أهم مصادر الطاقة الكهربائية لتوفير الكهرباء على نطاق أوسع

تعد مصادر الطاقة إحدى أكبر الرهانات التي واجهاها ولا تزال تواجهها البشرية في مختلف مناحي نشاطها، ولا ريب في أن مصير كل الطاقات في النهاية يؤول إلى الطاقة الكهربائية القابلة للتخزين والاستثمار والاستخدام سواء في الحياة اليومية أو في الأنشطة الاقتصادية المتنوعة. عبر ثنايا الأسطر القليلة المقبلة في موقع مفاهيم نتعرف على أهم مصادر الطاقة الكهربائية المعروفة، وطرق استثمارها وتحويلها إلى طاقة كهربائية تستخدمها في حياتك اليومية. قراءة ممتعة!

جدول المحتويات

مصادر الطاقة الكهربائية

مصادر الطاقة الكهربائية

عادة ما يكون توليد الطاقة الكهربائية عبارة عن:

عملية من خطوتين تقوم فيها الحرارة بغلي الماء وتبخيره؛ ثم بعدها تنتقل الطاقة من البخار إلى توربين، والذي بدوره يدير مولدًا، هذا الأخير الذي يقوم بتوليد الكهرباء.
لفهم أفضل، فحركة جزئيات الماء في البخار تنتج طاقة حركية، ويمكن أيضًا الحصول على هذه الطاقة من المياه المتساقطة.في الشلالات مثلا، وتتناسب هذه الطاقة بشكل طردي مع سرعة الجسم المتحرك حيث إنه كلما زادت سرعة تحركه، زادت الطاقة التي يوفرها.
ويتم إنتاج الكهرباء عندما تحول هذه الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، وذلك عبر لفائف النحاس (أو الأسلاك) داخل التوربين.

الدينامو والمولدات

Dynamo and generator

من أهم مصادر الطاقة الكهربائية المولد هو جزء رئيسي من معظم محطات الطاقة الكهربائية، وبكل بساطة هو جهاز يحول الحركة الدورانية إلى كهرباء.
داخل المولد، سنجد عددا من اللفائف المستديرة من الأسلاك النحاسية في مركز مجال مغناطيسي قوي، وحينما تتحرك هذه اللفائف، يخلق المجال المغناطيسي تيارا متناوبا جيبيا (AC)، يتدفق عبر الأسلاك.
مصدر الحركة الدورانية، سواء كان طاحونة، توربين، أو محرك ديزل، لا يهم.. يجب أن يكون قويا بما يكفي لتشغيل المولد، يعمل الدينامو كذلك، بنفس الطريقة تقريبًا، إلا أن امتيازه هو قدرته على إنتاج التيار الكهربائي المستمر (DC).

الطاقة البخارية

steam power

حاليا تنتج معظم محطات التوليد الطاقة الكهربائية عن طريق حرق الوقود الأحفوري، سواء كان عبر حرق الكتلة الحيوية أو الفحم أو البترول، فالهدف واحد وهو غلي المياه وتبخيرها، ليتم ضخ البخار الناتج إلى التوربين الدوار.
يبدأ المحرك النحاسي (السلك) في المولد في الحركة مع دوران التوربين، مما ينتج تيارًا كهربائيًا وفق المبدأ الذي شرحناه سابقا.

الطاقة الكهرومائية

Hydroelectricity

تسمى الكهرباء المولدة من الماء بالكهرباء المائية وتعمل وفق المبدأ التالي:

يقوم الماء المتساقط بتدوير عنفات التوربينات الكهرومائية، والتي بدورها تحرك المحرك النحاسي داخل المولد الكهربائي لإنتاج الكهرباء. مثال على محطة الطاقة الكهرومائية هو سد هوفر العظيم (الموجود بالقرب من لاس فيغاس، الولايات المتحدة).
ولديهفقط ما مجموعه 19 توربينًا، لكنهينتج ما يكفي من الكهرباء لخدمة أكثر من 1.3 مليون شخص سنويًا.

التوربينات الهوائية

wind turbines

مصادر الطاقة الكهربائية، هي التوربينات، والمبدأ الرئيسي لمحطات التوربينات الهوائية هو الاعتماد على الرياح، وذلك من خلال الآتي:

استثمار الطاقة الريحية النظيفة لتدوير العنفات التي بدورها تقوم بتشغيل المولد، ولهذا فمحطات الرياح تسعى دائما إلى أن تتموقع في مناطق نائية تكون فيها سرعات الرياح مهمة وكافية لتدوير العنفات الضخمة التي قد يصل طول الواحدة منها إلى عشرات الأمتار.
وأيضا عنصر الارتفاع أيضا يلعب دورا مهما، لهذا فالمحطات الريحية الحديثة تضع عنفاتها على مسافات مرتفعة جدا من سطح الأرض.
قبل المحطات الحديثة كانت التوربينات شائعة الاستخدام لدى المزارعين والسكان في المناطق الريفية، وهي لا تزال حاليا معتمدة لدى الكثيرين، بل وقد اتجه عدد من الحكومات إلى تشجيع القطاع الخاص على إنتاج الطاقة النظيفة عبر هذه التوربينات وبيعها بمقابل مادي للدولة.

الطاقة الشمسية

solar energy

تستخدم الخلايا الكهروضوئية طاقة ضوء الشمس لإنتاج الكهرباء:

يتم توليد التيار المستمر(DC) من الألواح الشمسية الثابتة (التي تتكون من الخلايا الكهروضوئية) وتستخدم هذه الأخيرة بشكل شائع للتطبيقات المحلية، بما في ذلك تشغيل مضخات الري صغيرة الحجم أو لشحن الأجهزة التي تعمل بالبطارية.
تكتسب محطات الطاقة الشمسية ذات الهدف التجاري شعبية مطردة مع زيادة أسعار الوقود الأحفوري. وتعمل وفق مبدأ يقوم على اختزان الطاقة الشمسية من خلال عاكسات كبيرة.
ويتم بعد ذلك توجيه هذه الطاقة المخزنة إلى أجهزة الاستقبال التي تستخدم تقنيات مختلفة لتوليد الكهرباء عن طريق تسخين الغازات أو التوربينات البخارية.
وهذا المبدأ تقريبا مستلهم من عملية التمثيل الضوئي لدى النباتات، وميزة هذه الطاقة أنها طاقة نظيفة ومتجددة. وعادة ما تكون ثان أفضل الخيارات بعد الوقود الأحفوري خاصة في المناطق ذات المناخ الحار والشمس الساطعة.
وهذه ميزة أخرى حيث إنه من الممكن تركيبها بالملايين في عرض الصحراء، وسوف تستمر في إنتاج طاقة كهربائية نظيفة وممتازة.

التوربينات المائية

water turbines

الطاقة الكهرومائية كما أسلفنا هي طاقة مكتسبة من حركة الماء، هذه الحركة هي جزء من دورة مياه الكوكب عبر الأرض والمحيطات والغلاف الجوي، ويمكن الحصول على الطاقة الكهربائية منها، من خلال الآتي:

تعتمد كمية الطاقة التي توفرها هذه الطريقة على حجم الماء المتحرك وسرعته. وتعد المياه من أقدم مصادر الطاقة. حيث استخدمت الحضارات القديمة الطاقة الكهرومائية للري وكآلية لطحن للحبوب.
أما في العصر الحديث، فتساهم الطاقة الكهرومائية بحولي 20 بالمائة من إجمالي الطاقة المتجددة في العالم.
وتعد التوربينات المائية فكرة مستحدثة تم استلهامها مما كان يعرف قديما بالناعورات. حيث يحرك صبيب المياه المتدفقة، التوربين الدوار، الذي يمكن أن يحتوي على مئات الشفرات، وحين يقوم هذا التوربين بالدوارن، يدور معه العمود الذي ثبت عليه، وهذ العمود بدوره يتم ربطه إلى مولد توربيني، ونتيجة لحركة العمود يصبح من الممكن للمولد أن يستثمر هذه الطاقة الحركية لإنتاج الكهرباء.

السدود

electric dams

يمكن أن تكون السدود من مصادر الطاقة الكهربائية، إذ تحتجز السدود كميات كبيرة من الماء الذي يتدفق من الأنهار، وتخلق ما يشبه خزانًا هائلا لمليارات مكعبة من المياه. وعندما تتدفق المياه من السد، تندفع بضغط مرتفع جدا يؤدي إلى تدوير التوربينات العملاقة وفي النهاية إلى توليد الكهرباء.
يعد سد الخوانق الثلاثة على نهر اليانغ تسي في الصين أكبر منشأة لتوليد الطاقة الكهرومائية في العالم حيث يعمل تدفق المياه على تشغيل 32 توربينًا.

ورغم تنوع مصادر الطاقة فإن العالم المعاصر لا يزال يستعمل الوقود الأحفوري الضار بالبيئة لاستخراج الطاقة، هذا الأخير التي بات في مراحله الأخيرة، ما يجعل من اللازم على البشرية بأكملها أن تولي اهتمامها وتصب تركيزها على الطاقات الطبيعية المتجددة التي لا يخشى عليها من النفاذ ولا من تلويث البيئة من حولنا.

للإستفادة من هذا المقال انسخ الرابط

https://mafahem.com/sl_3352

تم النسخ

لم يتم النسخ