الطاقة
تعتبر الطاقة عنصراً ذا أهمية بالغة، تدخل في كافة القطاعات في حياة الأفراد حتى أصبحت جزءاً لا يتجزأ من نشاطات الحياة اليومية، وتعرف الطاقة بأنّها إمكانية القيام بأداء عمل ما والقيام به ولها القدرة على إحداث تغيير معين أو جذري في ناحية ما، ومن الأمثلة على استخدامات الطاقة استغلال مشتقات النفط في تشغيل المصانع وتحريك وسائل النقل وغيرها.
جسم الإنسان يحتاج إلى الطاقة حتى يتمكن من القيام بأداء وظائفه وإنجازها على أكمل وجه، حيث يستمد هذه الطاقة من الغذاء الذي يتناوله فتعمل الخلايا على حرق الغذاء وتحويله إلى طاقة لإمداد الجسم بالقوة.
من الجدير بالذكر أنّ جميع أنواع الطاقة من الممكن تحويلها إلى نوع آخر من الطاقة باستخدام أدوات وتقنيات منها البسيطة ومنها المعقدة، فمثلاً يمكن تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، أو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
أنواع الطاقة
طاقة حرارية
يعّد هذا النوع من الطاقة من الأشكال الأساسية التي تتحوّل لها كل أنواع الطاقة الأخرى، فمثلاً عند استخدام الوقود لتشغيل الآلات فيتم حرق الوقود لتوليد الطاقة الحرارية، ثم تحويلها إلى طاقة ميكانيكية فتعمل الآلات، ويشار إلى أن الطاقة الحرارية لا يمكن العثور عليها في الطبيعة بشكل مباشر.
كما يمكن إدراج طاقة الحرارة الأرضية ضمن الطاقة الحرارية التي يمكن استغلالها لتوليد الطاقة الكهربائية والتسخين، ولكن مثل هذه الطاقة الحرارية تستلزم حفر آبار يصل عمقها ما بين أربعمئة متر إلى ألفي متر حتى يتم الوصول إلى الماء الساخن في جوف الأرض، واستغلاله في التدفئة أو توليد الطاقة الكهربائية، ومن طرق نقلها التوصيل والإشعاع والحمل.
طاقة كهربائية
من الممكن العثور على الطاقة الكهربائية في البيئة المحيطة، إلا أن ذلك يعتبر في غاية الصعوبة ومكلفاً اقتصادياً، حيث تعتبر الصواعق والاحتكاك من أبرز طرق توليد الطاقة الكهربائية من الطبيعة، لكن من الممكن أن تولّد الكهرباء باستخدام أساليب وطرق أخرى ومنها الطرق الكيميائية، ومن أبرز الأمثلة عليها البطاريات، أو اتباع طريقة تحويل الطاقة الحركية إلى كهربائية عن طريق إيصال سلك في مجال مغناطيسي وتحريكه نفس مبدأ عمل المولدات الكهربائية أو عن طريق التسخين المزدوج الحراري، وتقسم الطاقة الكهربائية إلى نوعين:
- كهرباء متولدة ذات تيار مستمر، كما في البطاريات.
- كهرباء متولدة ذات تيار متناوب كما في المولدات الكهربائية.
طاقة نووية
تعتبر هذه الطاقة من أخطر أنواع الطاقة على الكائنات الحية والبيئة والإنسان، وتبدأ مراحل توليدها باتباع أسلوب السيطرة على تفاعلات الانشطار النووي، أو اندماج النواة الذرية، حيث يعمل هذا النوع من الطاقة على تسخين الماء لإطلاق بخار الماء المستخدم في توليد الكهرباء في محطات توليد الكهرباء النووية.
بالرغم من نظرة علماء الطاقة إلى الطاقة النووية بأنّها مصدر متجدد إلا أنها ذات تكلفة عالية لبناء المفاعلات النووية، كما أنّ لها تأثيراً سلبياً على البيئة، وكما تواجه صعوبة في التخلص الآمن من المخلفات النووية ذات الإشعاع العالي، وتكمن خطورته باحتمالية حدوث انفجار في المفاعل النووي فيُحدث كارثة، وبالإضافة إلى المخاوف حول حدوث تسرب إشعاعي.
طاقة كهرمائية
تصنّف الطاقة الكهرمائية ضمن الطاقة المتجددة، حيث تعتمد في توليدها على قوة دفع المياه التي تعمل على تحريك توربينات المياه في السدود، والتي تعمل بدورها على تشغيل مولد الكهرباء، وتعتبر على العكس تماماً من الطاقة النووية حيث إنّها من مصادر الطاقة النظيفة والصديقة للبيئة، ويمكن استخدامها دون أية مخاوف أو آثار سلبية.
طاقة الرياح
تعتمد هذه الطاقة بشكل أساسي على سرعة وشدّة الرياح، حيث تستخدم في تحريك وتشغيل توربينات الرياح الخاصة لتوليد الطاقة الكهربائية، وأيضاً كما هو الحال في طواحين الهواء حيث يتم توليد الطاقة الميكانيكية، وتعتبر الرياح مصدراً للطاقة بديلاً عن الوقود الأحفوري نظراً لكونها من مصادر الطاقة المتجددة، والتي يمكن الحصول عليها بكل سهولة من الطبيعة، وتعتبر أيضاً بأنّها مصدر طاقة نظيف لا ينبعث عنه أية غازات أثناء عملية استغلاله.
طاقة المد والجزر
يطلق عليها أيضاً الطاقة القمريّة، وتعتمد هذه الطاقة على ظاهرتي المد والجز اللتين تحدثان نتيجة علاقة بين انجذاب الشمس والقمر ودوران الأرض حول محورها، وتعتبر هذه الطاقة بأنّها من أنواع الطاقة الحركيّة ويتم توليدها أثناء حدوث ظاهرتي المد والجزر.
طاقة كيميائية
يمكن أن تتثمل الطاقة الكيميائية بحرارة تنتج عن عملية تفاعل كيميائي، كما يمكن أن تكون الطاقة الكيميائية عبارة عن حرارة تولّدت نتيجة احتراق كربون الخشب مع الأكسجين، كما يمكن اعتبار الحرارة المتولدة في محرك الاحتراق الداخلي نتيجة التفاعل بين مادتي الكيروسين والأكسجين نوعاً من أنواع الطاقة الكيميائية.
طاقة شمسية
إن أكثر نوع من أنواع الطاقة تواجداً فوق سطح الأرض هي الطاقة الشمسية التي يتم استقطابها من أشعة الشمس، وتعمل على تشغيل وتسيير الماكينات وتساعد على تسخين الجو المحيط واليابسة، وتساعد على تكوين أنواع الطاقة الأخرى ومنها الوقود الأحفوري.
مصادر الطاقة
هناك نوعان من مصادر الطاقة هما:
مصادر الطاقة المتجددة
تُعرف مصادر الطاقة المتجددة بأنّها هي المصادر التي توفر الطاقة بشكل دائم وغير قابل للنفاذ، ويكون مصدرها طبيعياً سواء كانت محدودة أو غير محدودة فإنها تتجدد فور نفادها ونضوبها، وتمتاز بأنّها نظيفة وصديقة للبيئة، ولا تنتج أي تلوث بيئي، ومن الأمثلة على أنواع الطاقة المتجددة:
- ظاهرة المد والجزر.
- جريان الماء.
- شدة الرياح.
- أشعة الشمس.
- وقود حيوي مستدام.
- حرارة باطن الأرض.
مصادر الطاقة غير المتجددة
تتصف مصادر الطاقة غير المتجددة بعدم قدرتها على التوّفر بشكل دائم، ويكون لها فترة زمنية معينة وتنتهي عندها نتيجة كثرة الاستخدام، ومن الممكن أن تكون متواجدة في الطبيعة لكن بكميات ضئيلة وتحتاج إلى فترات زمنية طويلة إعادة إيجادها وتكوينها ومن الأمثلة عليها الوقود الأحفوري والفحم.
تعتبر مصادر الطاقة غير المتجددة مهمة جداً؛ نظراً لاحتوائها على كميات كبيرة من الطاقة الكيميائية والتي تتحوّل بكل سهولة خلال عملية الاحتراق إلى طاقة حرارية، ومصادرها هي:
- الوقود الأحفوري، يحتاج هذا النوع من الوقود إلى سنين طويلة ليتجدد ويتكون مرة أخرى، فبعض أنواد الوقود الأحفوري تتطلب مئتي مليون سنة حتى تتكون، أي أنها منذ العصور الجيولوجية القديمة، ومن المرجح أن تكون قد تكونت إثر تحلل بقايا الكائنات الحية والحيوانات التي تم دفنها تحت طبقات القشرة الأرضية، وبفعل عاملي الضغط والحرارة تحوّلت إلى أحافير.
- يقسم الوقود الأحفوري إلى ثلاثة أنواع رئيسية وهي:
- الفحم: هو عبارة عن خليط من المواد الكربونية، وهو نوعين الفحم النباتي والفحم الحجري.
- النفط الخام: يعّد النفط من أكثر مصادر الطاقة غير المتجددة انتشاراً ومن أهمها، وهو سائل أسود مكوّن من خليط من المركبات العضوية، ومن أهم مكوناتها عنصرا الكربون والهيدروجين ويطلق عليه اسم الهيدروكربونات وهو سريع الاشتعال وكثيف.
- الغاز الطبيعي: يعّد الغاز الطبيعي من أكثر المصادر الأحفورية نظافةً، ويضّم عدداً من الوحدات ذات الحرارة العالية، ومن الممكن العثور عليه في أعماق الأرض وجوفها إما منفرداً أو مختلطاً مع مادة النفط، ومكوناته الأساسية هي غاز الميثان، والإيثان، والبروبان، والبيوتان، وتعّد هذه الأنواع في غاية الأهمية لإعداد الوقود النظيف، وكل ما يتم إحداثه عليه من تغييرات هي إزالة الشوائب العالقة به كالهيدروجين وأكسيد الكربون.
