تحول الطاقة من شكل لأخر
تعرف الطاقة في علم الفيزياء بأنها القدرة على القيام بالعمل، ويوجد لها عدة أشكال منها حرارية وحركية وكهربائية ونووية وغيرها، ويجب الانتباه إلى أن الطاقة لا يمكن تدميرها ولكن يمكن تغييرها من شكل إلى آخر، يعرف هذا باسم الحفاظ على الطاقة، أي أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ولكن تتحول من شكل لأخر، على سبيل المثال إذا تُرك صندوق ينزلق من قمة منحدر فإن الصندوق يمتلك طاقة حركية في أعلى المنحدر، وعندما يتباطأ الصندوق في أسفل المنحدر تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية تسخن الصندوق والمنحدر، وعليه فإنه يمكن تحويل الطاقة من شكل لآخر باستخدام عدة أجهزة تعتبر من طرق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية.[١]
طرق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية
على مر العصور حاول الإنسان الاستفادة من تحويل الطاقة من شكل لآخر باستخدام مجموعة من الأجهزة منها ما كان بسيط مثل طواحين الهواء، حيث تم الإستفادة من الطاقة الحركية للرياح في طحن الحبوب، حاليًا العديد من الأجهزة تم تطويرها وتعتبر من طرق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بهدف توليد الكهرباء[٢]، فالطاقة الحركية شكل من أشكال الطاقة يمتلكها الجسم بسبب حركته وقد تكون حركته على طول مسار من مكان إلى آخر أو دوران حول محور أو اهتزاز وغيرها[٣].
ويعتبر المولد الكهربائي أحد أهم طرق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، وإذا كان المولد قويًا بما يكفي فإنه يمكنه إضاءة منزل كامل، ويعمل المولد الكهربائي على تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بالاعتماد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي الذي اكتشفه مايكل فاراداي، حيث يمكن إنتاج تيار كهربائي عن طريق تحريك مغناطيس، أي أنه يتم إنشاء التيار بواسطة الحركة، وتعتمد كمية التيار على السرعة التي يتحرك بها المغناطيس فكلما زادت سرعة نقل المغناطيس زاد مقدار التيار الذي يتم الحصول عليه، [٤]وسواء استخدم المولد الكهربائي لتشغيل مصباح أو تزويد منزل بالكهرباء أو لتشغيل سيارة فإنه يتكون من نفس الأجزاء:[٥]
- الدوار المجوف: ويكون هذا الجزء مثبت على مغناطيس.
- المغناطيس: وهو الجزء المثبت عليه الدوار ويجب أن يكون مغناطيس قوي.
- الملف: الجزء الذي سيسري فيه التيار الكهربائي ويكون ملتف حول الدوار، يمكن في بعض الأحيان أن يتم تثبيت الملف حول الجزء الثابت، في كلا الحالتين ستتولد الكهرباء.
وتوفير مصدر التحريك هو الأساس المعتمد في عمل المولد الكهربائي والأساس في طرق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، ويمكن توفير هذا المصدر عن طريق تسخين الماء؛ فحركة البخار تنتج طاقة حركية تعمل على تحريك الدوار والتي بدورها توفر الكهرباء، ويمكن أيضًا الاستفادة من الماء المتساقط أو الرياح، وفي جميع الحالات كلما كانت الحركة أسرع زادت الطاقة الكهربائية الناتجة.[٦]
تطبيق عملي للاستفادة من طرق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية
تعتبر التوريبات المستخدمة في استغلال طاقة الرياح من أكثر أنظمة الطاقة نموًا في العالم ودون انبعاث غازات مضرة تسبب خللًا في التوازن البيئي، وعادة ما يتم وضع توربينات الرياح في مجموعات أو صفوف تسمى مزارع الرياح بهدف الاستفادة القصوى من الرياح[٧]، وهو نظام يستغل حركة المائع مثل الرياح في تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية مستفيدة من العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية لتوليد الكهرباء التي يمكن نقلها والاستفادة منها في موقع أخر[٨]، وتتكون مروحة الرياح من الشفرات التي تتحرك بواسطة الرياح المثبتة حول دوار، ويكون الدوار مرتبطًا بالعمود الرئيس الذي يعمل على تحريك المولد الكهربائي مستفيدًا من قانون فاراداي لإنتاج الكهرباء، ولأنه كلما زادت حركة الشفرات زادت كمية الكهرباء فإنها تثبت على ارتفاع 30م وأكثر عن سطح الأرض، ويمكن استخدام توربينات الرياح لإنتاج الكهرباء لمنزل واحد، أو ربطها مع شبكة الكهرباء ليتم التوزيع على نطاق واسع.[٩]
المراجع
- ↑ "Energy PHYSICS", www.britannica.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "Energy conversion", www.britannica.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "Kinetic energy", www.britannica.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "Electric Motors & Generators: Converting Between Electrical and Mechanical Energy", study.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "How to Convert Mechanical Energy Into Electric Energy", sciencing.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "Different Ways to Make Electricity", sciencing.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "How Do Wind Turbines Work?", www.livescience.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "How do turbines and generators work together?", www.quora.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
- ↑ "What is the working principle of a wind turbine?", www.quora.com, Retrieved 28-7-2019. Edited.
