الطاقة
الطّاقة
تُعرَّف الطّاقة بأنّها القُدرة التي تملكها المادّة لإعطاء قوىً
قادرة على إنجاز عمل مُعيّن، كما أنّها المَقدرة التي يمتلكها نظامٌ ما لإنتاج الفاعليّة
أو النّشاط الخارجيّ، وهي الكيان المُجرّد الذي لا يُعرَف إلا من خلال تحوّلاته. وتُعرّف
بأنّها كمية فيزيائيّة يتم التّعبير عنها بوحدة الجول في النّظام العالميّ للوحدات.
لقد مرّ مفهوم الطاقة بالكثير من التغيّرات بالنسبة لنظرة الإنسان
إليها، فقد تم النظر إليها بدايةً على أنّها مرتبطة بشكلٍ أساسي بروح الإنسان والجسد،
ثمّ لاحظ الإنسان وجود بعض المواد الجامدة التي لها القدرة على إنتاج الطاقة من دون
حياة، فتوصّل إلى أنّه لا يمكن معرفة الطاقة إلّا من خلال تحوّلها من شكلٍ إلى آخر،
وتوصل في النهاية إلى تعريف الطاقة على أنّها كميّة فيزيائيّة تظهر على شكل حرارة أو
على شكل حركة ميكانيكيّة أو كطاقةِ ربطٍ في أنويه الذرّة بين البروتون والنيترون. لاحظ
العلماء المختصّون بأنَّ الطاقة لا يمكن استحداثها، ولا يمكن أن تفنى، وإنّما تتحوّل
من شكلٍ لآخر، وهذا هو قانون حفظ الطاقة المتعارف عليه.
أشكال الطّاقة من المُمكن تصنيف أشكال الطّاقة كما يأتي :
الطّاقة
الميكانيكيّة: (بالإنجليزيّة: Mechanical
Energy)، وتُصنَّف إلى:
طاقة
الوضع:
وهي الطّاقة التي يختزنها الجسم عند موضع مُعيّن، ومثال على ذلك الأجسام المُرتفعة
عن الأرض، والغاز المَضغوط، والزّنبرك، والتّجاذب المغناطيسيّ بين الاجسام الحديديّة.
الطّاقة الحركيّة: وهي الطّاقة التي يكتسبها الجسم نتيجة انتقاله من موضع إلى آخر،
ويُطلَق على هذا النّوع من الطّاقة مُصطلح الشّغل (بالإنجليزيّة: Work)، وهي
الطّاقة التي يبذلها الجسم عند تحريك جسم ما بمقدار مُعيّن من القوّة من موقع الى موقع
آخر.
الطّاقة
الكهربائية:
وتُصنَّف الطاقة الكهربائيّة إلى: طاقة كهربائيّة مُختَزنة، ومن الامثلة على هذا النّوع
الكهرباء الكهروسكونيّة عند تراكم الشّحنات الكهربائيّة على سطح مُواسع الكهربائيّ.
طاقة
كهربائيّة انتقاليّة: مثل نشوء تيّار كهربائيّ نتيجة مرور الإلكترونات
خلال موصل.
الطاقة
الحرارية:
(بالإنجليزيّة: Thermal Energy)، وتحمل مُصطلح آخر أكثر شيوعاً وهو الحرارة
وهي انتقال الحرارة من الجسم ذي الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي الحرارة الأقل، وتُصنّف
أنواع انتقال الحرارة بين الأجسام إلى ثلاثة أنواع، وهي:
التّوصيل
الحراريّ:
وهي انتقال الحرارة بين الأجسام المُتلامسة.
يعتمد التّوصيل الحراريّ على عدّة عوامل، منها نوع المادّة، واختلاف
درجات الحرارة بين الجسمين المُراد توصيل الحرارة بينهما، ومساحة المقطع العرضيّ للجسم؛
فكُلّما زادت المساحة زادت كميّة الطّاقة الحراريّة المُنتقلة من الجسم إلى الجسم الآخر،
وطول الجسم؛ فكلّما زاد طول الجسم قلّت كميّة الحرارة المُوصَلة اليه؛ أي يحتاج وقتاً
أكبرَ لانتقال مِقدار الحرارة المطلوب إليه، والوقت الزمنيّ؛ حيث يزداد مِقدار انتقال
الحرارة بين جسمين بزيادة الوقت الذي يتعرّض له هذا الجسم للحرارة.
انتقال
الحرارة بالحمل: وهو عبارة عن انتقال الحرارة الموجودة في مائع مُعيّن إلى مادة
أُخرى مُجاورة له.
هناك
نوعان من الحمل الحراريّ: وهو الحمل الطبيعيّ ، والحمل القسريّ .
انتقال
الحرارة بالإشعاع: وهو انتقال الحرارة بين الأجسام دون الحاجة إلى وسط بينهما،
وقد يندرج هذا النّوع تحت مُسمّى الطّاقة الإشعاعيّة.
الطّاقة
الكيميائيّة: وهي الطّاقة النّاشئة من تفاعل كيميائيّ مُعيّن، وتكون مُخزّنةً
بين روابط وجزيئات المادة، حيث تُصنَّف التّفاعلات الكيميائيّة حسب التغيّر في كميّة
الحرارة إلى التّفاعل الكيميائيّ الطّارد للحرارة ، والتّفاعل الكيميائيّ الماصّ للحرارة
.
الطّاقة
النوويّة: وهي الطّاقة النّاتجة من تَكسُّر الرّوابط بين مُكوّنات
نواة الذرّة. مصادر الطّاقة تُصنّف مصادر الطّاقة إلى نوعين، وهما: مصادر الطّاقة غير
المُتجدّدة ، وهي الطّاقة المُعرّضة للنّضوب نتيجة الاستهلاك البشريّ لها، وتتمثّل
هذه المصادر في نوعين:
الوقود
الأحفوريّ:
وهو المُتمثّل بالفحم الطبيعيّ، والنّفط، والغاز الطبيعيّ.
يختزن هذا النّوع من الوقود طاقةً كيميائيّةً يُستفاد منها عند
حرقه، ويُعتَبر والوقود الأحفوريّ مصدرَ الطّاقة الرّئيس؛ حيث يُسهم بما يُقارب
78.3% من الطّاقة المُستخدَمة اليوم.
اليورانيوم: وهو مصدر الطّاقة
النوويّة، يتواجد في الغرانيت، والصّخور الرمليّة. إيجابيّات وسلبيّات الطّاقة غير
المُتجدّدة تتمثل إيجابيات هذا النّوع من مصادر الطّاقة بسهولة الاستخدام، وقلّة تكاليف
إنتاج الطّاقة من هذه المصادر، بالإضافة إلى إمكانيّة استخدام كميّة صغيرة من هذه الأنواع
لإنتاج كميّة طاقة كبيرة، مثل استخدام اليورانيوم بهدف إنتاج الطّاقة النوويّة.
أمّا سلبيّات استخدام مصادر الطّاقة غير المُتجدّدة فهي إمكانية
نضوب هذه المصادر، والتغيُّر السّريع المُتزايد في أسعار البيع لهذه المصادر بسبب نضوبها
مع الوقت، والتسبّب في تلوّث البيئة، والتّغيير في التنوّع الحيويّ البيئيّ، بالإضافة
إلى أنّها تُعدّ سبباً رئيساً في التغيُّر المناخيّ وظاهرة الاحتباس الحراري، ونتيجةً
لهذه السلبيّات فإنّ البحث الحثيث لتوفير وتطوير مصادرَ أُخرى للطّاقة أصبح مَطلباً
رئيساً.
مصادر الطّاقة المُتجدّدة وهي الطّاقة التي تُؤخَذ من مصادرَ
طبيعيّةٍ لا تنضب، وقد شكّلت ما يُقارب 19.1% من إجماليّ استهلاك الطّاقة في العام
2013م، وتشمل مَصادر الطّاقة المُتجدّدة ما يأتي:
الطّاقة
الشمسيّة:
يُستفاد منها عبر التّسخين المُباشر في عمليّات تسخين المياه والتّدفئة والطّهي، كما
يُمكن تحويلها مُباشرةً إلى طاقة كهربائيّة بوساطة الخلايا الشمسيّة، حيث أسهمت هذه
الخلايا بتزويد العالم بمِقدار إجماليّ بلغ 406 جيجاواط تقريباً حتّى نهاية عام
2014م.
طاقة
الرّياح:
وهي الطّاقة النّاجمة عن حركة الرّياح، حيث يتم تحويل الطّاقة الحركيّة إلى طاقة كهربائيّة
باستخدام المُولّدات، وقد أسهمت هذه الطّاقة بإمداد دول العالم المُستخدِمة لهذا النّوع
من الطّاقة بما يُقارِب 20% من حاجتهم للكهرباء.
الطّاقة
الحراريّة الجوفيّة: حيث يُستَفاد من ارتفاع درجة الحرارة في جوف الأرض
وفي الينابيع الحارّة في أغراض التّدفئة والتّسخين.
يتميّز هذا النّوع من الطّاقة بأنّه صديق البيئة وغير مُلوِّث،
بالإضافة إلى قلّة التّكاليف بالمُقارنة مع استخراج الوقود الأحفوريّ واستخدامه، إلا
أنّ وجودها بالقرب من الأماكن المُعرَّضة للزلّازل والبراكين يجعل استخدامها والاستفادة
منها أمراً صعباً.
طاقة
الكتلة الحيويّة: وهي الطّاقة النّاتجة من تحويل مُخلَّفات المواد العضويّة إلى
طاقة، مثل إنتاج غاز المِيثان النّاتج من المُخلّفات العضويّة.
طاقة
المُحيطات: حيث تتمّ الاستفادة من مَساقط المياه والسّدود وحركة
المدّ والجزر، حيث تُقام مَحطّات توليد الكهرباء عند السّدود والشلّالات ومناطق المدّ
العاليّ لاستغلال قوّة الدّفع الميكانيكيّة في تشغيل التّوربينات.
مصادر الطاقة :
مصادر
متجددة:
هي التي تتجدد باستمرار ولا خوف من نفاذها مثل الطاقة الناتجة من الرياح والمياه والشمس.
مصادر غير متجددة: هي التي ستنفذ يوماً من الأيام مثل الطاقة الناتجة من النفط والفحم
الحجري.
1- محطات التوليد البخارية
تعتبر محطات التوليد البخارية محولا للطاقة (Energy
Converter)
وتستعمل هذه المحطات أنواع مختلفة من الوقود حسب الأنواع المتوفرة
مثل الفحم الحجري أو البترول السائل أو الغاز الطبيعي أو الصناعي .
تمتاز المحطات البخارية بكبر حجمها ورخص تكاليفها بالنسبة لإمكاناتها
الضخمة كما تمتاز بإمكانية استعمالها لتحلية المياه المالحة ، الأمر الذي يجعلها ثنائية
الإنتاج خاصة في البلاد التي تقل فيها مصادر المياه العذبة .
مكونات محطات التوليد البخارية
تتألف محطات التوليد البخارية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية
التالية :
أ ) الفرن : Furnace
وهو عبارة عن وعاء كبير لحرق الوقود . ويختلف شكل ونوع هذا الوعاء
وفقا لنوع الوقود المستعمل ويلحق به وسائل تخزين ونقل وتداول الوقود ورمي المخلفات
الصلبة
إيجابيّات
وسلبيّات الطّاقة المُتجدّدة
تتمثّل إيجابيّات هذا النّوع من مصادر الطّاقة بأنّها مصادر مُتجدّدة
لا نهاية لها، كما أنّها مصادر صديقة للبيئة لا تُنتِج أيّ نوع من الغازات السامّة،
بالإضافة إلى أنّها مُتاحة وغير مَحدودة بأماكن مُحدّدة.
أمّا سلبيّات مصادر الطّاقة المُتجدّدة، فهي كلفة التّركيب العالية،
ومشاكل تخزين الطّاقة النّاتجة عنها، بالإضافة إلى تأثّر كميّة الطّاقة النّاتجة عنها
بالطّقس.
- طاقة الأمواج : وهي عبارة عن نوعين :-
الأول : - وهي طاقة حركة الأمواج عند تحركها أماما
الثاني : - هي طاقة الوضع لهذه الأمواج في إزاحتها رأسيا كلما
مرت الموجة على نقطة معينة .ويكون أعلى تركيز لطاقة الأمواج بين خط عرض 40 إلى 60
درجة في كل من نصفي الكرة الأرضية (الشمالي والجنوبي )وكذلك الساحل الغربي من
أوروبا وأمريكا .
- طاقة الحرارة من المحيطا ت : وتكمن الفكرة في استغلال الفارق
في الحرارة بين سطح المحيط في المناطق الإستوائية والتي تقدرب 25 درجة مئوية وتلك التيعلى
عمق واحد كم وتكون درجة الحرارة فيها حوالي 5 درجات مئوية . وتقد ر مساحة المحيطات
التي يمكن استغلال طا قة الفارق بين حرارة سطحها وعمقها 60 مليون كيلومتر مربع . أي أن الجهد المتوفرمن هذه
الطاقة يساوي ضعفي المتوفر من طاقة المد والجزر وطاقة الأمواج أو طاقة الرياح .
- طاقة الإختلاف في
الملوحة ، لم يتم الاهتمام بها نظرا للكلفة العالية للتقنية المستخدمة فيها .
الطاقة
النووية : بعد الهجوم بالمتفجرات النووية على مدينتي هيروشيما
ونغازاكي وانتهاء الحرب العالمية الثانية بات وا ضحا على المستوى الد ولي القد رة الهائلة
للطاقة النووية .واتجه التفكير بعد ذلك سواء في ا لمعسكر الغربي أو الشرقي بإنشاء المفاعلا
ت العملاقة وتطويرها لتطويع هذه الطاقة بما يسمح باستخدامها في المجالات الصناعية المد
نية لتحسين نمط حياة الإنسان وتدعيم السلام الدولي . إلا أن ما حدث هو أنه بالإضافة
إلى العمل على التطبيقات السلمية للطاقة النووية استمر السعي لاستخدامها مرة أخرى في
الأغراض العسكرية من خلال استنباط مفاعلات خاصةبد فع السفن والغواصات الحربية ، وقد
أعلن عن تشغيل أول غواصة نووية أمريكية عام 1954 . واستمرت الدراسات في الخمسينات والستينات على نماذج
من المفاعلات في الولايات المتحد ة الأمريكية مثل المفاعلات التي تختلط فيها المبرد
والمهدئ والوقود معا ,وكذلك المفاعلات المبرد ة بالسوائل العضوية وغيرها من النماذج
حتى توصلت إلى مفاعلات الماء الخفيف : وهي مفاعلات عملية في التشغيل وممكنة اقتصا ديا
. وبذلك انطلقت صناعة جديدة تماما على ا لمستوى العالمي وهي صناعة المفاعلات العملاقة
لإنتاج الطاقةالكهربائية .ويعتبر اليورانيوم الوقود الأساسي في الطاقة النووية ومن
المتوقع أن يكون هناك زيادة في الطلب على اليورانيوم في المستقبل نظرا لزيا دة الطلب
على الطاقة وخصوصا الكهربائية منها .
الخاتمة
وفي ختام بحثنا
اليوم قد عرضنا فى هذا البحث تعريفا مفصلا عن الطاقة ومصادر الطاقة وهى ” مصادر متجددة
” صديقة للبيئة وأخرى ” مصادر غير متجددة ” ملوثة للبيئة ، وكذلك عرضنا أشكال وأمثلة للطاقة المتجددة والغير متجددة ثم
تناولنا أنواع الطاقة” الكيميائية ، الحرارية ، الشمسية ، الميكانيكية ، نووية ، كهربائية”.
والطاقة فى البيئة تعد من الأشياء الهامة للغاية والتى لا غنى عنها لأى إنسان ، وذلك
سواء أكانت هذه الطاقة متجددة أو غير متجددة ، فهي لا غنى عنها ابدا في الحياة، فتجد
الإنسان مثلالا يمكن أن يستغنى عن الطاقة الكهربائية وغيرها من مصادر الطاقة اللازمة
لحياة الإنسان .
