ما هو تعريف الطاقة الكهربائية, كيف يتم توليد الكهرباء؟

خاصة أن الطاقة الكهربائية هي نوع من أنواع الطاقة الموجودة على سطح الكرة الأرضية، ويتم استغلالها في الكثير الأعمال التي بدورها تحقق فوائد للكثير من الأشخاص.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

محتويات

تعريف الطاقة الكهربائية

تخزين الطاقة الكهربائية

التطبيقات المختلفة للطاقة الكهربائية

كيفية توليد للطاقة الكهربائية

محطات توليد الكهرباء

مصادر المتعددة لتوليد الطاقة الكهربائية

تعريف الطاقة الكهربائية

يمكن تعريف الطاقة الكهربائية بأنها تلك الطاقة التي تم تخزينها داخل كافة الجسيمات المشحونة داخل الذرة التي من خلالها يتم تولّيد المجالات الكهربائية التي تحيط بها، وتنشأ القُوَى الكهربائية بين الجسيمات المشحونة والجسيمات الأخرى الغير مشحونة داخل المجال الكهربي, ومن أهم خصائص الطاقة الكهربائية الأتي:

• تتميز الطاقة الكهربائية أنها إحدى القوة الناشئة عن ذلك المجال الكهربائي، التي تقوم بجعل الجسيمات المشحونة تتحركّ وتبذل الجهد، ويمكن الإشارة إلى أنّ الطاقة الكهربائية تُعتبر المصدر الثانوي للطاقة.
• تتميّز بأنها سهلة الاستخدام وسهلة التحويل لأشكال أخرى متعددة من الطاقات الأخرى، إلّا أنّها صعبة في تخزينها بالكميات الكبيرة، ومتنوّعة في الاستخدامات والمجالات،.
• حيث إنها يتم استخدامها لتشغيل كافة الأجهزة الكهربائية, وكذلك تدفئة المنازل، واستخدامها في العمليات الخاصة بالنقل، وكافة المجالات الصناعية المتعددة، والكثير من الاستخدامات المنزلية المختلفة.
• وتُمثّل نسبة استخدام الطاقة الكهربائية ما يقرب من 18% من مجموع استخدام الأنواع المختلفة للطاقة التي يتم استخدامها في مختلف مناحي الحياة.
• حيث أنها لا يتم تعدينها أو استخراجها من باطن الأرض كما يحدث مع الفحم الحجري، بل هي يتم اشتقاقها من مصادر الطاقة الأولية؛ مثل الغاز الطبيعي أو الفحم أو طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية أو التفاعلات النووية.

تخزين الطاقة الكهربائية

يعمل تدفّق الإلكترونات خلق ما يُتم تسمّيته بالتيّار الكهربائيّ، حيث يتم تدفّق تلك الإلكترونات نتيجة التأثّر بالمجالات الكهربائية والأخرى المغناطيسية المترابطة مع بعضها البعض، وذلك يؤدي إلى إيجاد الطاقة الكهربائية التي تقوم بتُحرّيك الشحنات, ومن الممكن تخزين هذه الطاقة من خلال :

• البطاريات أو المكثّفات، وذلك لتحقيق الاستفادة منها في مختلف التطبيقات.
• ومن الممكن توصيل تلك الكهرباء بسهولة من خلال الأسلاك المصنوعة من المواد التي توصل للكهرباء مثل المعادن، أو غيرها من المواد المواصلة الأخرى.
• ويطلق على النظام المختص بنقل الطاقة اسم الشبكة الكهربائية.

التطبيقات المختلفة للطاقة الكهربائية

تتعدد استخدامات الطاقة الكهربائية في حياتنا اليومية ومن أهم الأستخدمات الأتي:

• يتم استخدامه في تشغيل كافة الأجهزة الكهربائية، فهو يمكنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية أو إلي طاقة ضوئية أو إلي طاقة ميكانيكية، أو غيرها من الأنواع الطاقات الأخري.
• بالإضافة إلى أنّ البطاريات تعد مصدر جيّد لاستخدام الطاقة الكهربائية، ولكن التيار الكهربائي الذي ينتج عنها يمكن اعتباره أنه تدفّق لأيونات الخاصة بالمعادن التي يتم استخدامها داخل البطاريات بديلاً عن استخدام الإلكترونات.
• ومن الجدير بالذكر أنّ الطاقة الكهربائية لها دور أساسي ومهم داخل أجسام جميع الكائنات الحية، بوجود التيار الكهربي مع الطاقة الكهربائية داخل الجسم أساسي لحركة العضلات أو الاستجابات العصبية المختلفة.
• وذلك يكون من خلال تركّيز الإلكترونات أو أيونات الهيدروجين أو كافة الأيونات الأخرى على جانب واحد فقط من الأغشية الخاصة بالأعصاب، الذي قد يُسبّب التنافر والتجاذب، وعلى هذا تحدث الانبساطان أو الانقباضات العصبية.

كيفية توليد للطاقة الكهربائية

قام العالم البريطاني مايكل فاراداي باكتشافه أحد وسائل توليد الطاقة الكهربائية، وذلك منذ بداية الربع الأول من القرن الماضي، وذلك عن طريق :

1. الإدخال لحلقة ما أو لقرص معدنيّ مثل النحاس، على اعتباره الموصل الجيّد للكهرباء، وبداخل المجال المغناطيسيّ الذي ينتج عن الأقطاب المغناطيسية المختلفة.
2. ما يؤدّي إلى خلق وتكوين المجال الكهربائي الذي يقوم بتحرير الإلكترونات أو الأيونات السالبة داخل الموصل.
3. وذلك تحت التأثير الخاص بقوى التنافر أو التجاذب الكهربائية، فيمكن أن تنجذب الأيونات إلى الإلكترونات والبروتونات التي تحمل الشحنة الموجبة، وتقوم بالتنافر مع الأيونات أو الإلكترونات التي تتوافق معها في نفس الشحنة الكهربائية.
4. تتولد الكهرباء داخل المحطات الخاصة بتوليد الطاقة الكهربائية، حيث يتم استخدامها في معظم الأحيان لمصادر الوقود المختلفة مثل: النفط أو الفحم أو الطاقة أو الغاز أو حتى الطاقة النووية.
5. وذلك من أجل الحصول على الحرارة المطلوبة لتسخين المياه ووصلها لدرجة الغليان، ويتم توليد البخار المستخدم لتشغيل التوربينات التي تعمل بالبخار نتيجة للضغط المرتفع.
6. حيث يتم توصيل التوربين مع المولّد الكهربائي الذي يعمل عن طريق استخدامه للطاقة الكهرومغناطيسية، وذلك حتى يتمكن من إنتاج الكهرباء وتوصيلها إلى الشبكة عن طريق الأسلاك التي تم توصيلها.
7. ويتم اشتراك المحطات المختصة بتوليد الكهرباء بمجموعة من الأجزاء الرئيسية الهامة في توليد الكهرباء.

محطات توليد الكهرباء

وحدة الغليان:

• يتم تُسخّين وحدة الغليان الخاصة بغليان المياه حتى تصبح بخار ذات ضغط مرتفع، وذلك عن طريق استخدام المصادر العدّة والمختلفة للطاقة النفط أو الفحم أو الغاز، أو حتى عن طريق استخدام الغازات التي تنتج من الاحتراق للكتلة الحيوية أو من الطاقة المستخلصة من حرق ومعالجة النفايات.
• وتختلف جميع هذه المصادر السابق ذكرها في الأضرار التي تلحق بالبيئة نتيجة الاستخدام والانبعاث السام لها، كما هو الحال في غاز ثاني أكسيد الكربون، وغيره الكثير من الغازات السامة الأخرى.

التوربينات والمولّد الكهربائي:

• بواسطة بخار الماء شديد التسخين، الذي تمّ غليانه داخل الوحدة الخاصة بغليان الماء من أجل تدوير الشفرات الموجودة بداخل التوربين التي تكون متصلة بالملف النحاسي الخاص بالمولد الكهربائي.
• ما يؤدي إلى دورانه، وذلك ضمن المجال المغناطيسي لإتمام عملية توليد الكهرباء.

مياه التبريد:

• بعد ما يتم انتقال بخار الماء من التوربين، مع ضرورة تبريده وتكثيفه حتى يتمّ الاستخدام مرة أخرى فيما بعد لدورة جديدة.
• ومن الممكن أن تتم عملية التبريد عن طريق استخدام المياه التي تمّ ضخها من البحيرات أو من الأنهار القريبة، أو حتي بواسطة استخدام التقنية الخاصة بأبراج التبريد.

مصادر المتعددة لتوليد الطاقة الكهربائية

تتعدد المصادر التي تساعد على توليد الطاقة الكهربائية ومن أهمها الأتي:

المصادر حرارية

• تستخدم داخل معظم المحطات الخاصة بتوليد الطاقة الكهربائية والوقود، وذلك بهدف تسخين المياه المطلوبة لعملية توليد بخار الماء واستكمال الدورات الخاصة بتوليد الكهرباء.

الوقود الأحفوري

• يتم حرق الوقود الأحفوري بأنواعه المختلفة من قبل محطات التوليد، وذلك للحصول على بخار الماء وتشغيل المحطة بعدها.

الوقود النووي

• عملية توليد الكهرباء داخل المحطات الطاقة النووية متشابهة إلى حد كبير مع المحطات الخاصة التوليد التي تستخدم الوقود الأحفوري.

مصادر متجددة

• محطات توليد الطاقة الكهربائية المتجددة تتميز بكسب الطاقة المباشرةً من مصادرها الطبيعية المتجددة والغير قابلة للنفاذ، ولكنها قد تكون غير متوفرة في بعض الأوقات والأماكن.

طاقة المياه

• تنتج الطاقة الكهرومائية من خلال تخزين الكميات الهائلة من المياه داخل السدود، وبعدها يتم السماح لها بالانطلاق والتدفق من خلال البوابات الخاصة بها للمرور من خلال التوربينات المائية.
• وذلك لتوليد الكميات الكبيرة من الكهرباء الغير ملوثة للبيئة، كما يتم
• استغلال الجريان الذي يحدث للأنهار في توليد الطاقة الكهرومائية كما هو الحال في السد العالي.

طاقة الرياح والطاقة الشمسية

• تعتبر طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية أشهر المصادر المتجددة للحصول على الطاقة، التي يتم استخدامها في عملية توليد الكهرباء.

طاقة الحرارة الأرضية

• الحرارة الأرضية تصبح مرتفعة كلما زادت درجة العمق في باطن الأرض وبعيداً عن القشرة، ترتفع الحرارة كلّما زاد العمق في الأرض بعيداً عن القشرة.
• حيث يتمّ الاستغلال الأمثل لهذه الطاقة والقيام ببناء المحطات مختلف أنواعها.