توليد الكهرباء ؟

كيف يتم توليد الكهرباء؟ تعتبر الكهرباء اهم انواع الطاقة المستخدمة في العالم حيث لا يوجد منزل يخلو من الطاقة الكهربائية و لا يوجد جهاز لا يستخدم الكهرباء و كذلك نحن لا يمكن ان نتخيل حياتنا بدون كهرباء فقد اصبح كل شيء مبنيا عليها. فانت كمستخدم للطاقة الكهربائية هل تسائلت يوما كيف يتم توليدها ؟ و كيف تحصل على الكهرباء في منزلك او في مكان عملك ؟

تم اكتشاف مبدائ توليد الكهرباء من قبل العالم مايكل فارادي في القرن التاسع عشر و لايزال منهجه متبعا حتى يمنا هذا. حيث يتم توليد الكهرباء عن طريق تحريك عقدة من الاسلاك بين قطبي مغناطيس. ثم تتم عملية نقل و توزيع الطاقة الكهربائية عن طريق شبكة من الاسلاك. يتم توليد الكهرباء باستعمال انواع مختلفة من المولدات كل مولد و طريقة عمله و تختلف هذه المولدات حسب مصدر الطاقة المستخدم.

كيف يتم توليد الكهرباء من الناحية الفيزيائية ؟

يعتبر المجال المغناطيسي هو العامل الرئيسي المستخدم في توليد الكهرباء. حيث تتخذ مسارات و اتجاهات من الطقب الشمالي الى القطب الجنوبي للمغناطيس هذه الخطوط تنتج ظاهرة فيزيائية تدعى بالحث المغناطيسي تتولد عنها قوة تأثر على الشحنات الموجودة في المادة الموصلة للتجاوز خطوط المجال و يستمر سريان التيار الكهربائي نتيجة القطع المتواصل لخطوط المجال اي ان عملية توليد الطاقة الكهربائية تعتمد على القوة العاملة لقطع خطوط المجال المغناطيسي.

 

طرق توليد الطاقة الكهربائية:

يعتمد العالم اليوم في توليد الكهرباء على عدة طرق رئيسية اهمها الفحم و البيترول و الغاز و الطاقة النووية و بعض الطاقات المتجددة مثل الطاقة الشمسية او طاقة الرياح الشيء المشترك بين هذه الطرق هي انها تستعمل في تدوير التوربينات بأي طريقة كانت مما يؤدي الى توليد الطاقة الكهربائية.

الفحم و البيترول و الغاز:

يتم حرق احد هذه المواد في توربينات الغاز الساخن ثم يتم تحريك التوربينات مباشرة بواسطة الغازات الناتجة عن هذا الحرق فكلما زادت كمية الغازات الناتجة زادت سرعة دوران التوربينات مما يؤدي الى انتاج الكهرباء. تعتبر هذه الطريقة هي الارخص من حيث الثمن لكن لها تأثيرات سلبية على البيئة بسبب الغازات المنبعثة.

الطاقة النووية:

في المفاعلات النووية يتم استخدام اليورانيوم كوقود لهذا المفاعل من اجل انتاج الطاقة الكهربائية. يتم قذف ذرة اليورانيوم بنيوترون مما يؤدي الى انشطارها محررة كمية هائلة من الطاقة بالاضافة الى عدد من النيوترونات الحرة تصطدم بدورها بذرات اليورانيوم الاخرى مما يؤدي الى انشطارها مطلقة المزيد من الطاقة. هذه الطاقة تكون على شكل حرارة حيث تقوم بتسخين الماء و تحويله الى بخار عالي الظغط ثم يمر عبر توربينات يقوم بتدويرها و من ثم تقوم المولدات بتحويل تلك الطاقة الحركية الى طاقة كهربائية.

الطاقة الشمسية:

تعتبر من الطاقات المتجددة او الطاقات التي لا تنتهي فاشعة الشمس تتجدد باتمرار و خصوصا في المناطق الصحراوية التي تشرق فيها الشمس يوميا و في كل الفصول و تتم هذه عبر طريقتين مختلفتين ففي الحالة الاولى يتم تركيز اشعة الشمس لتقوم بتحويل الماء الى بخار ليقوم بتدوير التوربينات و انتاج الكهرباء. تتم هذه العملية عن طريق تركيز اشعة الشمس ذات المساحة الكبيرة في بقعة صغيرة لتزيد درجة الحرارة تتم هذه الطريقة عن طريق تقنيات اهمها استعمال المرايا المشكلة كقطع مكافئ او المرايا المسطحة او المقعرة او عن طريق استعمال الابراج الشمسية.

او يتم توليد الكهرباء مباشرة عن طريق مجموعة متشابكة من الالواح الضوئية الجهدية و هي عبارة عن الواح شفافة تكون مغطاة ليتم حمايتها من الظروف المناخية حيث يتم كذلك تبريد هذه الالواح باستمرار و توصل بينها كابلات كذلك تتحمل ظروف و تقلبات الطقس.

طاقة الرياح:

تعتبر هي ايضا من الطاقات المتجددة و تستعمل في الاماكن التي تهب فيها الرياح بكثرة. يتم استعمال توربينات الهواء حيث يتم تعليقها في اماكن مفتوحة واسعة. تقوم الرياح بتدوير هذه التوربينات ثم تقوم المولدات بتوليد الكهرباء عن طريق هذه الطاقة الحركية.

الطاقة الكهرومائية:

تستخدم هذه الطريقة في الاماكن التي تحتوي على مجاري للمياه او على سدود ضخمة حيث يتم تحويل حركية المياه الى طاقة كهربائية. ينهدر الماء من مكان عال ليقوم بتدوير توربين لقوم المولد بانتاج الطاقة الكهربائية. و تعتمد كمية الطاقة المنتجة على كمية المياه و على ارتفاع الماء فكلما زاد ارتفاع الماء او معدل الماء المار بالتوربين زادت كمية الطاقة المنتجة.

طاقة المد و الجزر:

تعتبر ظاهرة المد و الجزر ظاهرة طبيعة. ففي ظاهرة المد يحدث ارتفاع تدريجي في مياه البحار و المحيطات و في ظاهرة الجزر يحدث انخفاض تدريجي. تحدث هذه الظهارة بسبب قوى جاذبة الشمس و القمر و حركة دوران الارض التي تولد بعض القوة الطاردة المركزية. هذا الامر يؤدي الى حدوث تيارات سريعة التدفق من المياه حيث يتم وضع التوربينات داخل المياه لتقوم التيارات بتدويرها مما يؤدي في النهاية الى انتاج الطاقة الكهربائية.

ما هو التوربين ؟

ربما لاحظ الجميع ان كلمة التوربين تكررت كثيرا في هذا الموضوع لذا دعونا نوضح ما هو التوربين او العنفة هو عبارة عن جهاز ذو عضو دوار يتم تدويره من قبل عامل خارجي (عن طريق البخار او عن طريق الرياح او المياه … الخ) يغير التوربين الطاقة الحركية الخاصة بالعامل الذي يقوم بتدويره الى نوع من الطاقة الحركية و هي طاقة الدوران. يوصل التوربين الطاقة الى الات اخرى (المولدات الكهربائية مثلا كما في موضوعنا) عن طريق دوران المحور الدوار. المولد الكهربائي كما ذكرنا سابقا يحتوي على عقدة من الاسلاك النحاسية موضوعة بين قطبي مغناطيس. يتم تدوير العقدة عن طريق الطاقة الحركية القادمة من التوربين مما يؤدي الى حدوث ظاهرة الحث المغناطيسي مما يؤدي الى توليد الطاقة الكهربائية.

قراءة المزيد : توليد الكهرباء.

اقرأ أيضا : كيف تتم معالجة البيانات في الحواسيب و ما هي الوحدة المسؤولة عنها ؟