القائمة الرئيسية

الصفحات

جديدنا[LastPost]

الكهرباء| الطاقة الكهربية وطرق توليدها

الكهرباء Electricity

تعد الكهرباء واحدة من اعظم الابتكارات التي حدثت في تاريخ البشرية والتي لها نصيب الأسد لما نعيش فيه من تقدّم وازدهار، ونري ذلك في استخدام الطاقة الكهربية بشكل ضخم يوميا سواء من مصانع او شركات ومؤسسات عملاقة الي المنازل وادوار العبادة.الخ.

فكل الأجهزة التي نستعملها الان تقريبا تعمل بالكهرباء او حتي إن لم تكن فلابد ان الكهرباء استخدمت في تصنيعها علي أقل تقدير.

الكهرباء
الطاقة الكهربية وطرق توليدها



فلو تخيلنا حياتنا بدون الكهرباء فلن يكن هناك دافع للحياة او الاستمرار، فعلي اقل تقدير في المنزل نستخدم الكهرباء في الإضاءة والثلاجات وشحن بطاريات الهواتف المحمولة والتكييف والمراوح والافران الكهربية او الميكرويف وأجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة التي تستخدم الطاقة الكهربية. لهذا فالطاقة الكهربية تحظي باهتمام كبير من دول العالم لتوفيرها باقل نفقات واقل ضررا علي البيئة ومن هنا ننتقل الي مصادر الطاقة الكهربية.


مصادر الكهرباء Sources of electric power

تنقسم مصادر توليد الكهرباء الي نوعين:-

1-مصادر تقليدية وغير متجددة

وهي الطاقة الكهربية الناتجة من حرق الوقود الاحفوري الناتج من مشتقات البترول مثل البنزين او السولار، وذلك من خلال محطات توليد الكهرباء التقليدية التي تتخذ من هذا النوع من الوقود مصدرا للحصول علي الكهرباء. ويمكن أيضا استخدام الفحم في توليد الكهرباء من خلال حرقه ولكنه ضار جدا بالبيئة.


ويتم ذلك بحرق الوقود وينتج عن حرقه طاقة حرارية كبيرة وباندفاع كبير فتمر علي ريش التوربينة، حيث ان محور هذه التوربينة متصل بمولد كهربي، فعند دوران ريش التوربينة يدور المولد الكهربي وينتج الكهرباء ومن ثم تنتقل الي محطات التجميع ومنها الي محطات التوزيع.

ولكن هذه المصادر التقليدية رغما عن كفاءتها العالية في توليد الكهرباء الا انها تؤثر علي البيئة بشكل كبير وعلي ظاهرة الاحتباس الحراري global warming، بالإضافة الي ذلك انها غير متجددة وتنفذ مع الوقت، ولهذا نشاهد الصراعات الدولية والمنازعات علي البترول والطاقة في العالم اجمع.

فتوّجب علي العالم السعي في إيجاد مصادر بديلة لتوليد الكهرباء من مصادر متجددة وهذا ما سنوضحه في الجزئية التالية.

2- مصادر الطاقة المتجددة

نظرا للزيادة السكانية وزيادة الطلب علي الطاقة في العالم اتجه العلماء للبحث عن توليد الكهرباء من مصادر متجددة وهذا ما حدث بالفعل، فهيا نوضح  مصادر الطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء.
- طاقة الماء او الطاقة الكهرومائية
- طاقة المد والجذر
- الطاقة الحيوية
- الطاقة الناتجة من حرارة الأرض
- الطاقة النووية
- الطاقة الهيدروجينية


مكونات محطة توليد الكهرباء

في العادة تنقسم محطات توليد الكهرباء electricity الي نوعين أساسيين وهما:-
  1. محطة غازية  Gas Power Stations
  2. محطات بخارية Steam Power Stations
والاختلاف الجوهري الوحيد بين هذين النوعين هو نوع الوقود fuel المستخدم في الحصول علي الحرارة اللازمة لتوليد القدرة الكهربية " electric power ".

1- مكونات محطة توليد الكهرباء الغازية Gas Power Stations
  • ضاغط أو مكبس compressor
يقوم الكمبروسر بضغط الهواء اللازم لعملية احتراق الوقود fuel حتي يرتفع حرارته ويرفع من كفاءة عملية احتراق الوقود.
  • غرفة الاحتراق combustion chambre
يدخل لهذه الغرفة الهواء المضغوط مع الوقود gas وتحدث عملية الاحتراق ويراعي نسب الهواء الي الوقود في الغرفة حتي يكون الاحتراق جيد ونتج عنه أقصي كمية حرارية ممكنه يمكن الاستفادة بها.
  • التوربين turbine 
القلب النابض لأي محطة وهو المسؤول عن توليد الكهرباء " electricity "، حيث تدخل الغازات الناتجة من عملية الاحتراق الي التوربية محملة بكمية بكمية حرارية كبيرة جدا وبسرعات عالية تمكنها من دوران ريش التوربينة، والتي تكون متصلة بمولد كهربي علي نفس محور الدوران.

بمجرد دوران التوربينة يدور المولد الكهربي electric generator مولدا طاقة كهربية.

  • المكثف condenser
والذي يقوم بتبريد الهواء الخارج من التوربينة حتي يدخل الي الضاغط باردا.

  • فلتر للهواء
يكون هناك مصافي وفلتر للهواء قبل دخول الهواء للضاغط حتي يزيل ما به من شوائب قد تؤذي الكمبروسر.

بعد ذلك نعيد نفس الكّرة مرة اخري بدا من الضاغط، وهذه الأجزاء الأساسية التي لا يمكن الاستغناء عنها في أي محطة توليد كهرباء، ويوجد بعض الملحقات التي ترفع من كفاءة المحطة مثل عمل مبادل حراري بحيث نستفيد من كمية الحرارة الكبيرة التي تهدر بعد دوران ريش التوربينة في تسخين الهواء الداخل لغرفة الاحتراق.

2- مكونات محطة توليد الكهرباء البخارية  Steam Power Stations

تتولد الكهرباء هنا عن طريق تسخين المياه الي درجات حرارة عالية جدا في غلايات كبيرة، وينتج عن هذه الغلايات بخار ماء محمل بطاقة حركية وحرارية كبيرة جدا تمكنها من دوران ريش التوربينة.

ويختلف هذا النوع عن الذي يسبقه في وجود غلاية مكان غرفة الاحتراق ووجود مضخة مائية بدلا من ضاغط الهواء.

كيفية توليد الكهرباء how to generate electric energy

أولا/ مصادر توليد الكهرباء التقليدية conventional power plants

في البداية يتم توليد الكهرباء من خلال محطات التوليد التقليدية التي تعمل بالوقود الاحفوري وهي الأكثر انتشاراً الان، حيث يتم ضغط الهواء الجوي ومزجه مع الوقود ثم يحترق في غرفة احتراق خاصة وينتج طاقة حرارية كبيرة تمر علي توربينة تكون متصلة بمولد كهربي فتقوم بتوليد الكهرباء كما ذكرنا في الأعلي. وهذه المحطات تعرف بمحطات توليد الكهرباء الغازية

هناك نوع اخر من المحطات يسمي المحطات البخارية، حيث تنشئ هذه المحطات عادة بالقرب من مصدرمياه دائم مثل البحيرات والانهار. حيث تقوم المضخة بسحب المياه ومن ثم مرورها علي غلايات مياه عملاقة وينتج بخار ماء بدرجة حرارة كبيرة وطاقة  حركية عالية فيمر هذا البخار علي ريش التوربية التي تكون متصلة بمولد كهربي، فتدور ريش التوربينة ومن ثم يدور المولد الكهربي وهكذا يمكن الحصول علي الكهرباء



ثانيا/ مصادر التوليد الطاقة المتجددة non-convemtional power palnts

يتم توليد الكهرباء من حركة الرياح وحركة الماء والمد والجذر من خلال حركة التوربينات ولكن كيف يتم تحريكها؟ هنا يكمن السؤال.

يتم صنع توربينات رياح عملاقة والتي تسمي ب wind towers يتم تصميمها بحسابات دقيقة جدا ويتم وضعها في الأماكن التي تتميز بنشاط الرياح فيها، فنستفيد من حركة الرياح في تحريك الريش والتي تكون متصلة بمولد كهربي لإنتاج الكهرباء.


وبالنسبة للطاقة الكهرومائية يتم عمل انفاق او خنادق مياه منحدرة من اعلي الي اسفل وينزلق منها الماء حتي يصل الي ادني نقطة في المنحدر يكون قد اكتسب طاقة حركة كبيرة، لذا يتم وضع توربين عند هذه النقطة بمجرد ارتطام الماء به يدور ومن ثم يدور المولد الكهربي المتصل به فتنتج الكهرباء. وهي نفس فكرة توليد الكهرباء من الشلالات المائية.

وطاقة المد والجذر وهي ظاهرة معروفة حيث يرتفع فيها منسوب المياه علي السواحل ثم ينخفض يتم وضع توربينات مائية في البحار تتحرك مع حركة المياه وأيضا تتصل بمولد كهربي مثل باقي الأنواع لتحويل هذه الطاقة الحركية الي كهربية.


الامر يختلف في الطاقة الشمسية، حيث تصمم الواح من السيليكون بأبعاد معينة يتم وضعها بشكل مواجه مباشرة لأشعة الشمس فعند سقوط الضوء عليها تتحرر الكترونات ذرات السيليكون مولدة كهرباء بتيار من النوع المستمرDC.
وللقراءة اكثر عن الطاقة الشمسية يمكنك الضغط هنا.


اما عن الطاقة الحيوية يمكن الاستفادة من النفايات الزراعية والصناعية العضوية في توليد الكهرباء من خلال حرقها والحصول علي القدرة الكهربية electric power  بتكلفه اقل وبصوره نظيفة اكبر للبيئة من المصادر التقليدية.


واما عن الطاقة الناتجة من حرارة الأرض هي الناتجة عن الصخور الجيولوجية المتكونة والمتحولة داخل الأرض، ولكن هذا يتطلب أعماق كبيره تحت الأرض كي نصل إلي الطبقة المقصودة والتي تحتوي علي كل هذه الطاقة الحرارية؛ ولكن هذه النوعية من المحطات ذات كفاءة منخفضة نوعا ما.



يمكن استخدام الهيدروجين في توليد الكهرباء ووقود لتسيير وسائل النقل المختلفة، ويستخدم كوقود لتوليد الطاقة الحرارية بصورة مباشره باحتراقه في المراجل في المحطات. ويتم استخدامه في انتاج الصواريخ حيث يستخدم كوقود دفعي للصواريخ نطرا للطاقة الحرارية الهائلة الناتجة من احتراقه، وأيضا كوقود في المحطات النووية.


أهمية الطاقة الكهربية في حياتنا The Impoetance Of Electric Power In Our Life

كما وضحنا سابقا فإن الكهرباء واحدة من الاعمدة التي يقام عليها العالم الان وركن أساسي لما نحن فيه الان من تقنيات وتكنولوجيا حديثة نظرا لاستخدامها في كل المجالات الحياتية تقريبا. واحد اهم الاستخدامات هي الإضاءة  فبدونها يصبح الكوكب مظلما ولا يتم عليه أي نشاط ليلا.


كما تستخدم في حفظ الأغذية حيث ان الكهرباء عامل أساسي لتشغيل الثلاجات والمبردات التي تستخدم في حفظ الطعام لأطول فترة ممكنة.


وكذلك في الصحة حيث ان الكهرباء لابد من توافرها في المستشفيات والمراكز الصحية باستمرار وان لم يكن للإضاءة فإنه لأجهزة التنفس الصناعي وغيرها من الأجهزة التي بدونها سيفقد الكثير من المرضي حياته وهي أيضا تعمل بالكهرباء.


وفي المجال الصناعي حيث كان قديما تعمل الماكينات بصورة يدوية وكانت تكفي مع أعداد السكان في الوقت هذا ولكن مع التضخم السكاني الكبير والتطور التكنولوجي أصبحت كل المعدات اوتوماتيكية وتعمل بالكهرباء لزيادة الإنتاجية لتغطية احتياجات المستهلكين، وبدون مبالغة فلا يوجد مصنع في أي بقعة علي وجه الأرض لا يحتاج الي الكهرباء بشكل أساسي


وكل هذه الأمثلة علي سبيل الذكر وليس الحصر فأنت اعلم بأهمية الطاقة الكهربية بالشكل المطلوب

مخاطر الكهرباء Electricity Risks

تتمثل خطورة الكهرباء بشكل رئيسي علي حياة الإنسان، حيث تتسب الكهرباء يوميا في صعق العديد من البشر وسلب ارواحهم، ولكن في الأغلب يكون الأمر ناتج عن الأخطاء البشرية فكلما كان حيز المصدر الكهربي معزولا جيدا وفي مكان غير رطب واي شخص يتعامل مع الكهرباء يكون مرتديا حذاء يعمل علي عزل قدميه عن الأرض كلما كان الأمر اكثر امانا، لذلك عند التعامل مع الكهرباء لابد من مراعاة كل احتياطات الأمان safety.


ولكن يحدث أحيانا ماس كهربي يتسبب في حرائق ضخمة وخسارة كبيرة في الأرواح والأموال وتحدث بسبب خلل في اللوحات الكهربية سواء بسبب احمال زائدة أو انتهاء العمر الإفتراضي للكابلات.




reaction:

تعليقات