في الفيزياء، تعني الطاقة القدرة على القيام بالعمل، وتأتي بأشكال مختلفة مثل الطاقة المحتملة والحركية والحرارية والكهربائية والكيميائية والنووية وغيرها. عندما يحدث نقل الطاقة من جسم إلى آخر، يتم تخصيصها وفقا لطبيعتها، فقد تتحول الحرارة المنقولة إلى طاقة حرارية، بينما يمكن أن يتجسد العمل المنجز على شكل طاقة ميكانيكية.
مقدمة بحث عن مصادر الطاقة
هناك مصادر رئيسية مختلفة للطاقة يتم استخدامها حول العالم لتوليد الطاقة، وفي الوقت نفسه يتم اكتشاف مصادر أخرى بشكل مستمر، ولكن لم يتم تطوير أي منها بما يكفي لاستخدامها في تلبية احتياجات الحياة الحديثة. واليوم سنتعرف على أنواع مصادر الطاقة المختلفة المحيطة بنا، وتستخدم جميع هذه المصادر بشكل أساسي لإنتاج الكهرباء.
شاهد أيضًا: أهم مصادر الطاقة استخدامًا في توليد الطاقة الكهربائية في العالم
أهمية مصادر الطاقة
العالم يتعامل مع سلسلة من التفاعلات الكهربائية، سواء كانت تتعلق بالسيارة التي تقودها أو الإضاءة التي تشغلها، وتضاف جميع مصادر الطاقة المختلفة هذه إلى مخزن الطاقة الكهربائية، ويتم إرسالها بعد ذلك إلى مواقع مختلفة عبر خطوط عالية الطاقة.
ما هي مصادر الطاقة؟
1. الطاقة الشمسية
تعمل الطاقة الشمسية على استخلاص طاقة الشمس من خلال استخدام ألواح الاستجماع لتهيئة الظروف التي يمكن بعدها تحويلها إلى نوع آخر من الطاقة، وعادة ما يتم استخدام حقول ألواح الطاقة الشمسية الكبيرة في الصحراء لجمع كمية كافية من الطاقة لتشغيل المحطات الفرعية الصغيرة، وتستخدم العديد من المنازل أنظمة طاقة شمسية لتوفير الماء الساخن والتبريد وتلبية احتياجات الكهرباء.
تكمن المشكلة في الطاقة الشمسية في أن العديد من المناطق في العالم لا تحصل على كمية كافية من الطاقة المباشرة للشمس لفترة كافية لتوليد طاقة يمكن استخدامها من هذا المصدر، على الرغم من وجود كميات وفيرة من أشعة الشمس.
2. طاقة الرياح
زاد استخدام طاقة الرياح شيوعا بفضل التقنيات الجديدة التي تمكن مزارع الرياح من الظهور بشكل أكثر انتشارا. باستخدام التوربينات الضخمة لاستغلال طاقة الرياح المتاحة وتحويلها إلى قوة، يمكن للتوربينات تشغيل مولد لتوليد الكهرباء. ورغم أن هذا الحل يبدو مثاليا للكثيرين، إلا أن حقيقة مزارع الرياح تكشف عن تأثير بيئي غير متوقع قد يجعلها غير خيار مثالي.
3. الطاقة الحرارية الأرضية
- الطاقة الحرارية الأرضية هي الطاقة التي تنتج من باطن الأرض، وتعتبر نظيفة ومستدامة وصديقة للبيئة. تتولد درجات حرارة عالية بصورة مستمرة داخل قشرة الأرض نتيجة تأخير انبعاث الجزيئات الحرارية. تسخن الصخور الساخنة الموجودة تحت الأرض المياه وتتحول إلى بخار. يتم ثم التقاط البخار الذي يستخدم لتحريك التوربينات، وبدورها تقوم التوربينات بتوفير الطاقة للمولدات.
- يمكن استخدام الحرارة الأرضية في وحدة سكنية أو على نطاق واسع عبر تطبيق صناعي. استخدمت هذه الطاقة في العصور القديمة للاستحمام. إن أكبر عيب في الحرارة الأرضية هو أنها لا يمكن إنتاجها إلا في مواقع محددة حول العالم.
- تقع أكبر تجمع لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية في العالم في منطقة غايسرز، وهي حقل للطاقة الحرارية الأرضية في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة.
شاهد أيضًا: فوائد ترشيد استهلاك الطاقة وأهميتها في الحياة
4. طاقة الهيدروجين
الهيدروجين متاح في الماء (H2O) وهو العنصر الأكثر انتشارا المتاح على الأرض، ويحتوي الماء على ثلثي الهيدروجين ويمكن العثور عليه في تركيبة مع عناصر أخرى، وبمجرد فصله، يمكن استخدامه كوقود لتوليد الكهرباء.
الهيدروجين يعد مصدرا هائلا للطاقة ويمكن استخدامه كوقود لتشغيل السفن والسيارات والمنازل والصناعات والصواريخ، إنه مصدر متجدد تماما ويمكن إنتاجه حسب الطلب، ولا يترك أي انبعاثات ضارة في الغلاف الجوي.
5. طاقة المد والجزر
تستفيد من طاقة المد والجزر لتحويل الحركة الناتجة عنها إلى طاقة كهربائية، حيث يتم توليد الكهرباء من خلال قوة المد والجزر المتواجدة في المناطق الساحلية.
عيوب طاقة المد والجزر تتمثل في الاستثمار الضخم وتوافر المواقع المحدود، عند ارتفاع مستويات المياه في المحيط، يتم إنتاج طاقة المد والجزر. تعد طاقة المد والجزر مصدرا متجددا للطاقة وتولد طاقة هائلة حتى عندما يكون المد والجزر بطيئ السرعة.
6. طاقة الأمواج
يتم إنتاج طاقة الأمواج من الأمواج التي يتم توليدها في المحيطات، وتعتبر طاقة الأمواج متجددة وصديقة للبيئة وغير مضرة للغلاف الجوي، يمكن استغلالها على طول السواحل في العديد من الدول، ويمكن أن تساعد أي دولة في تقليل اعتمادها على الوقود الأجنبي.
إن إنتاج الطاقة من الأمواج قد يتسبب في ضرر للنظم الإيكولوجية البحرية ويمكن أن يكون مزعجا للسفن الخاصة والتجارية، ويعتمد بشكل كبير على طول الموجة، كما يمكن أن يتسبب في التلوث البصري والضوضاء.
7. الطاقة الكهرومائية
- ما يدركه قلة من الناس هو أن معظم المدن والبلدات في العالم تعتمد على الطاقة الكهرومائية، وخلال القرن الماضي، في كل مرة ترى فيها سدا كبيرا، فإنه يتم توليد الكهرباء منه كمحطة كهربائية في مكان ما.
- يتم استخدام قوة الماء لتحويل المولدات الكهربائية وإنتاج الكهرباء، ويتم استخدامها فيما بعد. المشاكل التي تواجه الطاقة الكهرومائية الآن تتعلق بشيخوخة السدود، حيث يحتاج العديد منها إلى أعمال ترميم كبيرة للحفاظ على وظيفتها وسلامتها، وهذا يتطلب تكاليف مالية هائلة.
- وتسبب نفاد مخزون المياه الصالحة للشرب في مشاكل حول العالم، حيث يمكن أن تؤدي هذه المشكلة إلى اضطراب إمدادات المياه للمدن التي تعتمد على هذه المياه لتلبية احتياجاتها الطاقية أيضا.
ما هي أشكال الطاقة؟
تترابط جميع أشكال الطاقة بالحركة، على سبيل المثال، إذا كان جسم معين يتحرك، فإن لديه طاقة حركية. ومن أمثلة الأجهزة التي تحمل القدرة على إحداث الحركة هي القوس والزنبرك، حيث يحتويان على طاقة كامنة بسبب بنيتهما.
بالإضافة إلى ذلك، الطاقة النووية تمثل مصدرا محتملا للطاقة؛ إذ تتكون عندما تتجمع الجسيمات في نواة الذرة بعيدا عن الأجسام الذرية، ولا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها، وإنما يتم تحويلها فقط من شكل إلى آخر. يعرف هذا المبدأ بمبدأ الحفاظ على الطاقة أو القانون الأول للديناميكا الحرارية.
أنواع أخرى من الطاقة
1. الطاقة الكيميائية
تخزن الطاقة الكيميائية في روابط الذرات والجزيئات، وهي الطاقة التي تجمع تلك الجسيمات معا، وتتواجد الطاقة الكيميائية المخزنة في الغذاء والكتلة الحيوية والنفط والغاز الطبيعي.
2. الطاقة النووية
تتم تخزين الطاقة النووية في نواة الذرة، ويتم إطلاق هذه الطاقة عندما يتم دمج النواة (الانصهار) أو تقسيمها (الانشطار)، وتستخدم محطات الطاقة النووية تقسيم نوى ذرات اليورانيوم لإنتاج الكهرباء.
3. الطاقة الكهربائية
تعتبر الكهرباء حركة الإلكترونات (الجزيئات الصغيرة التي تكون الذرات، إلى جانب البروتونات والنيوترونات) عبر السلك، ويطلق عليها اسم الكهرباء، والبرق هو مثال آخر على الكهرباء.
4. الطاقة المشعة
تعرف الطاقة الإشعاعية أيضا باسم الطاقة الضوئية أو الطاقة الكهرومغناطيسية، وهي نوع من الطاقة الحركية التي تنتقل في الأمواج، وتشمل أمثلتها الطاقة المتجددة عن الشمس والأشعة السينية والأمواج الراديوية.
شاهد أيضًا: بحث عن الطاقة الكهرومغناطيسية واستخدامها
خاتمة بحث عن مصادر الطاقة
في نهاية رحلتنا في البحث عن مصادر الطاقة، يمكن تصنيف أنواع الطاقة إلى فئتين رئيسيتين واسعتين، الطاقة الحركية (طاقة الأجسام المتحركة) والطاقة الكامنة (الطاقة المخزنة). هاتان هما التصنيفتان الأساسيتان للطاقة، وتشمل الأنواع المختلفة من الطاقة مثل الطاقة الحرارية والطاقة الإشعاعية والطاقة الكيميائية والطاقة النووية والطاقة الكهربائية والطاقة المتحركة والطاقة الصوتية والطاقة المرنة والطاقة الجاذبية.
