تعريف الطاقة الكهربائية في الأساس الطاقة الكهربائية هي القدرة على القيام بأي عمل، ولهذه الطاقة أشكال عديدة ومتعددة نستخدمها في حياتنا اليومية، وأهم هذه الأشكال هي الطاقة الكهربائية، وهي ما تسمى كذلك. الطاقة التي يمكن استخدامها دون مشاكل.
كهرباء
Contents
- ويمكن تحويل هذه الطاقة إلى أشكال عديدة من الطاقة، ولكن من الصعب جداً تخزينها بكميات كبيرة، كما أن استخدامات الكهرباء ومجالاتها تغيرت كثيراً.
- تُستخدم هذه الطاقة لتشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية وأيضًا لتدفئة المنزل ووسائل النقل.
- تُستخدم الطاقة أيضًا في العمليات الصناعية، وكذلك في العديد من المباني السكنية والعديد من التطبيقات الصعبة.
- ونجد أن الطاقة الكهربائية تمثل ما يقارب 12 بالمائة من إجمالي أنواع الطاقة المختلفة المستخدمة كمولدات أولية للطاقة على مستوى العالم.
- يتم التعبير عن الطاقة الكهربائية على أنها الطاقة المخزنة في المواد الصلبة، وتحديداً المواد الصلبة المشحونة في الذرة التي تخلق مجالاً كهربائياً يساعد على إحاطة الذرة.
أنظر أيضا: قانون الطاقة الكهربائية الكامنة
كيف يتم توليد الطاقة الكهربائية؟
- ومن هنا تتولد قوة كهربائية بين كل من الجزيئات والجسيمات المشحونة، والتي تحدث ضمن ما يسمى بالمجال الكهربائي.
- لذلك يمكنك القول أن القوة الناتجة عن المجال الكهربائي تجعل الجسيمات المشحونة تتحرك، أي أنها تقوم بالكثير من العمل.
- وفي هذه المرحلة تجدر الإشارة إلى أن الطاقة الكهربائية هي مصدر طاقة ثانوي وبالتالي لا يمكن استخراجها من الأرض وكذلك من الفحم على سبيل المثال.
- وبدلا من ذلك، يتم الحصول على الطاقة الكهربائية من مصادر طاقة أولية متعددة، مثل الفحم والغاز الطبيعي والتفاعلات النووية، والطاقات الأولية الأخرى مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
تخزين الطاقة الكهربائية
- ينتج تيار العديد من الأجهزة الإلكترونية ما يعرف بالتيار الكهربائي، حيث تتدفق الإلكترونيات عبر مجالات كهربائية أخرى نتيجة تأثيرها.
- بالإضافة إلى عمل بعض المجالات المغناطيسية المرتبطة ببعضها البعض، مما يجعل من الممكن توليد طاقة كهربائية تعمل كمحرك للشاحنات.
- ولذلك أصبح من الممكن العمل على تخزين هذه الطاقة من خلال استخدام العديد من المكثفات والبطاريات لتحقيق الاستخدام الأمثل لهذه الطاقة في العديد من التطبيقات.
- يمكننا أيضًا العمل على توصيل الكهرباء من خلال التلفريك.
- هذه الأسلاك المضغوطة مصنوعة من موصلات كهربائية جيدة جدًا، مثل المعدن.
- نجد أن نظام نقل الطاقة الكهربائية يشار إليه عادة باسم غير معروف للكثير من الناس وهو اسم شبكة الكهرباء.
تطبيقات الطاقة الكهربائية
- ويعتبر التيار الكهربائي الذي نستخدمه لتشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية مثالاً حياً على هذا الاستخدام للطاقة الكهربائية وإمكانية تحويلها أيضاً إلى طاقة حرارية.
- حيث يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية أو يمكن تحويلها إلى طاقة ضوئية أو طاقة ميكانيكية ويمكن تحويل أنواع أخرى مختلفة من الطاقة إليها.
- كما أننا نرى أن البطاريات هي أهم وأفضل مصدر لكميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، لذلك لا شك أنها مصدر لا غنى عنه.
- ومع ذلك، فإن التيار الكهربائي الذي تولده البطاريات هو تيار للعديد من الأيونات المعدنية المستخدمة في البطاريات بدلاً من الأجهزة الإلكترونية.
- ومن المهم أن نقول أن الطاقة الكهربائية تلعب دورا هاما وأساسيا في أجسام الكائنات الحية.
- ويعتقد أن وجود الطاقة الكهربائية والتيار في الجسم هو الأساس لجميع الاستجابات العصبية المختلفة وحركات العضلات.
- يؤدي ذلك إلى تركيز أيونات الهيدروجين أو الإلكترونات أو الأيونات الأخرى على جانب واحد من أغشية الأعصاب.
- وهذا بمثابة عامل جذب ويمكن أن يسبب أيضًا تنافرًا، وبالتالي فإن الانقباضات والاسترخاء تمثل هذه الاستجابات العصبية.
آلية توليد الكهرباء
- اكتشف العالم البريطاني مايكل فاراداي طريقة لتوليد الكهرباء في الربع الأول من القرن الرابع عشر.
- ويتم ذلك عن طريق إدخال حلقة أو قرص من معدن مماثل، مثل النحاس، لأن النحاس موصل جيد للكهرباء في أي مجال مغناطيسي.
- يجب أن يكون هذا المجال المغناطيسي نتيجة للعديد من الأقطاب المغناطيسية التي تخلق مجالًا كهربائيًا يطلق الأيونات السالبة وكذلك الإلكترونات.
- ويحدث هذا تحت تأثير تجاذب وتنافر كهربائي قوي جداً، مما يؤدي إلى تكوين مجال كهربائي دقيق.
- نجد أن الإلكترونات تنجذب إلى الأيونات والبروتونات الموجبة الشحنة وتتنافر مع الإلكترونات والأيونات عالية الشحنة.
كيف يتم استخراج الطاقة من محطات توليد الكهرباء؟
- يتم توليد الكهرباء من محطات توليد الطاقة التي يمكنها استخدام العديد من مصادر الوقود، مثل الفحم والنفط والغاز.
- نوع آخر من الوقود المستخدم هو الطاقة النووية لتوليد الحرارة التي نحتاجها لتسخين الماء حتى يصل إلى درجة الغليان.
- وهذا يسمح بتوليد البخار تحت ضغط عالٍ، والذي يمكن استخدامه لتشغيل التوربينات البخارية.
- ويرتبط التوربين بالمولد الكهربائي الذي يمكن دفعه بالطاقة وخاصة الطاقة الكهرومغناطيسية لإنتاج الكهرباء وربطها بالشبكة من خلال عمليات نقل متعددة.
- تشترك محطات الطاقة أيضًا في العديد من المكونات الأساسية التي تعتبر مهمة جدًا في عملية توليد الكهرباء.
الأجزاء الأساسية لمحطات الطاقة
- وحدة الغليان تقوم وحدة الغليان بتسخين الماء إلى درجة الغليان ومن ثم تحويله إلى بخار تحت ضغط مرتفع باستخدام مصادر الطاقة المختلفة.
- أمثلة على مصادر الطاقة التي تستخدم الفحم والنفط والغاز والغازات الناتجة عن احتراق الكتلة الحيوية وحرق معالجة النفايات.
- وتتنوع هذه المصادر من حيث إحداث أضرار بيئية من خلال الانبعاثات المختلفة للعديد من الغازات، مثل ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى العديد من الغازات السامة.
- مولد كهربائي وتوربين يستخدم هذا المولد البخار، وخاصة البخار المسخن في وحدة الطهي.
- وهذا البخار هو المسؤول عن تحريك وتدوير ريش التوربينات المتلامسة مع ملف النجار في المجال الكهربائي.
- كل هذا يؤدي إلى عملية دوران داخل المجال المغناطيسي، والتي تولد في الوقت نفسه طاقة كهربائية.
- مياه التبريد عند استخدام البخار ونقله إلى التوربين، يجب تبريده وتكثيفه.
- ويتم ذلك من خلال جعل عملية التبريد تعتمد على المياه التي يمكن ضخها عبر بحيرة أو نهر قريب، أو من خلال استخدام تقنية خاصة جدًا وهي أبراج التبريد.
أنظر أيضا: قانون الطاقة الكهربائية الكامنة
مصادر توليد الكهرباء
- ونلاحظ أن هناك العديد من المصادر التي تنتج الطاقة الكهربائية، والتي سنذكرها بالتفصيل فيما يلي:
1- مصادر الحرارة
- تستخدم معظم محطات الطاقة الوقود لتسخين المياه اللازمة لإنتاج البخار وإكمال دورة توليد الطاقة، دورة رانكين.
- ينطبق القانون الثاني للديناميكا الحرارية على جميع محطات توليد الطاقة.
- وهذا يعني أن محطات الطاقة لا تستطيع تحويل طاقتها الحرارية إلى كهرباء بمعدل مرتفع، والدليل على ذلك المصادر الحرارية المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية.
2- الوقود الأحفوري
- تحرق محطات الطاقة المسؤولة عن توليد الكهرباء العديد من أنواع الوقود الأحفوري، مثل النفط والفحم، لتوليد بخار الماء اللازم لتشغيل محطة توليد الكهرباء.
- إذا تحدثنا عن محطات الوقود لتوليد الكهرباء، حيث تقوم هذه الغازات بتشغيل التوربينات، فإن الشفرات تتحرك وتدور في نفس الوقت.
- وإذا تحدثنا عن محطات توليد الطاقة التي لها وظيفة مشتركة، نلاحظ أنها تستخدم ما يسمى بمولد البخار لزيادة إنتاج الكهرباء.
- ولا شك أنه في عام ألفين وسبعة عشر في إحدى الجامعات أنتج العالم ما يقرب من أربعة وستين وخمسة بالمائة من احتياجات العالم من الكهرباء من الوقود الأحفوري.
3- الوقود النووي
- تجدر الإشارة إلى أن هناك الكثير من التشابه بين عملية توليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة التي تستخدم الوقود الأحفوري.
- ومع ذلك، تعتمد محطات الوقود النووي على الحرارة الناتجة عن هذا النشاط النووي بدلاً من حرق الكثير من الوقود الأحفوري لإنتاج بخار الماء.
- كما تتميز هذه المحطات بانخفاض مستويات الانبعاثات الصادرة عن هذه المحطات، والتي يمكن أن تضر بالبيئة وتتسبب في تلوث الهواء.
- ولا تحتاج محطات الطاقة النووية هذه إلى الكثير من الوقود، على عكس محطات الطاقة الأخرى المعروفة بمحطات الطاقة التقليدية.
4- الموارد المتجددة
- عندما نتحدث عن محطات توليد الطاقة ذات المصادر المتجددة، نلاحظ أنها تتميز بالحصول على طاقتها من مصادر الطاقة المتجددة، والتي تعتبر طاقة لا تنضب.
- مصادر الطاقة المتجددة لا تتوفر في كل وقت وفي كل مكان، لذا تتوقف المصانع عن الإنتاج ولا تصبح مستعدة للاعتماد عليها على نطاق واسع.
أمثلة على مصادر الطاقة المتجددة
1- الطاقة المائية
- يتم توليد الطاقة الكهرومائية عن طريق تخزين كميات كبيرة من المياه في السدود والسماح أيضًا بتدفق هذه المياه عبر البوابات ومن ثم عبر ما يسمى بالتوربينات المائية.
- ولتوليد كميات هائلة من الكهرباء التي تعتبر كهرباء خضراء، يمكن أيضًا تسخير الأنهار المتدفقة لإنتاج كميات كبيرة من الطاقة الكهرومائية.
- ويتم تحديد هذه العملية من خلال استكشاف وإيجاد المواقع المناسبة لبناء السد وإنشاء محطة للطاقة الكهرومائية.
- نحن نؤمن بأن الطاقة الكهرومائية هي مورد متجدد ومهم في حياة الإنسان.
أنظر أيضا: مصادر وأنواع الطاقة الكهربائية
في نهاية هذا المقال عن تعريف الطاقة الكهربائية باختصار قمنا بتوضيح وعرض جميع الأسئلة المتعلقة بموضوع الطاقة الكهربائية، ونأمل أن نكون بهذه الطريقة قد غطينا جميع مواضيع المقال المهم الذي يعمل. للاستفادة الممتازة ومعرفة مصادر الطائفة.
