أسباب تسرب المياه من الثلاجة

مصادر توليد الطاقة الكهربائية

 مصادر الطاقة الكهربائية

عند دراسة التاريخ الإنساني فإنه من اللافت للنظر تميز القرون القليلة الأخيرة بالتقدم المذهل في مختلف العلوم الطبيعية وما نتج عنه من ابتكارات توظف هذا التقدم لخدمة الأغراض الإنسانية، وهو ما يطلق عليه التكنولوجيا" أو "التقنية" ويصعب إحصاء هذه الابتكارات إن لم يكن ذلك مستحيلا.

ولكن: لماذا تأخر ظهور مثل هذه الابتكارات إلى العقود الأخيرة فقط؟

إذا أمعنا التفكير ربما نتفق جميعا على أنه لم يكن ليتيسر ظهور هذه الاكتشافات مع وجود مشكلة كبيرة وهي عدم تواجد الطاقة في الوقت والمكان المناسبين. وعلى سبيل المثال كان الفحم مصدرا هاما للطاقة، ولكن مناجم الفحم قد تكون في أماكن نائية غير مأهولة بالسكان حيث لا حاجة للطاقة، مما يستدعي إما نقل الفحم إلى أماكن الحاجة أو إنشاء التجمعات السكانية بجوار هذه المناجم.


وبالمثل يمكن الحديث عن البترول والغاز الطبيعي. أما طاقة الشمس والرياح فبالإضافة إلى المشكلة السابقة فإنها تعاني من عدم
انتظام توافرها على مدار الوقت كله.

مشكلة أخرى كانت تعاني منها المجتمعات القديمة وهي أن الطاقة المتوافرة في مكان ما قد لا تكون في الصورة الملائمة للاستخدام المباشر. مثلا قد تتوافر الطاقة من الرياح في مكان ما والمطلوب في هذا المكان أحمال إنارة أو تسخين، ويستدعى ذلك عمليات تحويل قد تكون ممكنة في بعض الأحيان وغير ممكنة في أحيان أخرى. وظلت مشكلة كل العصور الماضية متمثلة في السؤال الآتي:

كيف يمكن توفير الطاقة حينما وأينما وكيفما تكون الحاجة إليها؟

تسبب عدم وجود إجابة مقنعة لهذا السؤال في تعويق الفكر الإنساني عن الانطلاق، حتى ظهرت الكهرباء وتبع ظهورها مجموعة من الاكتشافات التي يسرت تحويل كل أشكال الطاقة المعروفة (الميكانيكية- والحرارية- والضوئية.... إلخ) إلى الشكل الكهربائي
فأصبح ممكنا تحويل الطاقة المتوافرة في مكان ما إلى الصورة الكهربائية التي يمكن نقلها عبر الأسلاك لمسافات بعيدة في زمن غير محسوس إلى أماكن الحاجة حيث يتم تحويلها إلى الصورة المطلوبة والتي قد تكون ميكانيكية لتحريك الآلات، أو حرارية للتسخين أو
ضوئية للإنارة... إلخ.


وكل ذلك يتم بسهولة كبيرة. وكان ذلك إيذانا ببدء عصر جديد تحرر فيه العقل الإنساني من مشكلة كبيرة كانت تعوق انطلاقه فأبدع وابتكر ومازال يفعل.


ولهذا يمكن القول بكل موضوعية وحياد ان اكتشاف الكهرباء يعد أهم الاكتشافات الحديثة على الإطلاق وبدونها لم يكن ممكنا الوصول إلى أي من هذه الاكتشافات المتوالية.

ورغم أن سهولة نقل الطاقة من مكان إلى آخر تعد بمثابة فائدة عظيمة للشكل الكهربائي إلا أنها ليست الفائدة الوحيدة للكهرباء، وكلما تعمق الفرد في دراسة الكهرباء أمكنه الوقوف على كثير مما حققته للإنسان. وبجانب الإمكانات الهائلة للأجهزة والابتكارات المعتمدة على الطاقة الكهربائية في عملها، فإنها تتميز كذلك بأنها غير ملوثة للبيئة، حيث تعتبر الطاقة الكهربائية طاقة نظيفة.

ويعد الشكل الميكانيكي للطاقة أهم صور الطاقة التي يتم الحصول منها على الطاقة الكهربائية. فمن الناحية العملية يتم توليد القدر الأعظم من الطاقة الكهربائية المتاحة في العالم من خلال الشكل الميكانيكي المتوافر في الطبيعة بصورة مباشرة مثل المنحدرات المائية والرياح، أو يمكن الحصول عليها بطرق أصبحت ميسورة واقتصادية من أنواع مختلفة من الوقود.

وبالإضافة إلى المصادر الميكانيكية فهناك مصادر أخرى يتم الحصول منها على الطاقة الكهربائية دون المرور على الشكل الميكانيكي مثل طاقة الشمس عند استخدام الخلايا الشمسية (الفوتوفولتية) وكذلك الطاقة المختزنة في البطاريات في شكل كيميائي.


ورغم أهمية هذه المصادر الإضافية الأخرى إلا أنها ستظل مصادر ثانوية لإنتاج الطاقة الكهربائية وليس من المتوقع - على الأقل في المستقبل المنظور- أن تصبح لإحدى هذه المصادر أهمية رئيسة في إمداد احتياجات العالم من الكهرباء، وسيظل الاعتماد إلى أمد كبير على المصادر ذات الارتباط بالشكل الميكانيكي.

المصادر الرئيسة لتوليد الطاقة الكهربائية

المصادر التي يتم توليد الطاقة الكهربائية منها بوجه عام إلى نوعين رئيسين هما:

• المصادر الإحفوريةFossil Sources
• المصادر المتجددة Renewable Sources.

 وفيما يلي نعطي فكرة عن كل منهما.

المصادر الإحفوريةFossil Sources

تشمل المصادر الإحفورية الأنواع المختلفة من الوقود والتي يتم الحصول عليها بالحفر في باطن الأرض، مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي. ويتم الاعتماد على هذه الأنواع من الوقود منذ فترة طويلة ولذا تسمى أحيانا بالمصادر التقليديةConventional sources

وكما هو معروف فإن المصادر الإحفورية تعد مصادر غير متجددة أي معرضة للنفاد، لأن معدل استهلاكها مرتفع للغاية. ويرجع ذلك إلى استقرار تقنية إنتاج الطاقة الكهربائية منها عند مستوى مقبول من كل من الناحيتين الفنية والاقتصادية.

ويضاف إلى المصادر الإحفورية الوقود النووي مثل اليورانيوم. والمخزون العالمي منه يكفي لفترات طويلة مقبلة وذلك لأن قدرا ضئيلا منه ينتج كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، وتحتاج تقنية التوليد باستخدام الوقود النووي إلى جهد كبير للتغلب على أهم مشاكل هذا النوع وهو الأمان في تشغيل محطات التوليد التي تعمل به، وكذلك في كيفية التخلص من العوادم أو ما يسمى بالنفايات.


وبوجه عام فإنه يجرى استخلاص الطاقة من الوقود الأحفوري بإجراء بعض التفاعلات الكيميائية أو النووية حيث تنتج الطاقة الحرارية والتي يتم تحويلها إلى طاقة ميكانيكية باستخدام بعض الآلات الميكانيكية مثل آلة الاحتراق الداخلي أو التوربينات Turbine بأنواعها المختلفة والتي يتم ربطها ميكانيكيا بمولد كهربائي لإنتاج الطاقة الكهربائية.

كما يمكن الحصول على الطاقة الكهربائية مباشرة من الطاقة الحرارية الناتجة دون التحويل إلى طاقة ميكانيكية وذلك باستخدام
المولدات الجنيتوهيدروديناميكية MHD Magneto-Hydro-Dynamic حيث يتسبب هذا التحويل المباشر في ارتفاع كفاءة إنتاج الطاقة من المصادر الإحفورية، ومازالت تقنية التوليد بهذه الطريقة مكلفة مما قصرها حتى الآن على الدول الصناعية الكبرى.

وحتى هذه الآونة فإن المصادر الأحفورية هي المسؤولة عن إنتاج معظم الطاقة الكهربائية المولدة رغم العيوب التي تصاحبها مثل:

• معرضة للنضوب على المدى القريب.
• ينتج عن عمل محطات التوليد بالوقود الأحفوري عوادم ونفايات ملوثة للبيئة وضارة بالصحة على مستويات مختلفة تصل إلى أقصاها في حالة الوقود النووي.
• تحتاج إلى احتياطات أمن عالية داخل محطات التوليد وخارجها وبصفة خاصة عند استخدام الوقود النووي حيث تشتمل هذه المحطات على معدات تعمل عند درجات حرارة مرتفعة وضغوط عالية للغازات والأبخرة المستعملة مما يجعلها معرضة للانفجار.
• كذلك تحتوي على معدات تصدر صوتا عاليا يضر بالسمع إذا لم تستخدم وسائل الحماية اللازمة.
• التخلص من العوادم والنفايات تمثل مشكلة كبيرة وبصفة خاصة في محطات التوليد النووية.

المصادر المتجددة Renewable Sources

وتسمى أحيانا بالمصادر غير المستنزفة. وتشمل المصادر الطبيعية التي تتوافر فيها الطاقة بشكل يمكن استغلاله بصورة مباشرة دون الحاجة إلى إجراء عمليات أو تفاعلات. ومن أمثلة هذه المصادر: الشمس والرياح والمد والجزر وحرارة باطن الأرض.... وغيرها.

ويتميز إنتاج الطاقة الكهربائية باستخدام المصادر المتجددة بما يلي:

• عدم تعرضها للنضوب حيث ستظل متاحة ما دامت الحياة على وجه الأرض لذا فهي تعد مصادر غير محدودة وغير مستنزفة.
• تعد مصادر نظيفة حيث لا تسبب محطات التوليد باستخدامها تلوثا للبيئة لعدم الحاجة إلى إجراء عمليات حرق أو تفاعلات كيميائية بما ينتج عنها من عوادم ونفايات ضارة بالصحة والبيئة وتسبب مشاكل في وسيلة التخلص منها.
• آمنة حيث يمكن تشغيل محطات التوليد بأقل قدر ممكن من إجراءات التأمين لعدم احتواء معداتها على أجزاء قابلة للانفجار أو أجزاء ينتج عن عملها صوت عال يضر بحاسة السمع. كذلك لا خوف من أضرار الإشعاع الذري.

وفي مقابل هذه المزايا فهناك بعض العيوب في مصادر الطاقة المتجددة. وعلى سبيل المثال:

• عدم انتظام توافرها على مدار الوقت كله، مما يستدعي إضافة أجزاء من شأنها تخزين الطاقة في وقت تواجدها (أو انخفاض الطلب) في أوقات نقصها (أو زيادة الطلب).
• التكلفة العالية لمعداتها وبصفة خاصة إذا أضفنا إليها وحدات تخزين الطاقة ووحدات التحكم المعقدة والتي يجب استخدامها للحصول على خصائص مقبولة مثل ثبات الجهد والتردد والذي يمثل متطلبا هاما لمعدات استخدام الطاقة الكهربائية.
• انخفاض كفاءة معدات تحويل الطاقة.

وقد أدت هذه العيوب إلى تكثيف العمل في الأبحاث العلمية لتطوير تقنية توليد الطاقة الكهربائية من المصادر المتجددة حتى أمكن الوصول إلى تصميمات مقنعة إلى حد كبير، وبصفة خاصة فيما يتعلق بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح.