüzeyinde eşit dağılmamıştır; bu rezervler çok az sayıda ülkede yoğunlaştığı görülür ve çoğu kez ulaşılması çok güçtür (okyanusların dibi, Arktika bölgeleri), insanın ve geliştirdiği sanayinin artan gereksinimleri ile kaynak sınırlığı enerji bunalımını gündeme getirdi, iki yüzyıl içinde, dünya petrol rezervleri büyük olasılıkla tükenecektir.
Bitümlü şistler ve kumlar önemli bir hidrokarbon rezervi oluşturur; ne var ki bunların işletilmesi, çözümü güç çevre kirliliği sorunlarını da beraberinde getirir. Kömür rezervleri ise bir süre sıvı ve gaz yakıtların yerini alabilecek düzeydedir; nitekim bu rezervler yerkabuğunda çok daha bol bulunur ve dağılımları daha dengelidir. Ama bu alanda da, ocaklarda ya da yerinde işletme (gazlaştırma, sıvılaştırma), çevre ve toplum sağlığını bozucu etkilere yol açar. Üstelik katı yakıtların kullanımı daha kısıtlı, daha güçtür. Nükleer enerjinin
temelini oluşturan uranyum da yenilenemeyen bir enerji kaynağıdır ve fosil denen klasik yakıtların tersine, parçalanabilir bir yakıt türüdür. Çok düşük oranlarda da olsa, yerkabuğunun birçok kayaç türü içinde uranyuma rastlanır. Çıkarma, özütleme ve enerjiye dönüştürme giderleri çok yüksektir. Kaldı ki bir gün için işletilebilir rezervler sınırlıdır; oysa yeryüzünde her yanda deniz suyunda bile, göz ardı edilemeyecek ölçüde uranyum vardır, ama aşırı seyreltik haldedir. Cevheri önce yoğunlaştırmak, sonra, nükleer santrallarda kullanmadan önce metali parçalanabilir izotoplar (U 235) biçiminde zenginleştirmek gerekir.
işletilebilir uranyum rezervleri, günümüzdeki klasik yöntemlerle işlenirse ve başka teknikler bulunamazsa, fosil yakıtlardan daha çabuk tükenme tenlikesiyle karşı karşıyadır. Bununla birlikte kuluçka reaktörler, parçalanabilir madde rezervlerini hemen hemen tükenmezleştirme olanağını sunmaktadır. Nükleer parçalanma enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı yaygınlaşıncaya dek, insanlığın gereksinimlerini karşılayacağı sanılmaktadır.
Gerçekten, fosil ve hatta parçalanabilir yakıtların sınırlı olması, kimi kez "yeni enerji adıyla belirtilen, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgiyi artırmıştır; bu yeni seçenekler, etkili biçimde olmasa bile, insanların ilk kullandığı, daha sonra kömür, özellikle petrol ve doğal gaz gibi daha yoğun, kullanımı daha kolay enerjiler yüzünden terk ettiği enerji türleridir. Yenilenebilir enerjilenn, çoğu kez, çevreye fosil enerjilerden daha az zarar vereceği düşünülmekte ve kolay yararlanılabilir bazı enerji türlerine yeğlenmektedir.
Odun (ya da genel olarak biyokütle), uzun süre insanlığın hammadde ve enerji kaynağını oluşturdu. Sanayileşmiş ülkelerde yerini fosil enerji kaynaklarına bırakan odun, gelişmekte olan ülkelerde, hâlâ en yaygın yakıttır. Dünyada yaklaşık bir milyar metre küp odun yakıt olarak kullanılmıştır. Öte yandan bitkisel ya da hayvansal artıklar da enerji kaynağı olarak kullanılır (mayalanma biyogazı).
Hidrolik enerji
de yenilenebilir bir enerji biçimidir; eskiden su değirmenlerinde kullanılan bu enerji kaynağından, günümüzde hidroelektrik santrallarda (baraj ve akarsu tipi) ve mikrosantrallarda yararlanılır.
Gelgit enerjisi, gelgit olaylarından kaynaklanan çok büyük su kütlelerinin düzenli salınımlarına dayanır. Bu enerji ancak, rezonans olaylarının yüksek ve alçak sular arasındaki yükselti farkını güçlendirdiği belli bölgelerde işletilebilir. Rance'da kurulan gelgit santralı, bu alandaki ilk işletmedir.
Soluğan ve dalga enerjisi'ni kontrol altına almak güçtür; bu enerjinin kullanımı henüz küçük ölçekli deneme evresini aşamamıştır. Denizlerin ısıl enerjisi
, sıcak denizlerin yüzey suları ile derin suları (her yerde 4 °C) arasındaki sıcaklık farkından yararlanmaya dayanır ve bu alanda çok sayıda araştırma yapılmaktadır, ilk denemeleri, 1930'a doğru Georges Claude gerçekleştirdi. Verim düşük, ama kullanılabilir enerji çok büyüktür. Jeotermik enerji,
çok derinlerde yer alan yeraltı örtülerinin sıcakları ve buharından ya da gayzerlerin buharından kaynaklanır; bu enerji özellikle, engebeli, volkanik bölgelerde kolayca işletilebilir; çünkü çok sıcak sular yüzeye yakındır.
Rüzgâr enerjisi'nden, yel değirmenlerini, aerojeneratörleri çalıştırma ve yelkenlerle gemilerin itme gibi çok çeşitli, ama verimi sınırlı birçok uygulamada yararlanıldı. Düzensiz niteliğinden dolayı, bu enerji kaynağının kullanımındaki güçlük henüz yenilememiştir. Güneş enerjisi'nin
birçok kullanım biçimi vardır: düzlem kolektörlerle düşük sıcaklıkta ısıya çevirme ya da yoğunlaştırarak orta, yüksek ve çok yüksek sıcaklıkta ısıya dönüştürme; fotovoltaik hücrelerle doğrudan elektrik elde etme. Bu enerjinin sanayide kullanımında kesikli ve dağınık olmasından, depolama gerektirmesinden kaynaklanan sakıncaları vardır. Bununla birlikte XXI. yy. için, insanlığın en önemli ve tükenmez enerji kaynağı olarak büyük umut vermektedir.
Son olarak, potansiyel olarak tükenmez enerjiler arasında, yerküre üzerinde çok büyük miktarlarda bulunan hafif çekirdeklerin (özellikle döteryum, trityum) kaynaşmasından doğan termonükleer enerjiyi de saymak gerekir. Denetimli kaynaşma yolunda belli gelişmeler görülse bile, sanayisel işletimi henüz uzak bir hedef olmaktan kurtulamamıştır ve bu enerji türünün bir patlama yapması bugün için olanaksızdır.
Dönüşümler
insanlığın gereksinim duyduğu toplam enerji miktarı, Yer üzerinde bulunan potansiyel enerjiye oranla çok küçüktür; ne var ki bu enerjinin doğal biçimlerinden tam yararlanmak olanaksızdır; dolayısıyla bu potansiyel enerjiyi başka enerji türlerine dönüştürmek zorunludur.
Her enerji dönüşümü, çok büyük ölçülere varan yitimler'e yol açar. Bu yitimler değersizleşmiş denen eperjinin (ısıl enerji), daha değerli enerji biçimlerine (örneğin mekanik enerji) dönüşümünde sözko- nusudur; bu tür dönüşümlerin maksimum kuramsal verimini Carnot hesapladı. Buna karşılık, değerli enerjiden (mekanik enerji, elektrik ve ışıma enerjisi) değersizleşmiş enerjiye geçiş, oldukça düşük yitimlerle sağlanabilir.
Çok sayıda enerji dönüşüm olanağı vardır.
Üretim ve kullanım.
Enerji vektörü, ilk biçimiyle enerjiyi her zaman kullanma, taşıma ya da depolama olanağı yoktur. Dolayısıyla insan enerji vektörleri denen, kullanışlı, dönüştürülmüş (ya da ikincil) enerji biçimlerinden yararlanmak zorundadır. Elektrik, taşıma ve öbür enerji biçimlerine dönüşme bakımından çok uygun bir enerji vektörüdür. Hidrojen, değerli enerji biçiminde depolanabilen bir enerji vektörü oluşturur. Doğal gaz (fosil) hem bir kaynak, hem de bir enerji vektörü olabilir; bireşim ya da ornatma gazı ise, taşıma, dönüştürme ya da depolama için elverişli bir enerji vektörüdür. Yaygın bir başka enerji vektörü de, konutlarda sıcak su, sanayisel uygulamalarda az çok yüksek basınçta su buharı gibi ısı taşıyıcı akışkanlardan oluşur.
Enerji depolama, insanın enerji gereksinimi ve enerji üretimi çok değişkendir; üretim ve tüketim hiçbir zaman doğal biçimde dengelenemez; bu yüzden üretim fazlasını, gereksinim arttığında kullanmak için depolamak gerekir Kaldı ki üretim ve tüketimi dengelemek için de depolama kaçınılmazdır. Yapıları gereği fosil yakıtları yoğun ve basit biçimde depolama çok kolaydır: depolanmış fueloil, kömür, gereksinim duyuldukça yakılır. Hidrolik enerji, engebenin elverişli olması koşuluyla, büyük miktarda su depolamayı (baraj gölü) gerektirir. Bununla birlikte yeni enerji türleri (nükleer enerji, Güneş enerjisi) çok önemli depolama sorunları yaratır (hidrojen, hidrolik pompalama, sıkıştırılmış hava, ısıl depolama).
Enerji tasarrufu.
Fosil enerji kaynakları tükenmeye yüz tutmuştur, nükleer enerji yetersizdir ve çok büyük yatırımlar ister; yeni enerjiler ise 2000 yılına değin ancak sınırlı bir etkinlik gösterebilir. Enerji kaynaklarının, istenen yaşam düzeyini ve insanlığın gereksinimlerini karşılamada yetersiz kalacağı kuşkusu vardır. Dolayısıyla enerji tasarrufu yapmak, yani gereksinimleri kısmak, aygıtların, yöntemlerin, enerji dönüşümlerinin verimini artırmak zorunludur. Bu amaçla yeni teknolojiler geliştirilmiştir. Bu teknolojilere şu örnekler verilebilir: toplam enerji, yani tek yakıtla aynı anda ısı ve mekanik ya da elektriksel enerji üretimi (gaz türbinlerinden ve gerikazanım kazanlarıyla birlikte ısıl motorlardan ya da karşıbasınçlı buhar türbinlerinden yararlanma); mekanik sıkıştırma enerjisiyle dış ortamın (hava, su) ısısını alan ısı pompalarının kullanımı. Ayrıca bu amaçla klasik teknolojiler de kulanılabilir: çok iyi bir yalıtım, sürtünmeleri azaltma vb. Sonuç olarak enerji tasarrufu, yeni bir enerji kaynağına eşdeğerdir.
enerjinin coğrafyası insan toplulukları, enerjileri farklı biçim ve verimle kullanır: 1 kg petrol yandığında, 10 000 kilokalori verir; aynı miktar doğal gazdan ortalama 8 000 kcal, kömürden 7 000 kcal ve linyitten 2 300 kcal elde edilir; 1kWhlık elektrik enerjisi 2 800 kcal sağlar. Bu nedenle, karşılaştırma yapmak için eşdeğerlik birimleri hazırlandı. Kömürün eski üstünlüğü nedeniyle yıllarca karşılaştırma birimi olarak kömür eşdeğer tonu (tec) kullanıldı; hâlâ güncelliğini koruyan hidrokarbonların üstünlüğü nedeniyle birim olarak petrol eşdeğer ton (tep) benimsendi. Petrolün ısıl gücü, kömürün yaklaşık bir buçuk katıdır, dolayısıyla iki eşdeğerlik sistemi arasında, eşit enerji miktarlarıyla aynı oran vardır.
XX. yy. başlarına değin düşük olan enerji gereksinimi (1900de 770 Mtec), Birinci Dünya savaşt'ndan önce gözle görülür biçimde arttı (1913'te 1 800 Mtec), sonra bir çeyrek yüzyıl boyunca kararlılığını korudu (1929'da yaklaşık 1 900 Mtec, 1937de 2 000 Mtec'den biraz fazla). 1945ten sonra istem daha hızlı arttı: 1950de yaklaşık 2 500 Mtec, 1960'ta 4 200 Mtec, 1970te 6 800 Mtec, 1975'te 10 000 Mtecın üstünde (yaklaşık 6 500 Mtep); bu tarihten sonra istem hemen hemen kararlılaştı.
Öte yandan, çeşitli enerji kaynaklarının rolü yıllar boyunca değişikliğe uğradı. 1820'de, kulanılan toplam enerjinin % 90ını oluşturan odunun, 1913'te ancak altıda birlik bir payı vardı. Bu enerji kaynağı, özellikle 1850'li yıllardan başlayarak yerini, enerji verimi yüksek olan kömüre bıraktı (1850'de tüketilen enerjinin % 10'u; 1880'de % 40; 1913'te °/o 84). Böylece kömürün yarım yüzyıllık saltanatı başladı; bu saltanat önce tartışılmaz düzeydeydi (1929'da, kullanılan enerjinin % 80'ini oluşturuyordu), sonra gittikçe zayıfladı (1937de % 75, 1961'de % 50) 1970'li yılların başına değin hidrokarbonların kullanımında şaşırtıcı bir tırmanış görüldü: bu tırmanış her şeyden önce petrolde (günümüzde tüketilen enerjinin % 45'i) ve yaygınlaşması gecikmişde olsa,yavaş yavaş doğal gazda (tüketilen enerjinin yaklaşık °/o 20si) gerçekleşti. Büyük rezervleri olan petrol şirketlerinin, 1971e değin düşük fiyat politikası uygulamaları (1960-1970 arasında, afişe petrol fiyatları ancak % 25 arttı), hidrokarbonların enerji değerini daha da artırdı. 1991 yılında dünyanın tükettiği 7,8 milyar tep enerjinin % 39,7'si ham petrolden, % 26,9u katı yakıtlardan, % 21,7'si doğal gazdan, % 11,5'i elektrikten elde edilmiştir. 2000 yılında, 16,58 milyar tep civarında olacağı tahmin edilen dünya enerji tüketiminin ise, % 28 kömür, % 25 petrol, % 22 doğal gaz, % 9 nükleer enerji, % 8 yenilenebilir enerji ve % 6 hidrolik enerji şeklinde dağılacağı öngörülmektedir.
Dünya nüfusunun yaklaşık % 23'ünü oluşturan sanayileşmiş ülkeler, enerjinin % 75'ini tüketir. Bu nedenle, kişi başına
tüketim ortalaması (dünya ortalaması yaklaşık 1,45 tep) ülkelere göre büyük tutarsızlıklar gösterir: Kanada'da 9,63 tep, ABD'de 7,96 tep, Norveç'te 7,71 tep, İsveç'te 6,63 tep, Avustralya'da 5,5 tep, Hollanda'da 5 tep, Finlandiya'da 4,83 tep, Avusturya'da 3,5 tep, Japonya'da 3,26 tep, İtalya'da 2,69 tep, Yunanistan'da 2,27 tep, Portekiz'de 1 tep, Türkiye'de 0,96 tep, Çin'de 0,67 tep, vb.
Belli birkaç ülke dışında, hidrolik ya da nükleer olanaklarla elde edilen elektrik tüketiminin çok düşük oluşu, kömür ve hidrokarbonların rolünün ülkeden ülkeye değişiklik göstermesinden kaynaklanır. Doğu Avrupa ülkelerinde petrol ve doğal gazdan çok, kömür ve linyit kullanılır; ancak Rusya kömürden (% 22,2) çok, hidrokarbon (% 31,1 petrol ve % 39,3 doğal gaz olarak) tüketir; Çin'de ise, hidrokarbon tüketim oranının toplam enerji tüketimi içindeki payı, % 13,8'i petrol ve % 1,8'i doğal gaz olmak üzere toplam % 15,6ya ulaşır. Kuzey Amerika ve Batı Avrupa ekonomilerinin, azalan oranlarda da olsa, özellikle petrol ve doğal gaz yakmalarına rağmen kömür istemleri de oldukça büyüktür. Buna karşılık Latin Amerika'da, Ortadoğuda ve zenci Afrika ülkelerinin birçoğunda petrolün yeri hâlâ önemlidir. Gene bu ülkelerde, başta kırsal kesimler olmak üzere hâlâ geniş çapta geleneksel enerjiler kullanılmaktadır; örneğin Orta Amerika'da enerjinin % 30'u odun kömüründen ve % 9u şekerkamışından elde edilir.
Dünyanın her yerinde, sanayilerin birçoğunun geliştiği ve yaşam düzeyi daha yüksek bir nüfusun yaşadığı kentlerin enerji istemi, kırsal kesimlerden daha yüksektir; bu fark az gelişmiş ülkelerde, sanayileşmiş ülkelere oranla daha belirgindir. Öte yandan, özellikle kışları sert geçen sanayileşmiş ülkelerde, mevsimden mevsime değişen istem farkları da görülür.
1991 yılı dünya enerji üretimi toplam 7 796,4 Mtep; tüketimi 7 807,6 Mtep olarak gerçekleşmiştir. Gene aynı yıla ait verilere göre, toplam enerji tüketiminin bazı ülkelere dağılımı şöyledir: Amerika Birleşik Devletleri 1 940,8 Mtep (479,8 Mtep katı yakıt, 789,2 Mtep ham petrol, 460,2 Mtep doğal gaz, 211,6 Mtep elektrik); Çin 726,7 Mtep (581,1 Mtep katı yakıt, 100,7 Mtep ham petrol, 13,4 Mtep doğal gaz, 31,5 Mtep elektrik); Japonya 399,9 Mtep (76,2 Mtep katı yakıt, 222,2 Mtep ham petrol, 39,2 Mtep doğal gaz, 62,3 Mtep elektrik); Almanya 341,6 Mtep (112,4 Mtep katı yakıt, 133,1 Mtep ham petrol, 56,8 Mtep doğal gaz, 39,3 Mtep elektrik); Büyük Britanya 216,3 Mtep (63,4 Mtep katı yakıt, 82,9 Mtep ham petrol, 54,2 Mtep doğal gaz, 15,8 Mtep elektrik); Fransa 211,5 Mtep (20,3 Mtep katı yakıt, 94,4 Mtep ham petrol, 27,6 Mtep doğal gaz, 69,2 Mtep elektrik); İtalya 151,6 Mtep (15 Mtep katı yakıt, 91,7 Mtep ham petrol, 41,4 Mtep doğal gaz, 3,5 Mtep elektrik). Türkiyedeyse 1991 yılı enerji üretimi 4,4 Mtep (0,2 Mtep doğal gaz, 4,4 Mtep elektrik).
Üretim/tüketim
bilançosuna çeşitli enerji kaynakları girer. Kömür, Çinde, Polonya'da, Güney Afrikada ve Hindistanda, linyit ise Almanyada önemli yer tutar. Kömür, Japonya'nın ürettiği küçük miktardaki enerjinin yarıdan çoğunu (1989da 10 milyon tondan fazla), Kuzey Amerika'da yeraltından çıkarılan cevherlerin büyük kısmını (600 Mtep), Rusya'da linyitle aynı oranı ve Batı Avrupa'da 270 Mteplik enerjiden fazlasını oluşturur. Buna karşılık Afrika'nın (Güney Afrika dışında), Latin Amerikanın ve Ortadoğu'nun enerji üretim bilançolarında kömürün önemi azdır.
Sanayileşmiş ülkeler enerjinin büyük bir bölümünü üretseler bile, üretim payı gittikçe azalmakta ve bu yüzden bağımlılıkları artmaktadır. Nitekim Japonya, kullandığı enerjinin ancak % 20'sini üretir. Batı Avrupada ise bu oran % 40 ila 45 düzeyindedir; bununla birlikte petrol tüketiminin düşmesi ve nükleer kökenli elektrik üretimindeki gelişmeler sonucu bağımlılığı oldukça azalmıştır. Bu bağımlılık ülkeden ülkeye büyük oranda değişmektedir. Danimarka, Fransa, Belçika, İtalya ve Ispanya enerjisinin çok küçük bir bölümünü kendi ülkelerinde elde ederler. Büyük Britanya, Hollanda ve Norveç, hidrokarbon alanlarını değerlendirmeye başlamalarından bu yana, gereksinim duydukları enerjinin yarısından çoğunu kendileri üretir.. Orta ve Doğu Avrupa (özellikle kömür ve linyit) gibi, Kuzey Amerika da (ABDnin ham petrol dışalımı çok artmış olmasına rağmen), enerjinin büyük kısmını elde eder. Gerçekte, 1991 yılına dek, sanayileşmiş ülkeler arasında, tükettiğinden daha çok enerji üreten, dolayısıyla dışsatım yapan tek ülke eski SSCB olagelmiştir.
Toplam olarak, Üçüncü dünya tükettiğinin iki katı enerji üretir (bu da tüketiminin ne denli düşük olduğunu gösterir). Üçüncü dünya'da, her büyük coğrafi topluluğun üretimi, tüketimden yüteek olsa da, Çinhindi, Latin Amerika ve Afrika (büyük petrol üreticileri Venezüella, Cezayir, Libya ve Nijerya dışında) petrolden yoksundur. Bu dengesizlik, ÖPEC üyesi ülkelerdeki, özellikle Ortadoğudaki üretimin önemini yansıtır.
Türkiye'de, Cumhuriyet kurulmadan önce enerji üretimi ve tüketimi oldukça sınırlıydı. Cumhuriyet kurulduktan sonra enerji sanayiden çok, ısıtma amacıyla konutlarda kullanılmaktaydı. Aydınlatma için ise, gazyağı tüketilmekteydi. 1933-1942 dönemi için hazırlanan 1. ve 2. beş yıllık sanayi planlarında enerjiyle ilgili olarak üretimi artırmak, dışa bağımlılığı azaltmak ve döviz tasarruf etmek amaçlandı. Bu dönemde kömür üreten yabancı şirketler ulusallaştırıldı ve Maden tetkik ve arama enstitüsü (MTA), Elektrik işleri etüd idaresi, Etibank ve Petrol ofisi kuruldu. MTA tarafından Raman'da petrol ilk kez bu dönemde, 1940 yılında bulundu.
1950-1960 döneminde liberalizmi benimseyen Demokrat parti hükümeti, altyapı girişimlerine önem verdi, hidrolik ve termik santrallar kurulması planlandı. Enerji üretimi ve tüketimi sanayileşmeye ve ekonomik büyümeye koşut olarak artırıldı. Bu dönemde sanayi kesiminde enerji tüketimi de giderek arttı. Devlet su işleri genel müdürlüğü (DSİ), Türkiye petrolleri anonim ortaklığı (TPAO), Başbakanlık atom enerjisi kurumu, Türkiye kömür işletmeleri (TKİ) bu dönemde kuruldu. Sarıyar (1956), Seyhan (1956), Kemer (1956), Göksu (1959) hidrolik santralları ile Tunçbilek (1956) ve Soma (1957) termik sant- ralları üretime geçti.
1963 yılında planlı kalkınma dönemine girildi.
1. (1963-1967) ve 2. beş yıllık (1968-1972) kalkınma planlarında hidrolik enerji kaynaklarına gereken ağırlığın verilmesi ve elektrik tesislerinin verimli bir şekilde işletilmesi önem kazandı ve 1970te Türkiye elektrik kurumu (TEK) kuruldu. 3. beş yıllık planda (1973-1977) ise, enerji konusunda dWletçi görüş benimsendi. Gereksinim duyulan elektrik enerjisinin sürekli ve etkin bir biçimde elde edilebilmesi için TEK'in çalışmaları hızlandırıldı. Planlı dönemde TEK'ten başka, Yol su ve elektrik işleri genel müdürlüğü (YSİ) ve Enerji ve tabii kaynaklar bakanlığı kuruldu. 3. beş yıllık plan döneminde başlıca Keban (1974) hidrolik santralı ile Seyitömer (1973), Hopa (1973) ve Aliağa (1975) termik santralları devreye girdi. Bununla birlikte, 3. beş yıllık plan döneminde ekonominin gereksinimi olan enerji, zamanında ve yeterli derecede karşılanamadı. Kömür ve su gibi birincil enerji kaynakları, gereksinimi karşılayacak kadar geliştirilemedi, petrol üretimi artırılamadı ve bu durum enerji kesiminde pır uaıuuyazın oluşmasına neden oldu. 4. beş yıllık kalkınma planında, dönem sonuna değin toplam enerji tüketiminin yüzde 53ünün birincil enerji kaynaklarından üretilecek enerji ile karşılanacağı belirtilmişti. Yurtdışından elektrik enerjisi aliminin da artırılması planlanmakla birlikte, ilke olarak talebin özkaynaklardan karşılanması esas kabul edildi. (Linyit kömürü ve hidrolik, en önemli enerji kaynağı durumundadır. Ancak bu kaynaklardan yeterince yararlanılamamaktadır.)
Planlı dönemler boyunca toplam enerji üretimi artış hızı giderek azalırken, tüketim hızı arttı. 1977 sonunda enerji talebinin ancak yarısı ulusal kaynaklardan üretilen enerji ürünleri ile karşılanabildi. 3. plan döneminde Bulgaristan ile enerji bağlantısı gerçekleştirildi ve elektrik arzı artırılmaya çalışıldı.
Olgunlaşma dönemi öteki yatırımlara oranla daha uzun olan ve büyük çapta sermayeyi gerektiren enerji yatırımları daha çok devlet eliyle gerçekleştirilmiş, özel kesimin payı ise oldukça sınırlı kalmıştır. Bu yatırımların çoğunluğunun devlet tarafından yapılmasına karşın, enerji üretimi gereksinimi karşılayamamaktadır. Bu durum imalat sanayisine önemli girdi oluşturan enerji için yapılan yatırımların, imalat sanayisi yatırımlarının çok gerisinde kalmış olmasından kaynaklanmaktadır.
Enerji kesimi, sermayeyoğun bir yapıya sahiptir. Bu nedenle talebi karşılayabilmek için, her yıl giderek artan ölçüde yatırım yapmak gerekmektedir. Enferji kesiminin gerek duyduğu yüksek teknoloji olanakları, Türkiyede yeterli düzpye ulaşamadığı için, yatırımlarda bir tıkanıklık olmuştur. Deneyimli, yetenekli, nitelikli eleman yokluğu ise, kurulan işletmelerin etkin bir şekilde yönetilememesine neden olmaktadır.
Türkiyede birincil enerji kaynağı olarak, linyit, taşkömürü, hidrolik ve jeotermal enerji, hayvan ve bitki artıkları ve az miktarda Güneş enerjisi kullanılır, ikincil enerji türleri ise elektrik, kok ve havagazıdır.
Dünya enerji kaynakları rezervleri içinde Türkiye'nin payı taşkömürü, linyit ve asfaltta °/o 0,5, uranyumda % 0,1, toryumda °/o 77, hidrolik potansiyelde % 1'dir. Saptanmış petrol ve doğalgaz rezervleri ise önemsizdir.
Türkiyede elektrik enerjisi üretiminin % 62,3'ünü termik santrallar sağlar. Bu santrallarda tüketilen birincil enerjilerin paylarını ise, şöyle sıralayabiliriz: taşkömürü % 2,1, linyit % 86,9, akaryakıt % 3,3 ve diğer (% 7,7). Hidroelektrik enerjisi üretiminin payı ise % 37,7'dir (1991). Öte yandan uranyum rezervlerinin 4 289 ton ve toryum rezervlerinin 358 000 ton olduğu sanılmaktadır. İlk nükleer santral; Mersin-Akkuyu'da kurulmak üzere ihaleye çıkarılmıştır, ikinci nükleer santralın ise Karadeniz kıyılarında kurulması düşünülmektedir.
Zootekn.
Enerji alımı.
Hayvancılıkta yemle sağlanan enerji alımı çoğunlukla hayvanın ihtiyaçlarını karşılamakta yetersiz kalır ve bu yüzden hayvanın performanslarını sınırlayıcı başlıca etmen olur. Bu nedenle, bu alımın düzeyini hesaplayabilmek için besin enerji birimleri kabul edilmiştir. Alınan besinlerin kaloriyle hayvansal organizmaların ihtiyaçları göz önüne alınarak belirlenen bu birimler, enerji ihtiyaçlarının karşılanması için gerekli mik tarı belirlemeye yarar.
Ele alınan hayvan türüne göre, kullanılan enerji birimi ya sindirilen enerji anlamına gelir, yani sindirilen ham enerji ile dışkı yoluyla kaybedilen enerji arasındaki farktır (tek mideli hayvanlar) ya da metabolizma enerjisi anlamına gelir, yani sindirilen enerji ile sindirim sırasında oluşan gazlarla ve idrar yoluyla kaybedilen enerji arasındaki farktır (gevişgetiren hayvanlar).
Net enerji, hayvan için gerçekten etkili, olan enerjidir yani metabolizma enerjisi ile ısı olarak dışarıya verilen enerji arasında
ki farktır (bu ikinci enerji besinlerin tüketimine ilişkin kayıpları da içerir).
Yem rasyonlarını formüle bağlamayı kolaylaştırmak için, yem enerji birimleri belirlenmiştir. Örneğin Fransada yem birimi bir kilogram arpada bulunan net enerji miktarıdır. Almanyada ve öteki Avrupa ülkelerinde nişasta birimi kullanılır; nişasta birimi, besi için gerekli bir kilogram nişastanın net enerjisidir (yem biriminin 3/4'ü). Anglosakson ülkelerinde genellikle Total Digestible Nutrients (toplam sindirilen besin) birimi kullanılır ki, sindirilen enerji birimi demektir. Ayrıca şunu da belirtmekte yarar var, kümes hayvanlarının beslenmesi için enerji ihtiyaç ve alımları kalori olarak hesaplanır.
Enerji ihtiyacı,
hayvansal organizmalar termodinamiğin ilkelerine uyarlar Her şeyden önce yaşamsal işlevlerini sürdürebilmeleri için enerjiye ihtiyaçları vardır; varlığını-sürdürmek için gerekli enerji ihtiyacı vücut yüzeyiyle orantılıdır; ayrıca, evcil hayvanlar bakımından, büyüme, gebelik, süt verme, yumurtlama, vb. işlemler için de enerjiye ihtiyaç vardır.
Enerji ajansı (Uluslararası) [A.I.E.], 1974te, Ekonomik işbirliği ve kalkınma teşkilatının bünyesinde, 18 kasım 1974 tarihli Uluslararası enerji programını uygulamak amacıyla oluşturulan kuruluş. AET'nin 11 üyesi (Fransa hariç), Avusturya, Avustralya, ABD, İsveç, İsviçre, Kanada, Japonya, Norveç, Türkiye ve Yeni Zelanda kuruluşa üyedir.
Enerji ve tabii kaynaklar bakanlığı, enerji ve doğal kaynakların yararlı biçimde kullanılmasını ve geliştirilmesini sağlamak amacıyla 1963'te kurulmuş bakanlık. 19 şubat 1985 tarih ve 3154 sayılı yasayla bugünkü biçimini aldı.
Ana hizmet birimleri şunlardır: Maden dairesi, Enerji dairesi, Bağlı ve ilgili kuruluşlar dairesi, Teftiş kurulu, Araştırma planlama ve koordinasyon kurulu, Personel dairesi ve İdari ve mali işler dairesi başkanlıkları, Hukuk, Bakanlık ve Basın ve halkla ilişkiler müşavirlikleri, Savunma sekreterliği, Özel kalem müdürlüğü.
Bakanlığın bağlı kuruluşları Elektrik işleri etüd idaresi, Maden tetkik ve arama ve Petrol işleri genel müdürlükleridir.
İlgili kuruluşlar TEK, Türkiye kömür işletmeleri kurumu, Etibank, Türkiye taşkömürü kurumu işletmeleri, Türkiye demir- çelik işletmeleri ve Türkiye petrolleri anonim ortaklığı genel müdürlükleridir.
TEMSAN, ÇİNKUR, Karadeniz bakır işletmeleri, GERONSAN, BOTAŞ ve DİTAŞ genel müdürlükleri, bakanlıkla ilgili kuruluşlara bağlı yan kuruluşlardır.
Kaynak: Büyük Larousse