الصفحة الرئيسية » المقالات
نشر بتـاريخ : 2012-03-24 السـاعة : 09:43 AM
مصادر الطاقة الجديدة
للكاتب : أ.د. حمدى كمال عطاالله
نشر بتـاريخ : 2012-03-24 السـاعة : 09:43 AM
الطاقة هي القدرة على القيام بشغل أو نشاط (و هذا يعنى القدرة على إحداث تغيير) و منها الطاقة الكيماوية و الطاقة الميكانيكية و الطاقة الضوئية و الطاقة الحرارية والإشعاعية، والديناميكية، والذرية. و يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى من طاقة كيميائية إلى طاقة ضوئية مثلاً، ومن طاقة كهربائية إلى طاقة حركية. و وحدة قياس الطاقة هى الحصان أو الجول. وكمية الطاقة الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، و طبقاً لقانون بقاء الطاقة فإن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ولكنها تتحول من صورة إلى أخرى. ولهذا نجد أن الطاقة هي قدرة المادة للقيام بالشغل فالطاقة التي يصاحبها حركة يطلق عليها طاقة حركية، والطاقة التي لها صلة بالوضع يطلق عليها طاقة كامنة. تعتبر الطاقة الكيميائية أول أنواع الطاقات التى استخدمها الإنسان عندما استخدم الحيوانات الأليفة في أعماله و بالتالي تعتبر الطاقة الحيوانية ( قوة الحيوانات مستمدة من الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام بعد هضمه في معدة الحيوان). والطاقة الكيميائية توجد أيضاً في الخشب (النار) وتستعمل في الطبخ والتدفئة وهى أيضاً أول طاقة شغل استخدمها الإنسان ثم استخدم الإنسان قوة الرياح في تسيير قواربه واستخدمها كطاقة ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء وفي إدارة عجلات ماكينات الطحن ومناشير الخشب ومضخات رفع الماء من الآبار وغيرها. وهذا ما عرف بالطاقة الميكانيكية. وفي بداية الثورة الصناعية استخدمت القوة المائية كطاقة تشغيلية (شغل) عن طريق المحرك البخاري و التي تحول الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية. فالآلة البخارية يطلق عليها آلة احتراق خارجي، لأن الوقود يحرق خارج المحرك لتوليد البخار الذي يدير المحرك. لكن في القرن 19تم اختراع محرك الاحتراق الداخلي، مستخدما وقودا يحترق داخل الآلة حسب نظام غرف الاحتراق الداخلي المباشر بها، لتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي استغلت في عدة أغراض كتسيير السفن والعربات والقطارات. في القرن 19 ظهر مصدر آخر للطاقة، لا يحتاج لاحتراق الوقود، وهو الطاقة الكهربائية المتولدة من الدينامو (مولد كهربائي). أصبحت هذه المولدات تحول الطاقة الميكانيكية لطاقة كهربائية التي أمكن نقلها إلي أماكن بعيدة عبر الأسلاك، مما جعلها تنتشر، حتى أصبحت طاقة العصر الحديث ولاسيما وأنها متعددة الأغراض، بعدما أمكن تحويلها لضوء وحرارة وطاقة ميكانيكية، بتشغيلها محركات الآلات والأجهزة الكهربائية. تعتبر طاقة نظيفة إلى حد ما. ثم ظهرت الطاقة النووية التي استخدمت في المفاعلات النووية، حيث يجري الإنشطار النووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذي يدير المولدات الكهربائية أو محركات السفن والغواصات. لكن مشكلة هذه المفاعلات النووية تكمن في نفاياتها الخطيرة على الإنسان و البيئة. وهناك تصنيف للطاقة ومصادرها يقوم على مدى إمكانية تجدد تلك الطاقة واستمراريتها، وهذا التصنيف يشمل: طاقة قابلة للنفاذ (غير متجددة) و طاقة غير قابلة للنفاذ (طاقة متجددة) أولاً: الطاقة غير المتجددة (التقليدية) هي أنواع الطاقة القابلة للنفاذ نتيجة الإسراف في الاستخدام و التى لا يمكن تعويضها أو تجديدها و معظمها يستخدم حالياً مثل 1- الفحم (مادة صلبة) 2- البترول (مادة سائلة) 3- الغاز الطبيعي 4- وقود نووي 5- المعادن و يعيب على هذا النوع من الوقود ما يلى:- 1- أسعاره مرتفعة حيث وصل سعر برميل البترول الى أكثر من ثمانين دولار مما بنتج عنه زيادة تكلفة الإنتاج و التصنيع لكل السلع و المنتجات و المواصلات والتدفئة و غير ذلك من أمور الحياة. 2- يلوث البيئة حيث ينتج عنها مخلفات مثل ثاني أكسيد الكربون و الغازات الضارة (تلويث الهواء) كما تعمل على زيادة الاحتباس الحراري ( الصوبة الزجاجية) بالإضافة الى تلويث الأرض نتيجة الأتربة الذرية الضارة الناتجة من مفاعلات القوي النووية. 3- حكر على دول دون الأخرى حيث يوجد البترول و الغاز الطبيعي فى بلاد عديدة من دول العالم الثالث فى أفريقيا و آسيا و أمريكا اللاتينية مما يجعل هذه الدول عرضة للاستغلال و محاولة السيطرة عليها من قبل الدول الغنية التى تحتاج الى الطاقة و بالتالى تحاول فرض نفوذها على هذه الدول المنتجة لمصادر الطاقة. 4- الوقود النووي يسبب الكثير من المشاكل الخطيرة من ناحية التأثير السيئ على البيئة بالإضافة إلى الأضرار التي قد تنجم عن استخدامه و أشهر الأمثلة لذلك ما حدث في تشرنوبيل بروسيا في ثمانيات القرن الماضي حيث أدى إلى انتشار الإشعاع الذرى في مساحة كبيرة و عانى السكان من الأثر الضار للإشعاعات بالإضافة إلى غلق أو جعل بعض المدن مغلقة تماماً حتى يومنا هذا. و يضاف إلى ذلك أن القوانين الضابطة لاستخدام الوقود النووي عالمياً لا تخلو من الازدواجية في المعايير حيث يسمح لبعض الدول باستخدامها و يحظر على استخدامها على البعض. ثانياً:- الطاقة المتجددة أو النظيفة أو البديلة: وتتميز بالاتى:- 1- متجددة لا تنفذ 2- لا تلوث البيئة و لذلك يقال عنها الطاقة النظيفة وتشمل على:- 1- طاقة الرياح والهواء وهي الطاقة المتولدة من تحريك ألواح كبيرة مثبتة بأماكن مرتفعة بفعل الهواء، ويتم إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح بواسطة محركات (أو توربينات) ذات ثلاثة أذرع دوًّارة تحمل على عمود تعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربية، فعندما تمر الرياح على الأذرع تخلق دفعة هواء ديناميكية تتسبب في دورانها، وهذا الدوران يشغل التوربينات فتنتج طاقة كهربية. وتعتمد كمية الطاقة المنتجة من توربين الرياح على سرعة الرياح وقطر الذراع؛ لذلك توضع التوربينات التي تستخدم لتشغيل المصانع أو للإنارة فوق أبراج؛ لأن سرعة الرياح تزداد مع الارتفاع عن سطح الأرض، ويتم وضع تلك التوربينات بأعداد كبيرة على مساحات واسعة من الأرض لإنتاج أكبر كمية من الكهرباء. 2- الطاقة الشمسية تعد الشمس من أكبر مصادر الضوء والحرارة الموجودة على وجه الأرض، وتتوزع هذه الطاقة على أجزاء الأرض حسب قربها من خط الاستواء، وهذا الخط هو المنطقة التي تحظى بأكبر نصيب من تلك الطاقة، والطاقة الحرارية المتولدة عن أشعة الشمس يُستفاد منها عبر يتم تحويلها إلى (طاقة كهربائية) بواسطة (الخلايا الشمسية). الطاقة الشمسية تختلف حسب حركتها وبعدها عن الأرض، فتختلف كثافة أشعة الشمس وشدتها فوق خريطة الأرض حسب فصول السنة فوق نصفي الكرة الأرضية وبعدها عن الأرض وميولها ووضعها فوق المواقع الجغرافية طوال النهار أو خلال السنة، وحسب كثافة السحب التي تحجبها، لأنها تقلل أو تتحكم في كمية الأشعة التي تصل لليابسة، عكس السماء الصحوة الخالية من السحب أو الأدخنة. وأشعة الشمس تسقط علي الجدران والنوافذ واليابسة والبنايات والمياه، وتمتص الأشعة وتخزنها في كتلة (مادة) حرارية. هذه الحرارة المخزونة تشع بعد ذلك داخل المباني. و في مصر يتراوح عدد ساعات سطوع الشمس في المناطق المثالية لاستخدام الطاقة الشمسية في مصر بين حوالي 2300 إلي 4000 ساعة سنوياً، ولذا تم إنشاء محطة لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في منطقة الكريمات جنوب القاهرة بتكلفة 125 مليون دولار وطاقتها 150 ميجاوات،. وتُستخدم الطاقة الشمسية حالياً في التسخين الشمسي للمياه للأغراض المنزلية أو الاستخدامات الصناعية وكذلك توليد الكهرباء من الخلايا الفوتوضوئية. 3- طاقة المياه أو الأمواج تأتي الطاقة المائية من طاقة تدفق المياه أو سقوطها في حالة الشلالات (مساقط المياه)، أو من تلاطم الأمواج في البحار، حيث تنشأ الأمواج نتيجة لحركة الرياح وفعلها على مياه البحار والمحيطات والبحيرات، ومن حركة الأمواج هذه تنشأ طاقة يمكن استغلالها، وتحويلها إلى طاقة كهربائية، حيث تنتج الأمواج في الأحوال العادية طاقة تقدر ما بين 10 إلى 100 كيلو وات لكل متر من الشاطئ في المناطق متوسطة البعد عن خط الاستواء. كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة المتولدة من حركات المد والجزر في المياه، وأخيراً يمكن أيضاً الاستفادة من الفارق في درجات الحرارة بين الطبقتين العليا والسفلى من المياه التي يمكن أن يصل إلى فرق 10 درجات مئوية. وتستغل المياه لتوليد الكهرباء وتأتي من قوة دفع المياه التي تدير التوربينات و تسيّر المحركات لتوليد الكهرباء، كما يحدث في مصر في السد العالي. وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية 12% من جملة الكهرباء. ويمكن مضاعفتها إلي 72 ألف ميجاوات. 4- طاقة الكتلة الحيوية وهي الطاقة التي تستمد من المواد العضوية كإحراق النباتات وعظام ومخلفات الحيوانات والنفايات والمخلفات الزراعية. والنباتات المستخدمة في إنتاج طاقة الكتلة الحيوية يمكن أن تكون أشجاراً سريعة النمو، أو حبوباً، أو زيوتاً نباتية، أو مخلفات زراعية، وهناك أساليب مختلفة لمعالجة أنواع الوقود الحيوي، منها: الحرق المباشر الحرق غير المباشر و التخمير والتقطير ويعد غاز الإيثانول (الكحول) واحداً من أفضل أنواع الوقود المستخلصة من الكتلة الحيوية وهو يستخرج بشكل رئيسي من محاصيل الذرة وقصب السكر و بعض الأشجار و الشجيرات مثل الجاتروفا و التي تظهر النتائج الأولية لزراعتها في بعض البلدان مثل الهند و مصر و أثيوبيا و السودان نتائج مذهلة في قدرتها على النمو تحت ظروف الجفاف و قلة الأمطار ثم بمحصولها العالي من زيت الجاتروفا و الذي يستخدم كوقود حيوي و هو ما أحدث ثورة جديدة في إنتاج الوقود في العالم. أ.د. حمدي كمال عطا الله كلية العلوم و الآداب بشرورة
التــعليــقــات (0)
::: لا يوجد تعليقــات علي هذا الخبـر ::::
أضف تعليقك علي الخبر ..
الإسـم
يجب ادخال الاسم
البريد الإلكتروني
البريد الإلكتروني مطلوب
البريد المدخل خاطئ
نص التعليق
تبقى لديك ()
ادخل نص التعليق
جاري ارسال التعليق ..
تم ارسال تعليقك بنجـاح وسوف يظهر تعليقك بعد نشره

عدد المشاهدات :
1169
عدد التعـــليقات :
0
عدد الارسـالات :
0
0
0