الطاقات بأنواعها ومصادرها

أنواع الطاقة هي الطرق المختلفة التي تظهر بها الطاقة. الطاقة هي قدرة الجسم على إنتاج العمل ، أي تعزيز العمل أو الحركة.

كهرباء

تعد الطاقة الكهربائية من أكثر أنواع الطاقة استخدامًا في العالم ، ويسهل نقلها بواسطة الكابلات والعلبة يتم إنتاجها من مصادر مختلفة للطاقة ، مثل الماء والرياح والشمس والمواد المحترقة الوقود.

الطاقة الكهربائية أو الكهرباء هي نتيجة تحريك جزيئات صغيرة تسمى الإلكترونات ، والتي تحملها الأسلاك.

جميع الأجهزة الإلكترونية والأضواء التي نشغلها في منازلنا تعمل بالكهرباء. يتم إنتاج الكهرباء في محطات توليد الكهرباء وتصل إلى منازلنا عن طريق الكابلات الكهربائية.

توزع الكابلات الكهربائية الطاقة المنتجة في المصانع.

ما هي مصادر الطاقة الكهربائية؟

في المحطات ، يتم إنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة المولدات التي يتم تنشيطها من حركة التوربينات. يمكن أن تحدث حركة التوربينات بشكل أساسي بطريقتين:

• الطاقة الميكانيكية: عندما يتم تحريك التوربينات بقوة الماء والرياح ، كما هو الحال في محطات الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح.
• الطاقة الكيميائية: عندما يتم تحريك التوربينات بالبخار من الوقود المحترق ، كما في حالة محطات الطاقة الحرارية والنووية.

بعض الأمثلة على الوقود المستخدم في محطات الطاقة الحرارية هي: الفحم والنفط والغاز الطبيعي والكتلة الحيوية. تستخدم محطات الطاقة النووية عناصر مشعة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم.

الطاقة الميكانيكية

تشير الطاقة الميكانيكية إلى قدرة الجسم على التحرك. الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة.

• الطاقة الحركية: هي الطاقة المرتبطة بحركة الجسم ، وهي موجودة كلما اكتسبت السرعة ؛
• الطاقة الكامنة: هي طاقة الجسم التي تكون في وضع يمكنها من الحركة. إنها طاقة يمكن أن تتحول إلى حركية.

مثال على الطاقة الكامنة هو كرة معدنية متصلة بالبندول. عندما نرفع الكرة بيدنا ، فإنها تكتسب طاقة كامنة ، لأنها ستدخل في الحركة عندما نطلقها.

تمتلك الكرة المعلقة من بندول طاقة كامنة عندما تكون ثابتة وطاقة حركية عندما تكون في حالة حركة.

ما هي مصادر الطاقة الميكانيكية؟

توجد الطاقة الميكانيكية في أي جسم متحرك أو في وضع يمكنها من خلاله توليد الحركة ، أي القيام بعمل.

يمكننا أن نجد أمثلة على الطاقة الميكانيكية في حياتنا اليومية ، مثل الرياح ، أو كرة تُلقى في الهواء ، أو شخص يركض ، أو سيارة تتحرك.

تعد طاقة الماء من أكثر مصادر الطاقة الميكانيكية استخدامًا لإنتاج أنواع أخرى من الطاقة ، مثل الكهرباء.

في محطة الطاقة الكهرومائية ، تُستخدم قوة شلال كبير لتحريك التوربينات ، التي تدفع المولدات وتحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

تعلم المزيد عن الطاقة الميكانيكية.

طاقة حرارية

الطاقة الحرارية هي الطاقة الداخلية لجسم أو مادة وهي نتيجة اهتزاز ذراتها وجزيئاتها.

يتم الحصول على الطاقة الحرارية من الحرارة: كلما زادت حرارة المادة ، زادت سرعة حركة الجزيئات وزادت الطاقة الحرارية.

يمكننا التفكير في عدة أمثلة للطاقة الحرارية في حياتنا اليومية ، مثل السخانات التي نستخدمها في البرد ، والفرن حيث نخبز كعكة وكوب من الشوكولاتة الساخنة.

لصنع الشوكولاتة الساخنة ، على سبيل المثال ، نضع الحليب البارد في إبريق الحليب ونشغل الموقد. يسخن اللهب الحليب ويثير جزيئاته مما يؤدي إلى زيادة الطاقة الحرارية.

يكتسب الطعام الذي يتم تسخينه على الموقد طاقة حرارية.

ما هي مصادر الطاقة الحرارية؟

يمكن الحصول على الطاقة الحرارية من حرق بعض الوقود مثل الغاز أو الزيت أو الخشب ويمكن الحصول عليها أيضًا من أشعة الشمس والحرارة الناتجة داخل الأرض.

تستخدم الطاقة الحرارية في بعض المحطات لإنتاج أنواع أخرى من الطاقة ، مثل الطاقة الكهربائية والميكانيكية ، أو يمكن استخدامها مباشرة كطاقة حرارية في أنظمة التدفئة.

تعلم المزيد عن طاقة حرارية.

الطاقة النووية

الطاقة النووية هي الطاقة الموجودة في نواة الذرة والتي يتم إطلاقها عندما تنشطر النواة أو تنكسر.

الذرات هي جزيئات تشكل جميع الكائنات الموجودة في الطبيعة (بما في ذلك أجسامنا). تتكون من البروتونات والإلكترونات والنيوترونات ونواة مصدر الطاقة.

تُستخدم الطاقة النووية في إنتاج الكهرباء في عدة دول حول العالم ، لكنها تُستخدم أيضًا لأغراض عسكرية في إنتاج القنابل الذرية.

محطة إنتاج الطاقة النووية.

ما هي مصادر الطاقة النووية؟

المصدر الرئيسي للطاقة النووية هو اليورانيوم ، وهو عنصر مشع موجود في الصخور. يتم الحصول على هذا العنصر من الطبيعة وتحويله إلى كريات سيتم استخدامها في المفاعلات النووية.

تتم عملية إنتاج الطاقة على النحو التالي:

• نواة اليورانيوم تكسر بفعل النيوترونات التي تتجه نحوها.
• مع تمزق النواة تتشكل ذرتان من اليورانيوم ؛
• عندما تنكسر النواة ، يتم إطلاق طاقة ونيوترونات جديدة ؛
• تتجه هذه النيوترونات نحو نوى يورانيوم أخرى ، مما يؤدي إلى تكسرها ، وبدء تفاعل متسلسل.

تعلم المزيد عن الطاقة النووية.

الطاقة الكيميائية

الطاقة الكيميائية هي طاقة كامنة ويتم تخزينها في روابط العناصر الكيميائية. عندما يحدث تفاعل كيميائي ، يتم إطلاق هذه الطاقة.

ينتج التفاعل الكيميائي عادةً حرارة وعندما يحدث ذلك ، تتحول المادة الأم إلى مادة جديدة تمامًا. الاحتراق هو أحد الأمثلة الرئيسية لتفاعل الطاقة الكيميائية.

يمتلك الخشب طاقة كيميائية تنطلق مع الاحتراق.

ما هي مصادر الطاقة الكيميائية؟

توجد الطاقة الكيميائية في العناصر التي تنتج الطاقة عند حرقها ، مثل الفحم والكتلة الحيوية والخشب والنفط.

تتشكل هذه العناصر بواسطة روابط كيميائية ، وعندما تحترق فإنها تطلق طاقة وتعاد تنظيم ذراتها ، مكونة مادة كيميائية جديدة.

لنلقِ نظرة على تفاعل احتراق الهيدروجين (H₂) ، والذي يحدث مع نصف جزيء أكسجين (½ O₂):

ح₂ + ½ ملف₂ → H.₂ا

عندما يتفاعل جزيء الهيدروجين مع نصف جزيء من الأكسجين ، يحدث تفاعل يتم فيه إطلاق الطاقة ويكون ناتجه عبارة عن جزيء ماء.

مثال آخر هو احتراق الفحم (C) الذي يتفاعل بالتلامس مع الأكسجين (O₂):

C + O₂ → كو₂

تفاعل جزيء الكربون مع جزيء الأكسجين ، مما أدى إلى تغيير الروابط الكيميائية وتشكيل جزيء ثاني أكسيد الكربون (CO).₂). في هذه العملية ، هناك أيضًا إطلاق للطاقة.

تعلم المزيد عن الطاقة الكيميائية.

مصادر الطاقة: ما هي الطاقة المتجددة وغير المتجددة؟

مصادر الطاقة هي المواد الخام المستخدمة لإنتاج الطاقة. تستخدم الطاقة لتشغيل الآلات ووسائل النقل والأجهزة الإلكترونية.

يمكن أن يكون لإنتاج الطاقة تأثيرات كبيرة على الموارد الطبيعية للكوكب واستدامته. في هذا الصدد ، يمكن تصنيف مصادر الطاقة على أنها متجددة وغير متجددة.

مصادر الطاقة المتجددة

الطاقات المتجددة هي مصادر الطاقة التي لا تنضب مع الاستخدام ، مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. بغض النظر عن مقدار استخدام هذه الموارد لإنتاج الطاقة ، فإن توافرها في الطبيعة لم يتضاءل.

المصادر الرئيسية للطاقة المتجددة هي:

• ماء: قوة حركة الماء تدير التوربينات وتنشط المولدات التي تنتج الطاقة ؛
• ريح: قوة الرياح تدير طواحين الهواء أو دواليب الهواء وتنشط توربينات الرياح التي تنتج الطاقة ؛
• الحرارة الأرضية: يستخدم البخار والماء الساخن من الحرارة داخل الأرض لتشغيل التوربينات وإنتاج الطاقة. يتم الحصول على مصدر الطاقة هذا من حفر الخزانات العميقة ؛
• شمسي: الألواح الشمسية تلتقط الطاقة من الحرارة وأشعة الشمس ، والتي تمر عبر العاكس وتتحول إلى طاقة كهربائية ؛
• الكتلة الحيوية: هي الطاقة التي يتم الحصول عليها من حرق المواد العضوية من أصل حيواني أو نباتي. يمكن الحصول على الكتلة الحيوية من تحلل نفايات الأغذية والنباتات ، وروث الحيوانات والقمامة ؛
• المحيطات: هي الطاقة التي يتم الحصول عليها من حركة المد والجزر (موجة المد) أو أمواج البحر (على الدوافع). تحرك حركة الماء المولدات الكهربائية التي تكون شبه مغمورة في البحر وتخزن الطاقة.

تعلم المزيد عن طاقة متجددة.

مصادر الطاقة غير المتجددة

مصادر الطاقة غير المتجددة هي تلك التي يمكن استنفادها مع الاستخدام ، حيث لا تستطيع الطبيعة تجديدها بنفس السرعة التي يتم استخدامها بها.

هذه المصادر من أصل عضوي ، نباتي وحيواني ، وتتكون من الطبيعة في عمليات بطيئة يمكن أن تستمر حتى ملايين السنين.

مصادر الطاقة الرئيسية غير المتجددة هي:

• الفحم المعدني: الفحم هو وقود أحفوري يتم الحصول عليه عن طريق التعدين ويستخدم لإنتاج الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية. كما أنها تستخدم كطاقة حرارية للعمليات الصناعية ؛
• البترول: النفط هو وقود أحفوري يتم الحصول عليه من الحفر في قاع المحيط. يتم استخدامه لإنتاج الكهرباء وكذلك في وقود السيارات ؛
• غاز طبيعي: الغاز الطبيعي هو أيضًا وقود أحفوري ويوجد بشكل عام بالقرب من النفط. كما يستخدم الغاز الطبيعي كوقود وتوليد الكهرباء.
• الوقود النووي: يتم الحصول على الطاقة النووية بشكل أساسي من اليورانيوم ، وهو مادة متوفرة بكميات محدودة في الطبيعة. بالإضافة إلى كون الوقود النووي غير متجدد ، فهو خطير بسبب نشاطه الإشعاعي.

تعلم المزيد عن الطاقات غير المتجددة.

ما هي مصادر الطاقة الرئيسية في البرازيل؟

وفقًا لبيانات عام 2016 من وزارة المناجم والطاقة ، تعد البرازيل واحدة من البلدان الأكثر استخدامًا للطاقة من مصادر متجددة ، فهي تمثل 42.9٪ من مصفوفة طاقتها.

بالنظر إلى العالم بأسره ، تبلغ نسبة الطاقة المتجددة 13.7٪ فقط ، وهو ما يمثل ميزة من حيث الاستدامة للبلاد. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تنوع في مصادر الطاقة ، تحقق من ذلك.

تمثل الطاقات المتجددة 42.9٪ من مصفوفة الطاقة البرازيلية

• الكتلة الحيوية لقصب السكر: 17٪
• المكونات الهيدروليكية: 12٪
• الحطب والفحم: 8٪
• التبييض ومصادر الطاقة المتجددة الأخرى: 5.9٪

إيتايبو هو أكبر مصنع للطاقة الكهرومائية في البرازيل وثاني أكبر مصنع في العالم.

تمثل الطاقات غير المتجددة 57.1٪ من مصفوفة الطاقة البرازيلية

• النفط ومشتقاته: 36.4٪
• الغاز الطبيعي: 13٪
• الفحم: 5.7٪
• اليورانيوم: 1.4٪
• مصادر الطاقة غير المتجددة الأخرى: 0.6٪

منصة استخراج النفط في أنجرا دوس ريس ، ريو دي جانيرو.

يتم تحويل مصادر الطاقة الأولية إلى طاقة ثانوية

مصادر الطاقة الأولية هي تلك التي تأتي مباشرة من الطبيعة وتتحول إلى طاقات ثانوية ليستخدمها الإنسان. بعض مصادر الطاقة الأولية هي: الماء والشمس والرياح والوقود الأحفوري وقصب السكر واليورانيوم.

يتم التقاط هذه الطاقات في مراكز التحويل ، مثل محطات الطاقة والمصافي ، ويتم تحويلها إلى طاقات ثانوية. بعض الأمثلة على الطاقة الثانوية هي: الكهرباء والغاز الحيوي والمنتجات البترولية والإيثانول والبنزين والفحم.

3 أمثلة على التأثيرات البيئية الناتجة عن إنتاج الطاقة

منذ الثورة الصناعية ، نما الطلب على الطاقة بمعدلات عالية جدًا. الطاقة مطلوبة لتشغيل الصناعات والنقل وتوليد الكهرباء في المنازل والزراعة وما إلى ذلك.

تؤدي هذه الحاجة الكبيرة لإنتاج الطاقة إلى تأثيرات بيئية كبيرة ، مثل تلوث الهواء والمحيطات وعدم توازن النظام البيئي. شاهد بعض التأثيرات البيئية الرئيسية لإنتاج الطاقة:

1. الوقود الأحفوري هو المسؤول الأكبر عن ظاهرة الاحتباس الحراري

حاليًا ، أكثر مصادر الطاقة استخدامًا في العالم هي الوقود الأحفوري. يمثل النفط والغاز الطبيعي والفحم معًا 81٪ من إجمالي إنتاج واستهلاك الطاقة في العالم.

يتكون الوقود الأحفوري من جميع المواد الحية (النباتات والحيوانات) التي تتحلل على مدى ملايين السنين. هذا يعني أن إنتاجك يحدث ببطء شديد.

تحتوي هذه الأنواع من الوقود على كمية كبيرة من الكربون في تركيبها ، كما أن التفاعل الكيميائي الذي يحدث أثناء احتراقها يطلق طاقة وغازات مثل ثاني أكسيد الكربون.

ما علاقة الوقود الأحفوري بالاحتباس الحراري؟

يؤدي حرق الوقود الأحفوري إلى إطلاق غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂) ، بخار الماء (H₂O) والميثان (CH₄) وأكسيد النيتروز (N₂س).

تتراكم هذه الغازات في الغلاف الجوي وتمنع أشعة الشمس من الانعكاس مرة أخرى في الغلاف الجوي. بعض الحرارة التي يجب أن تنعكس محاصرة على سطح الأرض ، مما يرفع درجة حرارتها.

يؤدي الاحترار العالمي إلى ذوبان القمم الجليدية القطبية وارتفاع مستوى سطح البحر ، وانقراض الأنواع واختلال التوازن في النظم البيئية.

يتسبب الاحتباس الحراري في ذوبان الأنهار الجليدية.

2. الوقود النووي مشع ومهدِّد للحياة

إن إنتاج الطاقة النووية هو هدف الكثير من الانتقادات بسبب المخاطر التي ينطوي عليها استخدام المواد المشعة. أكبر تأثيرات هذا النوع من الطاقة هي:

خطر التلوث بالمخلفات

تشكل العناصر المستخدمة في إنتاج الطاقة النووية ، مثل اليورانيوم والبلوتونيوم ، خطرًا كبيرًا على الحياة ، لأنها عالية النشاط الإشعاعي.

لإنتاج الطاقة النووية ، يتم استخدام كريات ثاني أكسيد اليورانيوم ، والتي تظل سامة لآلاف السنين ويجب تخزينها في مستودعات الرصاص.

إذا لم يتم تخزين هذه المخلفات بشكل صحيح ، فإنها يمكن أن تلوث التربة والمياه ، مما يتسبب في اختلال التوازن في النظم البيئية وتشكيل مخاطر على جميع أشكال الحياة.

خطر التلوث في الحوادث

تتبع محطات الطاقة النووية بروتوكولات أمان صارمة ، ولكنها تشكل مخاطر تسرب وحوادث ، مثل تلك التي حدثت في تشيرنوبيل (1986) وفوكوشيما (2011).

يمكن للإشعاع المنبعث من هذه الحوادث أن يتسبب في وفيات وأمراض مثل السرطان وتشوه الأجنة والطفرات الجينية في الحشرات والنباتات والحيوانات والحروق.

تسخين مياه البحر

تستخدم محطات إنتاج الطاقة النووية مياه البحر لتبريد المفاعلات التي تحرك التوربينات وتصل إلى درجات حرارة عالية جدًا.

في هذه العملية ، يتم تسخين مياه البحر المستخدمة للتبريد وإعادتها إلى البحر وهي أكثر دفئًا بمقدار 60 درجة مئوية من درجة الحرارة المحيطة ، مما قد يؤثر على النظام البيئي البحري.

تدمير البناء بعد الحادث في تشيرنوبيل ، أوكرانيا.

3. الطاقة الكهرومائية متجددة لكنها تسبب تأثيرات بيئية

تستخدم محطات الطاقة الكهرومائية الطاقة الميكانيكية لقوة الماء لتحريك التوربينات ، ولكن لكي تصل المياه إلى القوة اللازمة ، يتم بناء السدود التي تسد المياه.

عندما يملأ السد ، تفتح السدود وتنخفض المياه بضغط كبير ، وتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء.

على الرغم من كونها قابلة للتجديد ، لبناء سد فمن الضروري إغراق مساحة كبيرة جدًا ، مما يتسبب في آثار بيئية كبيرة ، مثل انقراض الأنواع وتغيير النظم البيئية.

بالإضافة إلى ذلك ، لأنهم يستخدمون مساحات كبيرة جدًا ، فإن بناء محطات الطاقة الكهرومائية عادة إزالة المجتمعات الواقعة على ضفاف الأنهار ، الذين يضطرون إلى ترك منازلهم والبدء من جديد في مجتمعات أخرى المواقع.

سد محطة توليد الكهرباء في إيتايبو.

تعرف أكثر على: الوقود الحفري و الاحتباس الحراري وتأثيرات الاحتباس الحراري.