ما هي مصادر الطاقة الكهربائية... وأهم أنواعها؟

تُعد الطاقة الكهربائية هي العامل الرئيسي والأساسي المستخدم في المجال الصناعي ككل ومجالات أخرى بالحياة مثل التدفئة والإنارة وتشغيل الأجهزة المتنوعة، وللطاقة الكهربائية مصادر كثيرة تساعد على توليدها، وتلك المصادر لابد من تأمينها بشكل دوري لضمان الحصول على الكهرباء، لذا سنتحدث في هذا المقال في موقع مفاهيم عن ما هي مصادر الطاقة الكهربائية، حيث تتجه كل الدول لتوفير مصادر الكهرباء لضمان حصولها على كهرباء تكفيها أو تقوم بتصديرها، لكن الأهم أن توفر مصادر الطاقة الكهربائية، وللتعرف على تفاصيل أخرى، تابع معنا....

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• مصادر الطاقة الكهربائية
  • الوقود الحفري
  • فحم
  • غاز طبيعي
  • النفط
  • الطاقة المتجددة
  • طاقة الماء
  • طاقة شمسية
  • طاقة الرياح
  • الطاقة الحيوية
  • الطاقة الحرارية الجوفية
  • البخار الجاف
  • البخار السريع
  • تقنية ثنائي الدورة
  • الطاقة النووية
• أهم الطرق المتبعة في تحويل النفط إلى كهرباء
  • البخارالتقليدي
  • توربينات الاحتراق
  • تقنية الدورة المركبة

مصادر الطاقة الكهربائية

الأنواع الرئيسية لمصادر الطاقة الكهربائية هي:

الوقود الحفري

• يُعرَّف الوقود الأحفوري بأنها المواد التي يتم الحصول عليها من النباتات والحيوانات التي تتحلل تحت طبقات الصخور والرواسب لآلاف السنين، ثم تتحول إلى مواد غنية بالكربون وعناصر الهيدروجين.
• تشمل أنواع الوقود الأحفوري عدة أنواع أشهرها الفحم والنفط والغاز الطبيعي، ويتم تفصيل كل منها على النحو التالي:

فحم

تعتمد محطات توليد الطاقة بشكل كبير على بخار الفحم لتوليد الكهرباء، والمعروف باسم الفحم الحراري،ويوفر لمحطات التوليد 41٪ من الكهرباء ويتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باتباع الخطوات التالية:

• يطحن الفحم إلى مسحوق ناعم حتى يحترق بشكل أسرع.
• احتراق غبار الفحم في درجات حرارة عالية وفق أنظمة احتراق معينة.
• يمر الماء عبر أنابيب ضيقة حيث تحول الطاقة الحرارية الناتجة عن حرق الفحم الماء إلى بخار.
• يتم تشغيل المولدات بالبخار المنتج لتوليد الكهرباء.

غاز طبيعي

يعرف الغاز الطبيعي باسم مجموعة الغاز الغنية بالهيدروكربونات، وأهمهم غاز الميثان والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والغاز الطبيعي الموجود تحت الأرض جنبًا إلى جنب مع أنواع الوقود الأحفوري الأخرى مثل النفط والفحم ويستخدم الغاز لتوليد الكهرباء بالطرق التالية:

• وحدات توليد البخار، وفيها تتم عملية حرق الغاز الطبيعي لتسخين الماء في السخان وتوليد البخار الذي يستخدم لتشغيل التوربينات وبالتالي توليد الكهرباء، ومن الجدير بالذكر أن هذا النوع من التقنيات له كفاءة إنتاج منخفضة.
• توربينات الغاز المركزية، وفيها تعمل هذه الوحدات على استخدام الغازات الساخنة الناتجة عن احتراق الغاز الطبيعي لتحريك التوربينات وتوليد الطاقة الكهربائية،وهذه الوحدات سريعة وسهلة الاستخدام.
• وحدات الدورة المركبة من خلال الجمع بين التوربينات الغازية والوحدات البخارية، تمكن هذه الوحدات التوربينات الغازية من تشغيل وإنتاج الكهرباء كما ذكرنا سابقًا.

النفط

• يُعرَّف البترول بأنه السائل الذي يتكون نتيجة تحلل المواد العضوية على الأرض على مدى ملايين السنين.
• وهو أحد مصادر الطاقة غير المتجددة التي تخضع لعمليات التكرير للحصول على أنواع مختلفة من الوقود.
• بما في ذلك البنزين والكيروسين وغاز البترول المسال ونتائج التقطير مثل؛ الوقود المستخدم في القطاعات الصناعية والكهربائية وكذلك الديزل ووقود الطائرات.

الطاقة المتجددة

• يمكن تعريف الطاقة المتجددة على أنها طاقة يتم الحصول عليها بشكل طبيعي من مصادر متجددة ومنها؛ الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
• اللافت أن هذا النوع من الطاقة لا ينبعث منه الكربون، على عكس مصادر الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط، وهما مصادر طاقة غير متجددة وموارد محدودة.
• تنتج عمليات حرق الوقود الأحفوري ثاني أكسيد الكربون والميثان، وفيما يلي أهم أنواع الطاقة المتجددة:

طاقة الماء

• يمكن استخدام المياه المتدفقة لتوليد الطاقة الكهربائية من خلال المولدات الكهربائية التي تحول الطاقة الحركية أثناء تحويل المياه إلى طاقة كهربائية.
• وذلك باستخدام السدود حيث يتدفق الماء من أعلى السد إلى أسفله، ويعمل ضغط المياه المتدفق على تدوير المولدات وإنتاج الكهرباء.

طاقة شمسية

• يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عن طريق الألواح الكهروضوئية.
• حيث تمتص هذه الألواح ضوء الشمس، مما يتسبب في التأثير الكهروضوئي، مما ينتج عنه تيار كهربائي يمكن توزيعه على المنازل.

طاقة الرياح

• نظرًا لأن طاقة الرياح تعتمد على استخدام أجنحة طويلة، على غرار أجنحة الطائرة، التي تجمع الطاقة الحركية من تيار الرياح على الأجنحة، يتم استخدام مبدأ عملها لتشغيل توربينات الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية.
• هذه الشفرات متصلة بجزء متحرك يقوم بتشغيل توربين مولد يولد طاقة كهربائية.

الطاقة الحيوية

• ما يعرف بالطاقة الحيوية أو طاقة الكتلة الحيوية تمثل المواد العضوية المتجددة المشتقة من النباتات والحيوانات، وتستخدم هذه الطاقة كوقود في مختلف الصناعات مثل؛ التدفئة والنقل وتوليد الكهرباء.

يشار إلى أن الكتلة الحيوية تحتوي على طاقة كيميائية من ضوء الشمس، على سبيل المثال، تنتج النباتات الكتلة الحيوية من خلال عملية التمثيل الضوئي؛ ومن أهم المصادر التي يمكن الحصول منها على الطاقة الحيوية هي:

• بقايا النجارة والأخشاب والحطب ونشارة الخشب.
• المنتجات الزراعية مثل الذرة وفول الصويا وقصب السكر والطحالب ومخلفات تصنيع الأغذية.
• النفايات المنزلية الصلبة من أصل بيولوجي مثل القطن والورق والمنتجات الصوفية والأغذية ومخلفات الخشب.
• روث الحيوانات ومخلفات الصرف الصحي البشرية.

الطاقة الحرارية الجوفية

• تعرف الطاقة الحرارية الجوفية بأنها الحرارة المنبعثة من باطن الأرض وهي من مصادر الطاقة المتجددة نتيجة لتوليد الأرض الحرارة المستمرة، وتستخدم هذه الطاقة في العديد من المجالات مثل التدفئة وإنتاج الكهرباء.
• يعتمد مبدأ عمل وحدات الطاقة الحرارية الجوفية على توليد الكهرباء بالبخار من حقول الماء الساخن تحت سطح الأرض، والتي بدورها تقود توربينات مولدات الكهرباء، وفيما يلي أهم التقنيات الرائدة لتحويل الطاقة الحرارية الأرضية إلى كهرباء هي:

البخار الجاف

• تعمل وحدات الطاقة الحرارية بالبخار الجاف باستخدام البخار من الخزانات الجوفية.
• ويتم توجيهه إلى وحدات توليد الطاقة لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء.

البخار السريع

• هذه التقنية هي الأكثر شيوعًا وتستخدم فيها خزانات المياه الجوفية الساخنة بدرجات حرارة تزيد عن 182 درجة مئوية.
• بحيث يتحرك الماء الساخن في هذه الخزانات تحت تأثير ضغطه الخاص، وعندما يتحرك صعودًا ينخفض ​​الضغط ويحدث غليان بالبخار.
• ثم يتم استخدام المياه المنفصلة عنها لتشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء.

تقنية ثنائي الدورة

• تستخدم وحدات هذه التقنية الماء عند درجات حرارة تتراوح بين 107-182 درجة مئوية لتسخين سائل يسمى سائل العامل، وعادة ما يكون مركبًا عضويًا بنقطة غليان منخفضة.
• ثم يتبخر السائل في مبادل حراري ويتم استخدامه في تشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء.

الطاقة النووية

• تعتبر الطاقة النووية مصدرًا للطاقة الكهربائية، ولكن نظرًا لمخاطرها التي لا تغتفر، فإنها تنتج 4.7٪ فقط من الطاقة.
• حيث يؤدي أي فشل في النظام إلى الانصهار النووي، بالإضافة إلى النشاط الإشعاعي الهائل الناتج عن احتراق الوقود، بالإضافة إلى خطورتها على البيئة، يصعب التخلص منها.
• ومع ذلك، تلجأ بعض الدول إلى هذه الطريقة بسبب تكلفتها المعقولة وفعاليتها.
• يتم إنتاج الكهرباء عن طريق الانشطار النووي لذرات اليورانيوم، حيث ينتج هذا الانشطار بخارًا ينتج طاقة حرارية تعمل على تشغيل المولدات التي تنتج الطاقة الكهربائية.

أهم الطرق المتبعة في تحويل النفط إلى كهرباء

هناك بعض الطرق المبتكرة لتحويل النفط (البترول) إلى كهرباء وهي:

البخارالتقليدي

• تتم هذه التقنية عن طريق حرق الزيت.
• وذلك لتسخين الماء لإنتاج البخار، والذي يستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية.

توربينات الاحتراق

• يتم حرق الزيت تحت ضغط معين لتوليد غازات عادم ساخنة.
• والتي تستخدم لتشغيل التوربينات وبالتالي توليد الطاقة الكهربائية.

تقنية الدورة المركبة

• يعتمد مبدأ هذه التقنية على حرق الزيت في توربينات خاصة تسمى توربينات الاحتراق .
• والتي تنتج غازات عادم ساخن يستخدم في توليد الكهرباء.
• ومن ثم إعادة استخدام هذه الغازات لتوليد البخار الذي يستخدم لغلي ماء السخان وتشغيل التوربينات الأخرى.