الطاقة هى المقدرة علي القيام بشغل اي احداث تغيير و هنالك صور عديدة للطاقة منها الحرارة و الضوء طاقة كهرومغناطيسية و الطاقة الكهربائيه
لقد عرف النسان الطاقة كيف يتحكم بالماء و الريح و ربما خطا خطوات فمجال تسخير الطاقة فاخترع الله البخارية مهيئا بذلك و سيلة لاستغلال الطاقة ترتب عليها تحقيق عدد كبير من المنجزات فمجال الصناعة بعدها اكتشف مصادر هائلة من النفط .
حيث اننا نجد الطاقة فاشكالها المختلفة سواء اكانت فحما او غازا او نفطا او كهرباء ……..الخ .
فصبح بعد هذا النفط من المصادر الرئيسية للطاقة فهذا الوقت و لكن نجد ان مصادر هذة الطاقة قابلة للنضوب علي الرغم من و جود احتياطى كبير .
وبالتالي لابد من البحث عن مصادر حديثة للطاقة .
لذا ربما بدا العلماء فالبحث عن بدائل للوقود الحفورى سميت بالطاقة المتجددة تتميز عن الوقود الحفورى بنها لا تنضب مقارنة مع النفط الذي يتوقع له ان ينضب اثناء القرن القادم .
كما ان استغلال الطاقة النووية فتوليد الكهرباء محفوف بالمخاطر البيئية اضافة الي ان مصادر اليورانيوم فالعالم محدودة و لكن تكفى مدة طويلة .
واستغلال الطاقة المتجددة و منها الطاقة الشمسية و طاقة الرياح و طاقة الكتلة الحيوية و طاقة المساقط المائية و الطاقة الحرارية و طاقة المد و الجزر و طاقة الهيدروجين .
ربما تفى ببعض احتياجات البشر من الطاقة لفترة طويلة من الزمن و ن كانت مساهمة هذة النواع فتوليد الطاقة من اجمالى الطاقة المستهلكة فالعالم لا يزال محدودا لن هذة النواع من الطاقة المتجددة تحتاج الي مزيد من التطور التقنى لتحسين التكلفة الاقتصادية و بالتالي يتوقع ان تساهم الطاقة المتجددة بصورة فعالة فترشيد الكهرباء و ايضا فالتنقل .
وقد تطرقنا فهذا البحث عن مصادر الطاقة و نواعها و طريقة الاستفادة من الطاقة المتجددة و طرق البحث عن تلك الطاقة الغير ناضبة .
ولا:تعريف الطاقه
لقد فكر النسان بثلاث مراحل كبار فتصورة للطاقة و هى :
المرحلة الولي :
كان مفهوم الطاقة ممزوجا مع الطاقة الروحية كما هو فمفهوم النفس و الروح.
المرحلة الثانية =:
ري النسان ان بعض المواد الجامدة قادرة علي ان تنشا الحركة دون تكوين الحياة .
المرحلة الثالثة :
بدت بعد انشتاين و تلامذتة فالطاقة ليست بالنسبة لنا ما دة خاصة و نما هى صفة ملازمة لكل ما دة جامدة او حية تجعلها قادرة علي ان تتحول و ن تتغير و ن تولد حالات فيزيائية و كيميائية حديثة و ن تؤثر علي غيرها من المواد فهذة العملية .
ففى مرحلة انشتاين اختفت الحدود بين المادة الجامدة و الحياة و تركت المجال لعدد كبير من الحالات المبهمة .
ذا الطاقة هى كيان مجرد لا يعرف الا من اثناء تحولاتة .
وتعرف الطاقة بنها هى عبارة عن كمية فيزيائية تخرج علي شكل حرارة او علي شكل حركة ميكانيكية او كطاقة ربط فانوية الذرة بين البروتون و النيترون .
وايضا ممكن حساب الطاقة الناتجة من تحويل الكتلة الي طاقة و هذا حسب علاقة انشتاين النسبية كالتالي:
الطاقه الكتلة × مربع السرعه
حيث ان E هى الطاقة .
وm كتلة المادة التي ممكن تحويلها الي طاقة .
وc سرعة الضوء و تساوى .
وتقاس الطاقة بوحدات متعددة ففى الوحدات الدولية SI تقاس بالجول حيث ان الطاقة لا تستحدث و لا تفني و نما تتحول الي شكل احدث سواء كليا او جزئيا اي بمعني احدث اذا تغيرت الطاقة الداخلية لمجموعة معزولة فن الطاقة الداخلية الكلية تظل ثابتة فعند تشغيل جهاز كهربى كالمضخة فن الطاقة الكهربية تتحول الي طاقة ميكانيكية بالضافة الي طاقة حرارية و هو عبارة عن جزء ضئيل يعمل علي تسخين تلك المضخة .
نواع الطاقة :
تصنف الطاقة الي عدة نوعيات و هى :
1- طاقة كيميائية .
2- طاقة ميكانيكيه.
3- طاقة حراريه.
4- طاقة شمسيه.
5- طاقة نوويه.
6- طاقة كهربية .
7- طاقة ضوئيه.
ومن الملاحظ ان هذة الشكال من الطاقة يستلزم جميعها الحركة فالحرارة هى عبارة عن هياج للجزيئات و التفاعلات الكيميائية تقتضى اتحاد او تفكك الذرات و اللكترونات التي تربط بينها اي انها حركة و ايضا الطاقة النووية هى اعادة تنظيم للنويات التي تدخل الي نواة الذرة او تظهر منها و بالتالي فالطاقة تنقل و تحمل بشكل حركة او اصطدامات تعطى الحركة بشكل دائم و جميع شيء فالكون هو عبارة عن حركة .
فنور الشمس يتحول الي حرارة بعدما كان ربما تخزن داخل المواد بشكل كيميائى و الجدير بالذكر ان جميع ما استخدمة النسان من طاقة حتي اليوم كان ناتجا عن ذلك التحول .
والطاقة النووية بحد ذاتها تقسم الي شكلين مختلفين هما :
الانشطار و الانصهار و يمثل الانشطار التحول النووى – النووى اما الانصهار فيمثل الانصهار التحول الحرارى – النووى .
لقد اصبح من البديهى ان نسبة نمو السكان الحالية علي الرض لن تستطيع ان تحافظ علي معدل ثابت و بالتالي يؤدى هذا الي زيادة الطاقة فتظهر الحاجة هنا الي البحث عن مصادر بديلة عن مصادر الطاقة الغير متجددة .
(1) الطاقة الكيميائية :
هذا النوع من الطاقة متوفر فالطبيعة و من اهم نوعيات الوقود الموجود كالنفط و الفحم و الغاز الطبيعى و ايضا الخشب و الطاقة الكيميائية هى الطاقة التي تربط بين ذرات الجزيء الواحد بعضها ببعض فالمركبات الكيميائية او مكونات النواة فالعناصر التي تدخل ضمن تفاعلات الانشطار و الاندماج النووى .
وتتم عملية تحويل الطاقة الكيميائية الي طاقة حرارية عن طريق احداث تفاعل كامل بين المركب الكيميائى و بين الكسجين لتتم عملية الحرق و ينتج من هذا الحرارة . و حيث ان جميع جزيء فاى مركب لدية مخزون من الطاقة يسمي بالمحتوي الحرارى و هو عبارة عن مجموعة من طاقة الجهد الناتجة عن قوي التجاذب و الطاقة الحركية الناتجة عن الحركة الانتقالية للجزيئات .
فن كل المواد الهيدروكربونية يرافق تفاعلها مع الكسجين انبعاث حرارى و هى تصلح و قودا.
(2) الطاقة الميكانيكية :
وهى الطاقة الناتجة من حركة الجسام من مكان الي احدث حيث انها قادرة نتيجة لهذة الحركة علي بذل شغل و يصاحب ذلك الانتقال اختلاف فطاقة الوضع Potential Energy و طاقة حركية Kinetic Energy و المثلة الطبيعية لهذا النوع من الطاقة هى :
حركة الرياح و ظاهرة المد و الجزر و ممكن ان تنشا الطاقة الميكانيكية بتحويل نوع من الطاقة الي احدث فقد تستعمل المروحة الكهربية فتحويل الطاقة الكهربية الي طاقة ميكانيكية .
ووحدة قياس الطاقة الميكانيكية هى الجول. و يوجد هنالك نوع احدث من الطاقة الميكانيكية هي:
الطاقة الصوتية و يحدث الصوت عند اهتزاز مصدر صوتى بتردد معين و تنتقل طاقة منة الي و سط ما دى مجاور بصورة دورية حتي تصل الي اذن السامع و الصوت لا ينتقل فالفراغ و نما يحتاج الي و سط ما دى لكى تنتقل الموجة الميكانيكية .
والصوت ينتشر علي شكل امواج ميكانيكية تؤثر فالوسط الذي ينتشر فية مما ينتج عنة اضطراب دورى تتولد تبعا لذا طاقة صوتية .
وللطاقة الصوتية لها استخدامات كثيرة فيمكن ان تستعمل فالمجال العسكرى لحداث ضوضاء فالبنية التحتية و يحاول النسان حاليا استعمال الطاقة الصوتية للهجوم العسكري.
وايضا تستعمل الطاقة الصوتية فالمجال الطبى .
(3) الطاقة الحرارية :
تعتبر الطاقة الحرارية من الصور الساسية للطاقة التي ممكن ان تتحول جميع صور الطاقة اليها و الطاقة الحرارية هى عبارة عن الطاقة الحركية التي تمتلكها جزيئات و ذرات المادة .
فعند تشغيل اللات المختلفة باستعمال الوقود الهيدروكربونية تكون اول خطوة هى حرق الوقود و الحصول علي طاقة حرارية تحول بعد هذا الي طاقة ميكانيكية او الي اي نوع من نوعيات الطاقه.
ولا تتوفر الطاقة الحرارية بصورة مباشرة فالطبيعة الا فمصادر الحرارة الجوفية و من المعروف ان جزيئات المادة لها كتلة و سرعة و من بعدها تكون لها طاقة حركية و طاقة و ضع و مجموع هاتين الطاقتين تعرف بالطاقة الداخلية له .
وايضا الاستفادة من الطاقة الحرارية من اشعة الشمس و يتم هذا عن طريق تحويل الطاقة الشعاعية الي طاقة حرارية .
والطاقة الحرارية لها القدرة علي الاختراق و النفاذ اثناء الوساط المادية التي تنقسم الي ثلاثة نوعيات و هى :
() و سط شفاف حرارى : و هو الوسط الذي يسمح بنفاذ الشعاعات الحرارية .
(ب) و سط نص شفاف: و هو الوسط الذي يسمح بنفاذ بعض الشعاعات الحرارية و تستعمل هذة الظاهرة فتشييد البيوت المحمية التي تستعمل فزراعة بعض المحاصيل الزراعية التي تكون مصنوعة من الزجاج الذي يسمح بنفاذ بعض من تلك الشعاعات الحرارية .
(ج) و سط معتم حراريا : و هو الوسط الذي لا تنفذ منة الشعاعات الحرارية بل يمتص معظمها من الجسام الساخنة المحيطة بة . و ترتفع درجة حرارتة مما يؤدى هذا الي زيادة فالطاقة الداخلية التي بدورها تتحول الي طاقة حرارية و يكون مصدرا لانبعاث الشعاعات الحرارية .
(4) الطاقة الشمسية :
الطاقة الشمسية هى مصدر للطاقة لا ينضب و لكنها تصل الينا بشك مبعثر اذ يبلغ منها بواسطة الشعاع او الانعكاس اكثر من 77% و بالتالي لا ممكن الا استرجاع قسم ضئيل منها .
والطاقة الشمسية طاقة نظيفة فلا ينتج عن استعمالها غازات او نواتج ضارة بالبيئة كما هى الحال فانواع الوقود التقليدى .
(5) الطاقة النووية :
هى الطاقة التي تربط بين مكونات النواة اي ( بروتونات او نيترونات ) و هى تنتج نتيجة تكسر تلك الرابطة و تؤدى الي انتاج طاقة حرارية كبار جدا جدا و هذا حسب علاقة انشتاين كما تقدم .
(6) الطاقة الكهربية :
لا يوجد مصدر طبيعى للكهرباء و الاسباب =فذلك ان كل المواد تكون متعادلة كهربائيا و الطاقة الكهربية لا تنشا الا بتحويل نوع من نوعيات الطاقة الي طاقة كهربية .ومثال علي هذا تحويل الطاقة الميكانيكية الي طاقة كهربية كما هو الحال فالمولد الكهربائي.
كما توجد نوعيات اخري لتوليد الطاقة الكهربية بتحويل الطاقة النووية الي طاقة كهربية او استعمال الطاقة الشمسية و هذا عن طريق الخلايا الكهروضوئية او تحويل الطاقة الكيميائية كما هو فالبطاريات .
(7) الطاقة الضوئية :
يتم تحويل الطاقة الضوئية الي نوعيات اخري من الطاقة و هذا حسب الحاجة المراد فيها كالطاقة الكهربية فالخلايا الضوئية او الطاقة الحرارية فعمليات التسخين الحرارى كما هو الحال فتسخين المياة .
ويستخدم النبات الطاقة الضوئية مباشرة لعمليات التمثيل البنائى لنتاج مركبات عضوية تختزن طاقة كيميائية .
والطاقة الضوئية هى عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تحتوى جميع منها علي حزم من الفوتونات تعطي بالعلاقة الاتية :
حيث ان هى الطاقة .
و ثابت بلانك و يساوي
و تردد الحركة الموجية المصاحبة لحركة الفوتون .
وتختلف الموجات الكهرومغناطيسية فخواصها الفيزيائية باختلاف الطوال الموجية فمثلا نجد ان الموجات ذات الطول الموجى الذي يتراوح بين عدة كيلومترات الي عدة سنتيمترات يستعمل فالدوائر اللكترونية و محطات الرسال و الاستقبال التلفزيونى بينما يشغل الطيف المرئى للعين البشرية طولا موجيا يتراوح بين الي .
وتتميز الشعة السينية x-ray و شعة جاما بتردد عالى جدا جدا و بالتالي تكون ذات طاقة عالية لها القدرة علي النفاذ اثناء الوساط المادية .
الشعة السينية : و هى عبارة عن اشعة غير مرئية ذات طول موجى قصير جدا جدا و تستعمل فالمجال الطبى و ايضا فدراسة البلورات لمعرفة خصائصها .
شعة جاما : و هى عبارة عن اشعة لا تتثر بالمجالات الكهربية او المغناطيسية و لها القدرة علي النفاذ و هى تعتبر من الشعة الخطرة .
ثانيا :
تقسيم مصادر الطاقه
من اثناء تعريف الطاقة نجد ان مصادر الطاقة ممكن ان تقسم الي مصدرين رئيسيين هما:
1- مصادر غير متجددة . 2- مصادر متجدده
ولا :
مصادر الطاقة الغير متجددة :
وهى عبارة عن المصادر الناضبة اي انها سوف تنتهى عبر زمن معين لكثرة الاستعمال و هى متوفرة فالطبيعة بكميات محدودة و غير متجددة و تشمل الوقود الحفورى كالنفط و الغاز و الفحم بكل النواع التي تكونت عبر السنين الماضية فجوف الرض .
وهى ذات اهمية لنها تختزن طاقة كيميائية من السهل اطلاقها كطاقة حرارية خلال عملية الاحتراق .
وتشمل هذة المصادر الطاقة النووية التي تستعمل فعملية توليد الكهرباء عن طريق استعمال الحرارة الناتجة عن عمليات الانشطار النووى فالمفاعلات النووية .
وايضا نجد ان مصادر هذة الطاقة بجانب انها ناضبة فنها ملوثة للبيئة .
ثانيا :
مصادر الطاقة المتجددة :
وهى عبارة مصادر طبيعية دائمة و غير ناضبة و متوفرة فالطبيعة سواء اكانت محدودة او غير محدودة و لكنها متجددة باستمرار و هى نظيفة لا ينتج عن استخدامها تلوث بيئى و من اهم هذة المصادر الطاقة الشمسية التي تعتبر فالصل هى الطاقة الرئيسية فتكون مصادر الطاقة و ايضا طاقة الرياح و طاقة المد و الجزر و المواج و الطاقة الحرارية الجوفية و الطاقة و طاقة المساقط المائية و طاقة البناء الضوئى و الطاقة المائية للبحار و المحيطات .
وايضا نلاحظ ان المصادر المائية و طاقة المد و الجزر و طاقة الرياح هى عبارة مصادر طبيعية للطاقة الميكانيكية .
وسوف نتكلم عن تلك المصادر بالتفصيل
المصادر الغير متجدده
ولا:
الوقود الحفوري:
وهو يشمل النفط و الغاز الطبيعى و الفحم و تعرف بمصادر غير متجددة لنها ناضبة .
والوقود الحفورى هو عبارة المركبات العضوية الناتجة عن عمليات البناء الضوئى حيث ان المواد العضوية للنباتات و الحيوانات لم تتحلل تحليلا كامل بل طمرت تحت طبقات من التربة الرملية و الطينية و الجيرية مما نتج عنة تكون النفط و الغاز الطبيعى و الفحم الحجرى و طاقة الوقود الحفورى هى طاقة كيميائية كامنة فالبترول و الغاز الطبيعى و الفحم المخزون فباطن الرض و هذة الطاقة هى اصلا من الطاقة الشمسية التي قامت عليها النباتات بواسطة عملية البناء الضوئى منذ ملايين السنين .
وقد كان الفحم من اهم المصادر الطبيعية للطاقة اثناء القرن الماضى و ما زال يستخدم حتي يومنا ذلك و يساهم حاليا بحوالى 28 % من الطاقة من الاستهلاك العالمى .
حيث يقدر الفحم الموجود داخل الرض بعدة مئات من البلايين من الطنان .
() الفحم الحجرى :
وهو من اهم مصادر الطاقة الحفورية من حيث حجم احتياطة فالفحم الحجرى يتكون داخل باطن الرض علي مدي ملايين السنين و هذا بسبب تحلل مصادر نباتية بسب العمليات البيولوجية فاماكن ذات الضغط الشديد و الحرارة و معزولة عن الهواء .
ويعتبر النفط اكبر منافس للفحم الحجرى و من سبب قلة استعمال الفحم الحجرى مصدرا للطاقة هو ان مصادرة تتركز فعدد قليل من الدول .
كما ان استعمال الفحم الحجرى و قودا مباشرة يستلزم اموال باهظة التكلفة لمحطات التوليد . و من السباب فعدم استعمال الفحم علي نطاق و اسع هو اثرة السيء علي البيئة و النسان اذ انه مصدر رئيسى لتلوث الهواء و ما يسببة من مشاكل صحية .
والتعدين السطحى للفحم الحجرى يخلف و راءة اراضى و عرة مما تؤدى الي تشوية التربة و عدم صلاحيتها للزراعة كما ان احتراق الفحم الحجرى ربما يؤدى الي تجمع غاز ثاني اكسيد الكربون الذي يؤدى الي ارتفاع درجة حرارة الجو و هى تعتبر من المشاكل الرئيسية التي تواجة سكان العالم و هذا بسبب ما يعرف بالاحتباس الحرارى .
- تعريف الطاقة الحرارية
- تعريف الطاقة
- تعريف الطاقه
- تعريف كمية الطاقة المستهلكة في الأنشطة الإقتصادية
- تعريف الحاجة الى الطاقه من خاصائص الحياه
- انواع مصادر الطاقة
- انواع الطاقه وصور عليها
- انواع الطاقة المستهلكة في مصفاة تكرير البترول الطاقة الحرارية و الكيميائية الخo&
- 3 أنواع مِنَ الطاقة تَنْتَقِل بِصورة أمْواج
- انواع اغزية الطاقه
