En guidet 3D-rejse gennem energi: opdag på et pendul det ene tal, der aldrig ændrer sig, se en hoppende bold hoppe lavere og lavere, mens tallet står bomstille, zoom ind i den stille bold og find bevægelsen i behold — men splintret i tilfældig molekylevibration. Tag så indsigten med til en dansk by, og prøv at få byen gennem et vindstille døgn på lagret vind. Energi er bevaret. Det er kvaliteten ikke.
Fysikken har et overraskende ærligt svar, og Feynman sagde det ligeud: vi ved ikke, hvad energi er. Det er ikke et stof eller en væske, du kunne pege på. Det, vi ved, er mærkeligere og mere brugbart — der findes et tal, du kan beregne for et hvilket som helst lukket system, og uanset hvad der sker inde i det, ændrer tallet sig aldrig. Det kan du se ske på et pendul: potentiel energi (m·g·h) bliver til kinetisk energi (bevægelsesenergi, ½·m·v²) og tilbage igen, mens summen ligger helt fladt (pendulet i simulationen er idealiseret uden gnidning; et virkeligt pendul afleverer langsomt sin energi til luften og ophænget — se den hoppende bold nedenfor). Energi måles i joule, hvor 1 J = 1 kg·m²/s².
Intet bliver nogensinde ødelagt — så det, der slipper op, er ikke mængden af energi, men dens kvalitet. Energi, der er ordnet — bevægelse, hvor det hele trækker samme vej, eller den kemiske energi i et brændstof, eller elektricitet — kan udføre arbejde for dig; energi spredt ud i molekylernes tilfældige vibration er termisk energi, og den er meget sværere at hente noget nyttigt ud af. Hver eneste omdannelse skubber en del af energien et trin ned, mod varme af lav kvalitet, og det skridt går aldrig baglæns af sig selv. Det er dét, ordet 'energikrise' i virkeligheden peger på: mangel på orden, ikke mangel på joule.
Ikke fordi energien forsvandt — totalen er præcis lige så stor, når bolden ligger stille, som da du slap den. Hvert hop klemmer og strækker bolden og skubber luften til side, og den ordnede bevægelse nedad bliver omdannet til uordnet bevægelse i et utal af molekyler i bolden, gulvet og luften. Bold og gulv ender en anelse varmere. Al bevægelsen er der stadig; den er bare spredt ud og peger i alle retninger på én gang, så den kan ikke længere løfte bolden.
Nyttevirkningen η er den nyttige energi, du får ud, divideret med den energi, du tilfører: η = ΔE_nyttig/ΔE_tilført. Et batteri, der driver en motor, som løfter et lod, kan levere 34 J ud af hver 40 J, altså η ≈ 0,85; varmer du vand over en flamme, ender cirka 115 kJ af 150 kJ i vandet, η ≈ 0,77. Resten forlader systemet som spildvarme. Hagen er, at maskiner i en kæde ganger deres nyttevirkninger sammen i stedet for at tage gennemsnittet, så tre trin med 0,85 hver efterlader dig omkring 0,61 af det, du startede med — og derfor er hvert ekstra led i en energikæde dyrt.
Vinden kommer, når den vil, ikke når byen har brug for den — og derfor er lagring nøglen til forsyningssikkerhed i et elsystem på vedvarende energi. Pumpelagring er den billigste løsning i stor skala målt pr. lagret kWh — pump vand op i højden, og hent E = m·g·h ned igen senere — men det kræver højdeforskel, og Danmark er fladt. Derfor eksporteres dansk overskudsvind i stedet til Norge, hvor den sparer vand bag dæmningerne i de norske vandkraftmagasiner og kommer tilbage som elektricitet, når der er brug for den. Alternativerne har hver deres hage: varme sten (ΔE = m·c·ΔT) lagrer varme billigt, men giver kun omkring en tredjedel tilbage som elektricitet, lithium-ion har den bedste nyttevirkning frem og tilbage på cirka 87 %, men er dyre og passer til timer frem for årstider, og brint rummer en enorm brændværdi på 1,2·10⁸ J/kg, men mister omtrent to tredjedele af den på turen frem og tilbage.