القائمة الرئيسية

الصفحات

آخر المواضيع

اكتساب فهم سريع وسهل لكيفية توليد الكهرباء. من أين نشأت ، ورحلتها مباشرة إلى منزلك لتجعل الحياة كما نعرفها تسير.


في اللحظة التي تقلب فيها المفتاح ، تبدأ الأشياء في الحدوث. تأتي الأضواء لتسمح لك بالرؤية. فتتولد الحرارة ، لذا يمكنك الطهي والتدفئة. وتبدأ مجموعة كاملة من العناصر الإلكترونية بالعمل! كما لو كان السحر ، تتدفق الطاقة إلى منزلك وفي حياتك. فما هي الخدعة؟


ماهي طرق توليد الكهرباء؟

دعنا نريك ، ببساطة ، من أين تأتي الكهرباء وكيف تصل إلى منزلك ، مهما كان مصدرها.


 ما هي الكهرباء؟

الجميع يستخدمه ، تقريبًا بدون تفكير ، لكن كم منا يستطيع تحديد ما هو؟


الكهرباء هي الطاقة التي تولدها حركات الإلكترونات (الشحنة السالبة) و البوزيترونات (الشحنة الموجبة) داخل المواد الموصلة.


جذب الأضداد. تجتمع الشحنات الموجبة والسالبة معًا ، مما ينتج نوعين من الطاقة: الكهرباء الساكنة (الناتجة عن الاحتكاك) والكهرباء الديناميكية (المعروفة باسم التيار).


من أين تأتي الكهرباء؟

رحلة الكهرباء إلى قابسك طويلة جدًا ، ولكنها تحدث بسرعة مذهلة. إنه ليس سحر. إنه ليس خيال علمي. إنها عملية تدريجية تفسر الكثير من الشكوك التي تظهر فيما يتعلق بقطاع الكهرباء:


التوليد: يتم إنتاج الكهرباء في محطات قادرة على سحب الطاقة الكهربائية من مصادر الطاقة الأولية. قد تكون هذه الطاقات الأولية متجددة (الرياح ، الطاقة الشمسية ، طاقة المد والجزر... إلخ) أو غير متجددة (الفحم ، الغاز الطبيعي ، النفط... إلخ). تبيع الشركات التي تمتلك (كليًا أو جزئيًا) محطات توليد الطاقة المختلفة الطاقة المولدة للشركات التي تزودها تجاريًا.


النقل: بمجرد معالجة الطاقة وتحويلها إلى كهرباء ، يتم إرسالها عبر الأسلاك العلوية أو الجوفية من المحطات إلى المحطات الفرعية. هناك ، تضمن المحولات الجهد الكهربائي الكافي. تميل المحطات الفرعية إلى أن تكون فوق الأرض بالقرب من محطات توليد الطاقة ، أو في ضواحي المدن ، على الرغم من أنها إذا لم تكن كبيرة جدًا ، فقد تكون أيضًا داخل المدينة الفعلية.


التوزيع: من المحطات الفرعية توزع الكهرباء على المنازل في المنطقة المجاورة. كمستهلك ، لا يمكنك اختيار موزع الكهرباء الخاص بك ؛ يتحدد حسب المكان الذي تعيش فيه. هذه الشركة مسؤولة عن ضمان وصول الكهرباء إلى منزلك بشكل صحيح ، وتهتم بالإصلاحات عند الحاجة. وهي أيضًا الشركة التي تمتلك عداد الكهرباء الخاص بك ، وترسل قراءات منه إلى مورد الطاقة التجاري الخاص بك.


أنواع محطات الكهرباء

كما قلنا سابقًا ، من أجل توليد الكهرباء ، نحتاج إلى إطلاق الطاقة الموجودة في المواد الأولية. كيف نفعل ذلك؟ يعتمد كليا على نوع محطة الكهرباء التي نتحدث عنها:


محطات الكهرباء الحرارية ذات الدورة التقليدية (الفحم وزيت الديزل والغاز الطبيعي): يتم تحرير الطاقة عن طريق حرق الفحم أو الغاز الطبيعي أو زيت الديزل. أثناء حرقها ، يتم استخدامها لتسخين خزان من الماء. يتحول هذا الماء إلى بخار يستخدم لتشغيل التوربينات. هذه الحركة هي التي تولد الكهرباء ، عن طريق المولد ، الذي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. أخيرًا ، يمر البخار عبر مكثف ، ويعود إلى ماء سائل ، ويبدأ الدورة من جديد.


محطات الكهرباء الحرارية ذات الدورة المركبة (الفحم وزيت الديزل والغاز الطبيعي): تعمل هذه المحطات بطريقة مشابهة جدًا لمحطات الدورة التقليدية. مثل هذه ، لديهم توربين مدفوع بالبخار من الماء الساخن. ومع ذلك ، فإن لديهم أيضًا توربينًا آخر ، مدفوعًا بهواء يسحب من الخارج ويتم تسخينه بنفس أنواع الوقود الأحفوري. تتمثل المزايا الرئيسية للدورة المركبة على محطات الدورة التقليدية في أنها أكثر كفاءة ومرونة (يمكن أن تعمل بكامل طاقتها أو "بنصف دواسة الوقود" حسب الحاجة) وأكثر صداقة للبيئة (تنتج انبعاثات أقل في الغلاف الجوي).


محطات الطاقة النووية: تُستخدم الحرارة المنبعثة من الانشطار النووي في المفاعل لتسخين كميات كبيرة من الماء عالي الضغط. ينتج البخار الناتج الكهرباء أثناء مروره عبر توربين متصل بمولد. يميل الوقود المستخدم إلى أن يكون اليورانيوم.


محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية: النظام مشابه للنظام السابق (يتم تسخين المياه لتكوين بخار يدفع التوربينات) ، ولكن في هذه الحالة ، نستخدم الحرارة الطبيعية داخل الكوكب من خلال خطوط الأنابيب الموجودة في باطن الأرض.


مصانع الكتلة الحيوية: في هذه الحالة ، يتم توليد الحرارة عن طريق حرق المواد العضوية ، سواء كانت مواد نباتية أو أي نوع من النفايات (منتجات النفايات الحيوانية ، الصناعية ، الزراعية والحضرية).


المحطات الكهرومائية: لا تحتاج هذه المحطات إلى حرارة ، فهي النسخة المتطورة من طواحين الهواء القديمة. ما يستخدمونه هو قطرة ماء كبيرة لتحريك التوربينات الهيدروليكية. وعادة ما يتم بناؤها في قناطر وخزانات.


مزارع الرياح: في هذه الحالة ، الرياح هي التي تدفع التوربين للحصول على الكهرباء.


مزارع الطاقة الشمسية: يوجد نوعان. تستخدم تركيبات Las Thermo-solar الحرارة المنبعثة من الشمس لتسخين المياه واستخدام البخار لتشغيل التوربينات. تعمل التركيبات الكهروضوئية على تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى كهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية.


محطات توليد الطاقة من المد والجزر: حركة المياه الناتجة عن ارتفاع وانخفاض المد والجزر تدفع التوربين الذي ينتج الكهرباء عن طريق المولد.


محطات طاقة الأمواج: تشبه التقنية السابقة ، لكنها تستخدم قوة الأمواج بدلاً من المد والجزر.

ينبع الاختلاف الرئيسي بين الطاقة المتجددة وغير المتجددة من الطاقة الأولية المستخدمة لتوليد الكهرباء. هل نحتاج إلى استبدال ما يسمى بـ "الوقود" أم أنه لم يعد ضروريًا لأن الطبيعة توفره مجانًا؟


في الوقت الحاضر ، تستخدم محطات الطاقة الأكثر شيوعًا الطاقات غير المتجددة: أي أنها تستخدم الطاقة الأولية التي يجب استخراجها من الأرض (الفحم والغاز الطبيعي واليورانيوم ، إلخ). ومع ذلك ، يبدو المستقبل أكثر قابلية للتجديد.


"تعتبر الكهرباء متجددة إذا لم نكن بحاجة إلى استبدال الوقود المستخدم في توليدها".


كيف يتم إنتاج طاقة الرياح؟

يصعب شرح طاقة الرياح بإيجاز ، لكننا سنجرّبها: قوة الرياح على توربينات الرياح ثلاثية الشفرات تولد طاقة ميكانيكية ، يتم نقلها إلى سلسلة من الأسلاك النحاسية ، حيث يتم تحويلها إلى (نعم) طاقة كهربائية.


وبشكل أكثر تحديدًا ، يتم تحويل الرياح إلى كهرباء عن طريق ما يسمى بالمولدات الهوائية أو توربينات الرياح ، والتي تحتوي على مولد كهربائي على متنها ، جنبًا إلى جنب مع نظام التحكم ونظام توصيل الشبكة.


بالتفكير في الأمر بوضوح ، يبدو أننا قد تقفزنا قليلاً ، متناسين السؤال المهم: من أين تأتي الرياح؟


إنه شيء كل يوم تمامًا لدرجة أننا لا نتوقف أبدًا عن التفكير من أين تأتي. الرياح ناتجة عن تأثيرات الشمس على كوكبنا. ما بين 1٪ و 2٪ من الإشعاع الشمسي الذي يمتصه الكوكب يصبح طاقة رياح. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن قشرة الأرض تطلق جزءًا كبيرًا من الطاقة الشمسية في الهواء ، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الهواء ، ويصبح أقل كثافة ، ويتمدد ويصعد. في الوقت نفسه ، يأتي الهواء الأكثر برودة والأكثر كثافة - الذي يجلس فوق البحار والأنهار والمحيطات - يندفع لملء الفراغ الذي يتركه الهواء الدافئ.


الرياح هي ببساطة حركة الهواء. تتحرك كتل الهواء التي تنتقل من مناطق الضغط الجوي المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض بسرعات تتناسب مع فروق الضغط بين المنطقتين (كلما زاد الاختلاف ، زادت قوة الرياح).


لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة ، هناك حاجة إلى صفائح معدنية شبه موصلة: تسمى الخلايا الكهروضوئية.


تحتوي هذه الخلايا على طبقة واحدة أو أكثر من مادة شبه موصلة ، ومغطاة بزجاج شفاف يسمح بالإشعاع الشمسي ويساعد على تقليل فقد الحرارة.


تتكون الألواح الشمسية التي يمكن رؤيتها على أسطح العديد من المنازل من هذه الخلايا الكهروضوئية. على الرغم من أن تركيبها قد يبدو مكلفًا ، إلا أن البيانات تُظهر أنها تدفع لأنفسها على المدى الطويل ، مما يوفر توفيرًا بنسبة 30٪ تقريبًا في استهلاك الكهرباء ؛ على المدى الأطول (25 عامًا) ، يمثل هذا توفيرًا يتراوح بين 20000 و 30000 يورو! ومن مزاياها الأخرى أنها لا تتطلب الكثير من الصيانة.


تتكون أشعة الشمس من فوتونات تصطدم بالخلايا الكهروضوئية باللوحة ، وتولد مجالًا كهربائيًا بينها ، وبالتالي دائرة كهربائية. كلما زاد شدة الضوء ، زاد تدفق الكهرباء.


تقوم الخلايا الكهروضوئية بتحويل ضوء الشمس إلى تيار كهربائي مباشر (DC) ، بكثافة تتراوح بين 380 و 800 فولت. لتحسين النتيجة ، يتم استخدام العاكس لتحويل تلك الطاقة إلى تيار متردد (AC) ، وهو شكل الطاقة التي نستخدمها في منازلنا.


أخيرًا ، يمر هذا التيار المتردد عبر عداد يحدد كميته ويزوده بالشبكة الكهربائية العامة.


"الطاقة الشمسية الكهروضوئية في طريقها لتصبح أرخص مصدر للكهرباء في العالم."


الطاقة الكهرومائية

تشير دراسة أجرتها وكالة ناسا إلى أنه يمكن العثور على أصل الحياة في الكهرباء المولدة بشكل طبيعي في قاع البحر منذ حوالي 4000 مليون سنة. الماء والحركة هما مصدر الحياة ، وبالتالي مصدر للطاقة أيضًا.


عرف أسلافنا ذلك واستخدموا التيارات في الأنهار لتحريك طواحين كبيرة. تُستخدم إصدارات أكثر تطوراً من طواحين المياه هذه في محطات الطاقة الكهرومائية. سد نهر بجدار خرساني ، مما أدى إلى إغراق المنطقة المحيطة بالمصنع وإنشاء بحيرة اصطناعية. تحتوي المياه المحتجزة على طاقة كامنة هائلة.


الماء هو أحد أقوى وأقوى قوى الطبيعة. يمكن تحويل هذا السيل إلى طاقة حركية (طاقة الجسم المتحرك). تحت تأثير الجاذبية ، ينتقل الماء إلى الأسفل عبر سلسلة من الأنابيب الكبيرة تسمى penstocks. هذا يجعل ريش التوربينات تدور بسرعة.


توفر التوربينات الطاقة الميكانيكية لمولدات المحطة الكهربائية. يعمل المحول على زيادة الطاقة الكهربائية ونقلها إلى شبكة الطاقة ، والتي تقوم بعد ذلك بتزويد التلفزيون أو الغسالة بالطاقة.


طاقة المد والجزر

نوع أقل شهرة من الطاقة الكهرومائية في طاقة المد والجزر.


يستخدم هذا النظام الحركة العمودية لمياه البحر ، والتي تسببها قوة جاذبية القمر والشمس على البحر. يولد المد والجزر قوة المد والجزر.


في الوقت الحاضر ، هناك ثلاثة أنواع مختلفة من محطات توليد الطاقة من المد والجزر:


قناطر المد والجزر: التي بنيت عند مصبات الأنهار ، تشبه قناطر المد والجزر إلى حد بعيد محطات الطاقة الكهرومائية. إنهم يستغلون الطاقة الكامنة الناتجة عن اختلاف الارتفاع بين المد والجزر المرتفع والمنخفض. على الرغم من أنها تنتج كميات كبيرة من الطاقة ، إلا أن بناء وصيانة هذه المرافق مكلفة للغاية.


مولدات تيار المد والجزر: تقود تدفقات المد والجزر سلسلة من التوربينات المحورية ، على غرار توربينات الرياح ، والتي تولد طاقة ميكانيكية. هذه هي الطريقة الأبسط والأكثر اقتصادا ، مع أقل تأثير على الطبيعة. نظرًا لعدم الحاجة إلى بناء سد ، فإنه لا يغير النظام البيئي في البحر.


قوة المد والجزر الديناميكية: هذه الطريقة هي مجرد نظرية ، حيث لم يتم تطبيقها بنجاح حتى الآن. سوف تجمع بين الطريقتين الموصوفتين أعلاه. للقيام بذلك ، سيتم بناء السدود قبالة الساحل وبعيدًا عن البحر ، مما يخلق هيكلًا على شكل حرف T ، والذي من جانب واحد ، سيحتفظ بقوة المد والجزر ، من ناحية أخرى ، طاقة المد المنخفض.


تنبع طاقة المد والجزر من حركة المياه الناتجة عن دورة المد المرتفع / المنخفض.


الطاقة الحرارية الأرضية

عند خروج الماء إلى اليابسة ، دعنا نعرف كيف ننظر إلى الطاقة الحرارية الأرضية ، وهو نظام يستخدم الحرارة المخزنة داخل الأرض ، في الصخور الساخنة و / أو الينابيع الساخنة.


الطاقة الحرارية الموجودة تحت أقدامنا هائلة. بمجرد الحفر حتى عمق حوالي 10 أمتار ، نجد درجات حرارة تبلغ حوالي 17 درجة مئوية خلال العام بسبب الجمود الحراري للتربة.


لتسخير هذه الطاقة ، تُستخدم مضخات الحرارة الجوفية لاستخراج الحرارة من الأرض أو إطلاق الحرارة فيها ، اعتمادًا على ما إذا كان الهدف هو تسخين الهواء أو تبريده ، أو تسخين الماء.


إحدى أكثر الطرق دقة هي حقن الماء السائل في عمق الأرض لرفع درجة حرارته ؛ يتحول الماء إلى بخار ويعود إلى المحطة حاملاً قدرًا كبيرًا من الطاقة وجاهزًا للتحول إلى كهرباء.


يمكن استخدام هذه الطاقة لأغراض مختلفة اعتمادًا على خصائص المصدر:


  • تستخدم الموارد في درجات حرارة عالية (أكثر من 150 درجة مئوية) لتوليد الضوء.

  • تستخدم أقل من 100 درجة مئوية لتزويد الكهرباء لأنظمة التدفئة / تكييف الهواء.

  • في درجات حرارة منخفضة للغاية (أقل من 30 درجة مئوية) يتم استخدامها مباشرة لتسخين المياه.

"بمجرد الحفر حتى عمق حوالي 10 أمتار ، نجد درجات حرارة على مدار العام تبلغ حوالي 17 درجة مئوية."


أهم المصادر:

How Is Electricity Made? | Just Energy

Knowledge Bank Energy Electricity How do we Generate it?


هل اعجبك الموضوع :

تعليقات

محتويات