مصادر الطاقة : انواعها واستخدامتها

يتطلب كل شئ فى حياتنا تقريباً الطاقة , فهي ضرورية لعمليات الحياة . عبر التاريخ نما استهلاك الطاقة بشكل مطرد , كانت متطلبات الانسان البدائي من الطاقة متواضعة وقليلة , وكان معظمها طعام ووقود لطهي الطعام والتدفئة . في الوقت الحالي يستهلك البشر ما يصل الي 110 ضعف ما كان يستهلكة البشر الاوائل .

ما هو مصدر الطاقة : هو اي شئ يمكن أن ينتج حرارة او يحرك الاشياء او ينتج كهرباء وغيرها , وتسمي المادة التي تخزن الطاقة بالوقود .

معظم الطاقة التي نستخدمها اليوم تأتي فى الاساس من الوقود الاحفوري ( النفط , الغاز , الفحم ) , لكن هذا النوع من مصادر الطاقة غير متجدد , ويحتاج الي فترات زمنية طويلة جداً ليتشكل من جديد , بالاضافة الي اثارة الضارة علي البيئة والمناخ .

المصادر الرئيسية للطاقة

كل ما تراه من اشكال متنوعة من الطاقة حولك هو ناتج بصورة مباشرة او غير مباشرة من احد المصادر التالية :

الاندماج النووي فى الشمس ( الطاقة الشمسية ) .
الجاذبية المتولدة من الارض والقمر .
تفاعلات الانشطار النووي .
الطاقة في باطن الارض .
الطاقة المخزنة فى الروابط الكيميائية .

اما من حيث التجدد يمكن تقسيم مصادر الطاقة الي طاقة متجددة واخري غير متجددة :

مصادر الطاقة غير المتجددة

يبدأ اصل الوقود الاحفوري وطاقة الكتلة الحيوية بشكل عام بعملية البناء الضوئي . وهو اهم تفاعل كيميائي بالنسبة للمخلوقات جميعها . بدون هذا التفاعل لن يكون هناك وجود , البناء الضوئي ( التمثيل الغذائي ) هو التفاعل الذي يجمع الماء من التربة وثاني اكسيد الكربون من الهواء وضوء الشمس من الشمس لتكوين جزيئات عضوية تشكل النباتات والأكسجين الضروري للتنفس .

يمكن ان تسير هذه العملية في الاتجاه المعاكس لانتاج الطاقة , فعلي سبيل المثال عند اضافة الاكسجين بصورة مباشرة عن طريق الاحتراق , يتم انتاج طاقة , ويعود الماء وثاني اكسيد الكربون الي الارض او الغلاف الجوي .

البترول

حتي يتم انتاج وقود احفوري , يجب دفن المادة العضوية بسرعة فى الارض حتي لا تتأكسد , ثم تحدث سلسلة من التفاعلات الكيميائية البطيئة التي تحول الجزيئات العضوية الي هيدروكربونات ( النفط , الغاز الطبيعي ) .

الهيروكربونات : هي عبارة عن جزيئات عضوية معقدة تتكون من سلاسل من الهيدروجين والكربون .

#	الرمز	المركب	الاستخدام
1	CH₄	ميثان	غاز طبيعي
2	C₂H₆	ايثان	غاز طبيعي
3	C₃H₈	بروبان	غاز طبيعي
4	C₄H₁₀	بيوتان	غاز طبيعي
5	C₅H₁₂	بنتان	جازولين
6	C₆H₁₄	هكسان	جازولين
7	C₇H₁₆	هيبتان	جازولين
8	C₈H₁₈	أوكتان	جازولين
9	C₉H₂₀	نونين	جازولين
10	اشكال اخري	اشكال اخري	زيوت تشحيم - بلاستيك - الاسفلت

الفحم

يأتي الفحم من بقايا النباتات التي ماتت منذ مئات ملايين السنين , وهو يحتوي علي أعلي نسبة من الكربون بيع جميع انواع الوقود الاحفوري الاخري .

الطاقة النووية

تنتج هذه الطاقة نتيجة اما اندماج نوي الذرات او الانقسام ( الانشطار ) , وتنتج محطات الطاقة النووية الكهرباء من خلال الانشطار النووي . وتعتبر الخامات مثل اليورانيوم المستخدم في انتاج الطاقة موجود بكميات محدودة .

مصادر الطاقة المتجددة

الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هو الاشعاع الكهرومغناطيسي القادم من الشمس . يمكن ان يستخدمة مباشرة للتدفئة او توليد الكهرباء واستخدامات اخري . وهو مصدر غير محدود تقريباً وغير ملوث الي حدث كبير .

طاقة الرياح

يتم الاستفادة من حركة الهواء والتي تشكل الرياح فى توليد الطاقة , حركة الرياح فى الاساس ناتجة عن الشمس ودوران الارض , تجعل طاقة الرياح التوربينات تدور وتخلق طاقة ميكانيكية , ثم تقوم المولدات بتحويل هذه الطاقة الي طاقة كهربائية , ويتم تركيب هذه التوربينات فى البر وعلي الشواطئ وحتي داخل البحار . تعتبر الصين ايضاً اكبر دولة فى العالم فى انتاج الطاقة من الرياح , حيث بلغ مجموع انتاجها ما يقرب من 288 جيجاوات فى نهاية عام 2020 .

طاقة الكهرومائية

تعد الطاقة الكهرومائة اكبر مصادر الطاقة المتجددة استخداماً فى العالم . تعتمد الطاقة الكهرومائية علي الماء , عندما تندفع المياة فى الانهار او تسقط من نقطة عالية كالشلالات , يمكن استغلال قوة هذه المياة وتحويلها الي كهرباء عن طريق توربينات بمولدات خاصة . علي المستوي الدولي لا يتم الاعتراف بالمحطات الكهرمائية الكبيرة او السدود الضخمة علي انها طاقة متجددة , وذلك بسبب اثارها السلبية علي البيئة والحيونات والبشر الذين يعتمدون علي الانهار . وما زالت الصين تهيمن فى هذا المجال حيث انها تمتلك ثلاثة من اكبر عشرة محطات للطاقة الكهرومائية فى العالم .

طاقة الكتلة الحيوية

الكتلة الحيوية هي مادة عضوية تأتي من النباتات والحيوانات والتي تحتوي علي طاقة مخزنة , وتشمل المحاصيل ونفايات الاخشاب والاشجار . وعندما يتم حرقها , يتم اطلاق الطاقة الكيميائية علي شكل حرارة ويمكن ان تولد الكهرباء باستخدام التوربينات البخارية . وتأتي في مقدمة الدول المنتجة لهذا النوع من الطاقة الولايات المتحدة الامريكية تليها البرازيل .

الطاقة الحرارية الارضية

وهي الحرارة المحتجزة تحت القشرة الأرضية , في بعض الاحيان تتسرب كميات كبيرة من هذه الحرارة بشكل طبيعي , وهو ما يؤدي الي احداث معروفة مثل الانفجارات البركانية والسخانات الارضية . ويمكن التقاط هذه الحرارة واستخدامها لانتاج الطاقة الحرارية الأرضية باستخدام البخار الذي يأتي من ضخ المياة الساخنة تحت السطح , وتأتي الولايات المتحدة فى مقدمة الدول المنتجة للطاقة الحرارية للأرضية تليها اندونسيا .

المحيطات

تنتج المحيطات والبحار طاقة الميكانيكية الناتجة عن المد والجزر وتستخدم لتوليد الطاقة , وهذه الطاقة ناتجة ناتجة عن دوران الارض وجاذبية القمر . بالاضافة الي انتاج الطاقة من حركة الامواج .

الهيدروجين

عند فصل الهيدروجين عن عنصر اخر يمكن استخدامة لانتاج الوقود والكهرباء , واكثرها ثباتاً وانشاراً هو فصل الهيدروجين عن الاكسجين في جزيئات الماء .