Energiatekniikka

Energiatekniikka on kaikki yhteiskunnassa käytettävät energiantuotannon, -siirron ja -käytön laitteet, koneet ja järjestelmät käsittävä tekniikan ala. Energiaintensiivisen teollisen yhteiskunnan perusta on laajamittainen primäärienergian hyödyntäminen. Helposti hyödynnettävien primäärienergioiden vähetessä erilaisilla tekniikoilla pyritään parantamaan primäärienergian hyödyntämistä eli hyötysuhdetta sitä muunnettaessa käytettäväksi sekundäärienergiaksi. Myös sekundäärienergiaa käyttävien laitteiden hyötysuhdetta pyritään parantamaan eli mahdollisimman suuri osa sekundäärienergiasta pyritään saamaan halutuksi työksi tai lämmöksi.

Perinteisesti energiatekniikka on laskettu konetekniikan osa-alueeksi, sillä se on ollut aikaisemmin lähinnä mekaanisten koneiden käyttöä. Sähköiset ja kemialliset lähestymistavat kuitenkin eriyttävät sitä omaksi alakseen. Esimerkiksi aurinko- ja polttokennoissa ei ole merkittäviä mekaanisia osia.

Termodynamiikan periaatteiden mukaan energia voidaan jakaa kahteen päälajiin, lämpöön ja työhön. Näistä työ voidaan muuttaa täydellisesti toisiksi työn muodoiksi tai lämmöksi, mutta lämpöä voidaan muuttaa työksi vain osittain. Työ on siis kahdesta energian muodosta arvokkaampi.

Energian tuotannossa käytettäviä tekniikoita, laitteita ja järjestemiä ovat

• Sähköntuotanto
  • voimalaitokset
    • ydinreaktorit
    • höyrykattilat
    • turbiinit
    • generaattorit

• Lämmöntuotanto
  • lämpölaitokset ja lämpövoimalaitokset
    • kattilat

Primaarienergian siirtomuoto on

• polttoaineiden jakelu

Hyödynnettävään muotoon muutettujen sekundäärienergioiden siirtomuotoja ovat

• sähköverkko
• kaukolämpöverkko

Kaikki tekniikka tarvitsee energiaa toimiakseen, joten kaikkea tekniikkaa voidaan tarkastella energiankäyttötekniikkana.

Energiankäyttökohteet jaetaan yleensä:

• kotitaloudet
• liikenne
• teollisuus

Energiatehokkuudella viitataan energian hyödyntämisen tehokkuuteen, jolloin hyötysuhteiden lisäksi otetaan huomioon haluttuun vaikutukseen pääsemiseksi käytetty sekundäärienergian määrä. Käytännön esimerkki: Energiatehokas on auto, jolla saadaan suuri määrä tavaraa tai ihmisiä kuljetettua pienellä primäärienergian käytöllä. Auton propulsiojärjestelmän hyvä hyötysuhde auttaa tämän päämäärän toteuttamisessa, mutta ei kuitenkaan yksistään ratkaise sitä. Auton liikkumiselle ei voida mielekkäällä tavalla määrittää hyötysuhdetta, koska konservatiivisessa kentässä liikkumiseen (kun yleensä palataan samalle potentiaalitasolle) tarvittava energia on periaatteessa nolla. Sama koskee mm. talojen lämmitystä, sillä ihannetapauksessa talo on eristetty niin, että sitä ei tarvitse lämmittää.

• Maailman energiankulutus ja energiavarat