محتويات
الطاقة الكهربائية
ما المقصود بالطاقة الكهربائية، وما هي أقسامها؟
تُعرّف الطاقة بمقدار الشغل المبذول في نظام ما، وتنقسم بشكل عام إلى نوعين: كامنة وحركية، وتعد الطاقة الكهربائية إحدى الأشكال المختلفة والمتعددة للطاقة،[١] حيث تُعرف الطاقة الكهربائية بمقدار الشغل المبذول في الدارة الكهربائية اللازم لتحريك الشحنات الكهربائية إذ تسمى هذه الحركة بالتيار الكهربائي[٢]، وتخضع الطاقة لقانون حفظ الطاقة الذي ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث وإنما تتحول من شكل إلى آخر، وعليه فإن الطاقة الكهربائية تتحول إلى ميكانيكة في المحركات والطاقة الحركية تتحول إلى كهربائية في المولدات، وغيرها من الأمثلة.[٣]
طرق توليد الطاقة الكهربائية
تتولد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل أشكال الطاقة الأخرى كالطاقة الميكانيكية والكيميائية وغيرها، إلى طاقة كهربائية، وفيما يلي أبرز الطرق الأساسية لتوليد الطاقة الكهربائية:
الحث الكهرومغناطيسي (Electromagnetic induction)
وهو إنتاج قوة محركة كهربائية أو ما يعرف بالجهد الكهربائي عن طريق وضع موصل كهربائي في مجال مغناطيسي مُتغير أو عن طريق حركة موصل في مجال مغناطيسي ثابت، وتنسب هذه الظاهرة للعالم مايكل فارادي، ومن أهم تطبيقاتها المولد الكهربائي إذ يعتمد عمله على حركة موصل في مجال مغناطيسي، لتكوين شحنات كهربائية وتوجيهها لإنشاء تدفق للتيار،[٤] ويستخدم المولد في تحويل طاقة ميكانيكية إلى طاقة كهربائية، إذ تستخدم هذه المولدات في العديد من محطات التوليد كمحطات الوقود الأحفوري[٥]، ومحطات الرياح[٦].
التحليل الكهربائي (Electrochemistry)
تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية مباشرة في هذه الطريقة، كما في البطاريات[٧]؛ إذ تتكون البطارية من إلكترودين أحدهما يتصل بالقطب الموجب ويسمى المهبط، والآخر يتصل بالقطب السالب ويسمى المصعد، يغمران في سائل كيميائي يسمى الكهرل، يتكون من أيونات تتفاعل مع مادة الإلكترود لتكوين تيار كهربائي[٨]، وتكمن أهميتها بالتطبيقات المتنقلة والمحمولة.[٧]
التأثير الكهروضوئي (Photovoltaic effect)
وهو انبعاث الإلكترونات من الأجسام عند اكتسابها طاقة ضوئية كافية، حيث تمتلك فوتونات الضوء طاقة معينة تتناسب طرديًا مع تردد الضوء، أما الإلكترونات فتمتلك طاقة تعرف بطاقة ربط الالكترون، وتحدث عملية الإنبعاث الضوئي عند اكتساب الإلكترونات طاقة أكبر من طاقة ربط الإلكترون مسببة بذلك سريان تيار من الإلكترونات (التيار الكهربائي).[٩]
مصادر توليد الطاقة الكهربائية
تتعدد مصادر الطاقة على كوكب الأرض، فمنها ما هو متجدد؛ أي أنه مصدر غير نافذ، ومنها ما هو غير متجدد؛ أي أن مسألة نفاذه مسألة وقت ليس إلّا، وفيما يلي قائمة بأهم المصادر توليد الطاقة الكهربائية المتجددة وغير المتجددة:
- الوقود الأحفوري: وهو مصدر غير متجدد، ينتج من بقايا كائنات حية دفنت منذ ملايين السنين، ونتيجة لعدة عوامل جيولوجية منها الحرارة والضغط الشديدين تحولت إلى مادة ذات تركيب كيميائي تحمل كمية كبيرة من الطاقة بعدة أشكال مختلفة منها؛ النفط، والغاز الطبيعي والفحم الحجري، ويعد الوقود الأحفوري من أهم مصادر توليد الطاقة الكهربائية وتشغيل مولدات الطاقة الكهربائية.[١٠]
- الشمس: تعد واحدة من أهم مصادر الطاقة المتجددة، وأكثرها ووفرة على كوكب الأرض، كما أن الطاقة الشمسية إحدى الطرق المباشرة في تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.[٩]
- الرياح: تعد طاقة الرياح واحدة من أهم مصادر الطاقة المتجددة على الأرض، وتمر عملية تحويل الرياح إلى طاقة كهربائية بمرحلتين: أولًا تتحول الرياح إلى طاقة ميكانيكية، ومن ثم تتحول الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية عن طريق المولدات الكهربائية.[١١]
- التفاعل النووي: تنتج الطاقة الكهربائية في المفاعل النووي عن طريق ثلاثة تحولات تبادلية لأشكال الطاقة في محطات الطاقة النووية؛ إذ تتحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية، والطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، ومن ثم الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.[١٢]
- الماء: ويعبر عنه بالطاقة الكهرومائية، وتعتبر هذه الطاقة أحد أشكال الطاقة المتجددة.[١٣]
المراجع
- ↑ "What is energy?", www.eia.gov. Edited.
- ↑ "Difference Between Electrical Energy and Electrical Power", circuitglobe.com. Edited.
- ↑ "Electrical Energy and Power", www.electronics-tutorials.ws. Edited.
- ↑ "Electromagnetic Induction and its Applications", www.toppr.com. Edited.
- ↑ "Electricity Generation from Fossil Fuels", www.mpoweruk.com. Edited.
- ↑ "Wind Power", www.mpoweruk.com. Edited.
- ^ أ ب "Electrochemistry", chem.libretexts.org. Edited.
- ↑ "How a battery works", www.science.org.au. Edited.
- ^ أ ب "How do Photovoltaics Work?", science.nasa.gov. Edited.
- ↑ "Where does our electricity come from?", www.world-nuclear.org. Edited.
- ↑ "How Do Wind Turbines Work?", www.energy.gov. Edited.
- ↑ "Nuclear power plant", energyeducation.ca. Edited.
- ↑ "Types of Hydropower Plants", www.energy.gov. Edited.
