الكهرباء والنفط
الطاقة الكهربائية هي عصب القرن الحالي بما فيه من تكنولوجيا وتطورات وتقنيات تعتمد في تشغيلها وعملها على هذه الطاقة، وقد اعتيد على توليد هذه الطاقة عن طريق ما يسمّى بالوقود الأحفوري والنفط ومشتقاته، إلا أن هذه الطريقة بدأت مصادرها بالنفاذ كما أنها أثرت سلبًا على الغلاف الجوي وطبقة الأوزون، ولما لها من كُلف تشغيلية مرتفعة، واعتبارها أحد أسباب النزاعات الدولية والإقليمية، فمن منطلقه عمِد العلماء إلى التوصل إلى طرق توليد الطاقة الكهربائية من مصادر أخرى إضافة إلى المصدر الأول، وفي هذا المقال سيتم طرح طرق توليد الطاقة الكهربائية في الوقت الحالي.
طرق توليد الطاقة الكهربائية
تزداد الحاجة الإنسانية والتكنولوجية للطاقة الكهربائية باطراد، بالوقت عينه تتناقص مصادر الوقود الأحفوري محدودة الكمية، لذا تم اللجوء إلى طرق توليد الطاقة الكهربائية بأشكالها الجديدة يذكر منها:
- محطات التوليد من الوقود الأحفوري: حيث يتم استغلال طاقة الاحتراق؛ الطاقة الحرارية، في تحويلها إلى الطاقة الكهربائية عن طريق مولدات خاصة.
- محطات التوليد من الطاقة المائية: عند المساقط المائية ومجاري المياه المتدفقة، توضع المولدات الكهربائية لتحويل الطاقة الميكانيكية الضخمة من حركة المياه، إلى طاقة كهربائية مستغلة.
- محطات التوليد من طاقة الرياح: عن طريق التوربينات، تقوم الرياح بتحريك عنفات هذه التوربينات، وبطرق فيزيائية هندسية يتم تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية.
- محطات التوليد من الطاقة الشمسية: باستخدام الألواح والخلايا الشمسية، وبوجود حساسات معينة، ومعادن وألياف زجاجية تعمل على جمع الطاقة الضوئية والحرارية من أشعة الشمس، وثم تحويلها إلى تيار كهربائي يغطي احتياجات منزل، أو مسجد، أو مؤسسة، ولربما غطى احتياجات مدينة بأكملها.
- محطات التوليد من الطاقة النووية: باللجوء إلى عمليات الانشطار والاندماج النووي، اللتان يتم تحضيرهما بمختبرات خاصة وتحت إشراف علماء مختصين، تنتج طاقة حرارية هائلة، على نسق إنتاج القوى الضوئية والحرارية في النجوم، ويتم الاستفادة من هذه القوى بتحويلها إلى طاقة كهربائية، داخل معامل خاصة وإشراف دقيق.
- محطات التوليد من قوى المد والجزر: يمتلك المد والجزر قوة حركية دائمة متجددة، وقد عمد العلماء إلى استغلال هذه الطاقة الحركية المتجددة إلى تحويلها لشكل آخر، ألا وهو الطاقة الكهربائية.
- محطات التوليد من طاقة البخار: تنتمي نسبيًا هذه الطريقة إلى التوليد من الوقود الأحفوري، حيث أنه باستعمال إحدى مصادر الوقود الأحفوري، كالديزل مثلًا، يتم تسخين كميات كبيرة من المياه، لتصل إلى درجات الغليان ويصل فيها البخار إلى مقدار عالي من الضغط الذي يتشكل بين جزيئاته، ويُستغل هذا الضغط في تحريك المولدات، لإنتاج الطاقة الكهربائية.
مبدأ عمل المولد الكهربائي
تنتج الطاقة الكهربائية عن طريق تطبيق مبدا حفظ الطاقة، بتحويل شكل أو أكثر من أشكال الطاقة إلى الشكل الكهربائي، والجهاز الرئيس الذي يقوم بهذه العملية هو المولد الكهربائي، ويشار إلى أن المولد الكهربائي لا يستحدث الطاقة الكهربائية من تلقاء نفسه، وإنما يعمل على تحويلها من شكل لآخر عن طريق استخدام إحدى طرق توليد الطاقة الكهربائية.
عن طريق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، فإن وجود مجال مغناطيسي يعني وجود تيار كهربائي، أي عند لف سلك كهربائي يسري به تيار حول قضيب معدني موصل، فإنه سيتشكل على طرفي القضيب قطبي مغناطيس، وبالتالي تتحول هذه القطعة غير الممغنطة إلى مغناطيس، وكذلك الحال في حال لف سلك موصل حول مغناطيس، فإنه سينتج تيار كهربائي يسري داخل هذا السلك، ولكن يُحتاج إلى طاقة للف هذا السلك كي ينتج الكم الكبير من التيار الكهربائي، فيتم استعمال الطاقة الحركية أو الحرارية أو الضوئية وغيرها للف الملفات، وبالتالي توليد الطاقة الكهربائية.
