مصادر الطاقة الكهربائية وأنواعها
مصادر الطاقة الكهربائية وأنواعها، الطاقة هي القدرة على عمل شيء ما، وللطاقة أشكال عديدة في حياتنا، أهمّها الطاقة الكهربائية، وهي سهلة الاستخدام، كذلك من السهل تحويلها لأشكال أخرى، ولكن من الصعب تخزين كميات كبيرة منها.
محتويات المقال
الكهرباء السكونية
- تعتبر الكهرباء الساكنة أو السكونية، هي نوع من أنواع الكهرباء، والتي تهتم بالجسيمات ذات الشحنات، وعندما يحتك جسمان ساكنان عازلان للكهرباء بعضهما، تنتقل الكهرباء الساكنة بينهما.
- فالشحنات الكهربية على سطحيهما متعاكسة أي (موجبة وسالبة)، تتولد الكهرباء على سطح كل منهما، ذلك يجذبهما لبعضهما.
- فيكتسب الجسم السالب الإشارة (الإلكترونات) الإشارة الموجبة، والجسم الأخر ذو الإشارة الموجبة تصبح إشارته سالبة، ويمكن وصف ما حدث بقانون العالم كولوم.
- وهذا القانون ينص على أن حدوث تجاذب أو تنافر بين شحنتين ما في الفراغ يتناسب تناسباً طرديًا، مع القيمة المطلقة ناتج ضرب الشحنة لهما، وتتناسب تناسباً عكسياً مع مربع المسافة بينهما.
شاهد أيضًا: أهم مصادر الطاقة استخدامًا في توليد الطاقة الكهربائية في العالم
أشكال الطاقة الكهربائية
- من أنواع الكهرباء وذلك بحسب نوع التيار الكهربي الناقل لها، كهرباء تيار ثابت أي (المباشر) أو ((Direct Currentو هي كهرباء تيار أحادي الاتجاه بالقطبيتين (الموجب والسالب)، وأشهر مصادر تولدها هي البطاريات وخلايا الطاقة الشمسية.
- كهرباء تيار متردد (Alternate Current) وهو يعكس اتجاهه بشكل دوري بدون قطبية أي (سالب وموجب)، وإنما يستبدلهم التيار الكهربي، خط محايد، والتأثير الأرضي.
أضرار ومخاطر الكهرباء
- فعند معاينة أنواع الطاقة ومصادرها، نلاحظ إن الكهرباء تحيط بنا من جميع الجوانب، وذلك لقدرتها العالية على إنتاج طاقة نظيفة، ولكنها أيضًا سلاح ذو حدين حيث تنم هذه القدرة عن الأذى الذي تسببه.
- ومن مخاطر الكهرباء وأضرارها، أنها قد تسبب حروقًا أو انقباضًا في العضلات، وأحيانا شلل القفص الصدري، ذلك عند تعرض الإنسان لأقل من خمسة عشر ميلي أمبير من تيار كهربي.
- ولكن عند تعرض جسد الإنسان لخمسة عشر ميلي أمبير فما فوقر من التيار الكهربي أو أكثر، فهذا يعني الموت المحتم؛ حيث انه يسبب حروق بالجسد وكذلك قد يؤدي إلى وقف ضربات القلب.
- إن المناخ الحار يؤثر على النواقل الكهربية والأسلاك، فيؤدي لرفع درجة حرارتها، مسببة حرائق ضخمة، والتي قد تسبب خسائر مادية أو بشرية.
- وعند سحب تيار كبير مقارنة بالتيار الذي صمم الناقل لرفعه، وذلك بدون تصميم عوازل وقواطع بهدف حماية الناقل الكهربي من الحرائق.
- استخدم الكهرباء في عمليات صهر المعادن ببعضها البعض أو حتى في عملية اللحام، فيحدث ما يسمي بالقوس الكهربي، والذي قد يتسبب في خسارة حاسة البصر.
- كذلك عند اجتماع غاز أو حتى نيران بالكهرباء، ذلك في غياب عازل للكهرباء، فقد يؤدي إلى حدوث انفجارات كهربائية والتي تتسبب بخسائر وخيمة.
الثورة الصناعية وعلاقتها بالكهرباء
- نشبت الثروة الصناعية في القرن الثامن عشر، وباختراع الآلات البخارية، ظهر تطور ملحوظ في الصناعة، وبمرور القرنين التاسع عشر والقرن العشرين، ظهرت مكينات استبدلت العمالة البشرية.
- وعند زيادة الإنتاج ومضاعفته، والمحاولة لتحسّين جودته، وفي مقابل ذلك أدت الحاجة إلى زيادة طاقة تحرّك هذه المكينات، وبدت كواحدة من أبرز مهام الطاقة الكهربية.
الفحم وتوليد الكهرباء
- لتوليد الطاقة بشكل عام في محطات توليدها يستخدم البخار الناتج عن احتراق الفحم، والذي يعرف ب (Steam coal) لتوليد طاقة كهربية، وهو يطلق عليه اسم الفحم الحراري.
- فيقوم بتزويد محطات توليد الكهرباء بنسبة 41% من الطاقة الكهربية، وتتمّ تحويل البخار إلى طاقة كهربائية بإتباع الخطوات الآتية، يتم طحن الفحم وتحويله لمسحوق يمكن حرقه بدون استغراق وقت كبير.
- ثم يتم حرق هذا المسحوق الفحمي في درجات حرارة عالية وبأنظمة احتراق معينة، ثم يمرر ماء من خلال أنابيب ضيقة، فيتحول الماء لبخار عن طريق الحرارة الناتجة من حرق مسحوق الفحم.
الطاقة النووية وتوليد الكهرباء
- تعتبر الطاقة النووية (Nuclear power) أحد مصادر توليد الكهرباء، وما تنتجه يقارب نسبة 4.7% فقط من الطاقة الكهربية المولدة، وذلك بسبب مخاطر الطاقة النووية التي لا يمكن تفاديها.
- فعند وقوع خطأ في النظام، قد يحدث انصهار في المواد النووية، فينتج عنه نشاط إشعاعي ناتج من احتراق الوقود، فيكون صعب التخلص منه كنفايات في البيئة نظرًا لأضرار إشعاعاتها.
- ورغمًا عن كل هذا، تلجأ بعض الدول لهذه الطريقة لتوليد الطاقة الكهربية، فعند انشطار ذرات اليورانيوم تتولد الطاقة الحرارية.
- فعند الانشطار النووي تتولد طاقة حرارية تنتج بخار، يعمل على تشغيل المولدات إلي تنتج الطاقة الكهربية.
مصادر ذات قدرة كبيرة أو متوسطة
- هناك بعض المحطات التي تولد الطاقة الكهربية عن طريق احتراق البنزين والديزل، كذلك السدود والشلالات المائية تولد الطاقة الكهربية عن طريق حركة الماء وتعرف بالمحطات الهيدروليكية أو المائية.
- كذلك توجد محطات لتولد الطاقة الكهربية من البخار، والتي تعرف المحطات الحرارية، كذلك محطات توليدها من الرياح، وهي شائعة الرؤية، حيث تولد الطاقة الكهربية من حركة الرياح.
طاقة الحرارة الأرضية
- تكون درجة الحرارة في عمق الأرض أعلى منها على سطح الأرض؛ وهذا بسبب الضغط، وتحلل الإشعاعات، وكذلك بسبب انهار الصخور.
- وأشهر الأدلة على ذلك عند تفجر عيون المياه تكون المياه المتدفقة ساخنة، فتدفع الحرارة البخار الساخن والماء لسطح الأرض، وقد جذب ذلك انتباه مهندسي الطاقة للاهتمام بهذا لمصدر.
- فقاموا باستغلال هذه الطاقة واستخدامها في توليد الكهرباء، من أكبر عيوب هذا المصدر صعوبة إيجاد المكان المناسب، وأن استغلال بعض المواقع بطريقة خاطئة قد يؤدي لتلوث المياه الجوفية.
شاهد أيضًا: طرق توليد الطاقة الكهربائية التقليدية
تخزين الطاقة الكهربائية
- عند تدفق الإلكترونات يتولد التيار الكهربي، فعند تأثر الإلكترونات بمجال كهربي أو بتأثير مغناطيسي، يؤدي ذلك إلى توليد الطاقة الكهربية، فتقوم بتحريك الشحنات.
- تستخدم المكثفات والبطاريات لتخزين الطاقة، لاستخدامها فيما بعد والاستفادة منها.
- توصل الكهرباء بسهولة حيث تنتقل عبر أسلاك مصنعة من مواد موصلة للكهرباء، مثل المعادن، وحيث يعرف نظام نقل الطاقة بالشبكة الكهربية.
تطبيقات الطاقة الكهربائية
- وخير دليل على استخدام الطاقة الكهربية وتحويلها لطاقات مختلفة، الأجهزة الكهربية المنزلية، فهي تحوّل طاقة الكهرباء لطاقة حرارية، أو طاقة ضوئية، أو حتى ميكانيكية، أو غيرها.
- كما تعد البطاريات مصدرًا جيدًا للطاقة الكهربية، ولكن اختلافها الوحيد هو لن التيار الناتج عنها هو تدفق أيونات المعادن، وليس الإلكترونات.
- فالطاقة الكهربية لها دور هام في أجسادنا، فالاستجابة العصبية، كذلك حركة العضلات هي نتيجة الطاقة الكهربية.
- وتكون آلية عملها بتركز أيونات هيدروجينية أو الإلكترونات أو حتى أي أيونات أخرى على أحد جانبي الأغشية العصبية، فتكون تجاذباً أو تنافراً فيحدث انقباض أو انبساط كاستجابة عصبية.
شاهد أيضًا: الطاقة الكهربائية لسد النهضة
وإلى هنا عبر مقال مصادر الطاقة الكهربائية وأنواعها، نكون قد وصلنا إلى نهاية موضوعنا الذي تحدثنا خلاله عن أبرز مصادر الطاقة الكهربائية بشكل عام.