تعريف الطاقة الكهربائية باختصار الطاقة الكهربائية بشكل عام هي القدرة على القيام بأي عمل، وهذه الطاقة لها أشكال عديدة نستخدمها في حياتنا اليومية، ومن أهم هذه الأشكال الطاقة الكهربائية والتي توصف بأنها. الطاقة المتوفرة بسهولة.
فلطائي
- يمكن تحويل هذه الطاقة إلى أشكال عديدة من الطاقة، ولكن من الصعب جدًا تخزينها بكميات كبيرة، كما تختلف استخدامات الكهرباء، كما أن مجالاتها مختلفة.
- تُستخدم هذه الطاقة لتشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية وأيضًا للتدفئة المنزلية وكذلك النقل.
- تُستخدم الطاقة أيضًا في العمليات الصناعية، وكذلك في العديد من الاستخدامات السكنية، وكذلك في العديد من التطبيقات الصعبة.
- يمكننا أن نرى أن الطاقة الكهربائية تمثل حوالي اثني عشر بالمائة من إجمالي العديد من أنواع الطاقة المختلفة المستخدمة حول العالم كمولدات رئيسية للطاقة.
- يتم التعبير عن الطاقة الكهربائية على أنها الطاقة المخزنة في المواد الصلبة، وخاصة المواد الصلبة الذرية المشحونة، والتي تنتج مجالًا كهربائيًا يساعد على تحريكها.
أنظر أيضا: قانون الطاقة الكهربائية المحتملة
كيف يتم إنشاء الطاقة الكهربائية؟
- من هنا تنشأ قوة كهربائية بين كل جسيم وكذلك بين الجسيمات المشحونة، ويحدث هذا داخل مجال يعرف باسم المجال الكهربائي.
- وبالتالي، يمكننا القول أن الطاقة الناتجة عن المجال الكهربائي هي التي تجعل الجسيمات المشحونة تتحرك، أي أنها تقوم بالكثير من العمل.
- يمكن ملاحظة أن الطاقة الكهربائية هي مصدر ثانوي للطاقة، وهذا يعني أنه لا يمكن تعدينها وكذلك استخراجها من الأرض، مثل الفحم على سبيل المثال.
- بدلاً من ذلك، يتم الحصول على الطاقة الكهربائية من العديد من مصادر الطاقة الأولية مثل الفحم والغاز الطبيعي والتفاعلات النووية والطاقات الأولية الأخرى مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
تخزين الطاقة الكهربائية
- يخلق تدفق العديد من الإلكترونات ما يُعرف بالتيار الكهربائي حيث تتدفق الإلكترونات نتيجة لتأثيرها عبر المجالات الكهربائية الأخرى.
- وكذلك تأثير بعض المجالات المغناطيسية التي ترتبط ببعضها البعض، وتعمل مع إمكانية إيجاد الطاقة الكهربائية التي تعمل كمحرك للشاحنات.
- لذلك يصبح من الممكن العمل على تخزين هذه الطاقة باستخدام العديد من المكثفات وكذلك البطاريات لاستخدام هذه الطاقة في العديد من التطبيقات.
- يمكننا أيضًا العمل على توصيل الكهرباء بسهولة من خلال الأسلاك المضغوطة.
- هذه الأسلاك المضغوطة مصنوعة من مواد موصلة للكهرباء بشكل جيد للغاية، مثل المعادن.
- حيث يمكننا أن نرى أن نظام نقل الطاقة الكهربائية يسمى على نطاق واسع باسم غير معروف لكثير من الناس وهو اسم الشبكة الكهربائية.
التطبيقات الكهربائية
- إن الكهرباء التي نستخدمها لتشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية هي مثال واضح على هذا الاستخدام للطاقة الكهربائية وإمكانية تحويلها إلى طاقة حرارية أيضًا.
- حيث يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية أو تحويلها إلى طاقة ضوئية أو طاقة ميكانيكية وأنواع أخرى مختلفة من الطاقات يمكن تحويلها.
- كما نرى أن البطاريات هي المصدر الرئيسي والجيد لكميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، فلا شك في أنها مصدر ضروري.
- لكننا نعلم أن الكهرباء التي تنتجها البطاريات هي تدفق من أيونات المعادن المستخدمة في البطاريات أكثر من استخدام الإلكترونيات.
- من المهم أن نقول أن الطاقة الكهربائية تلعب دورًا كبيرًا ومهمًا في أجسام الكائنات الحية.
- يعتبر وجود الطاقة الكهربائية والتيار الكهربائي داخل الجسم أساس جميع الاستجابات العصبية المختلفة وكذلك حركة العضلات.
- يعمل على تركيز أيونات الهيدروجين أو الإلكترونات، أو تركيز أيونات أخرى موجودة في جزء من أغشية الأعصاب.
- إنه بمثابة عامل جذب ويمكن أن يتسبب أيضًا في النفور، ومن ثم تمثل الانقباضات والانبساط هذه الاستجابات العصبية.
آلية توليد الكهرباء
- اكتشف العالم البريطاني مايكل فاراداي طريقة لتوليد الكهرباء في الربع الأول من القرن الرابع عشر.
- يتم ذلك عن طريق إدخال حلقة أو قرص معدني مشابه مثل النحاس حيث أن النحاس موصل جيد للكهرباء داخل أي مجال مغناطيسي.
- يجب أن يكون هذا المجال المغناطيسي نتيجة للعديد من الأقطاب المغناطيسية، والتي تعمل على إنشاء مجال كهربائي يعمل على إطلاق الأيونات بالإضافة إلى الإلكترونات السالبة.
- يتم ذلك تحت تأثير عامل جذب قوي جدًا بالإضافة إلى التنافر الكهربائي الذي ينشئ مجالًا كهربائيًا جيدًا.
- يمكننا أن نرى أن الإلكترونات تنجذب إلى الأيونات والبروتونات موجبة الشحنة، وتصد المزيد من الإلكترونات وكذلك الأيونات التي تحتويها.
كيف يتم توليد الطاقة من محطات توليد الطاقة؟
- يتم توليد الكهرباء من خلال محطات الطاقة الكهربائية، والتي يمكن أن تستخدم العديد من مصادر الوقود مثل الفحم والنفط والغاز.
- نوع آخر من الوقود المستخدم هو الطاقة النووية لتوليد الحرارة التي نحتاجها لتسخين الماء حتى يصل إلى نقطة الغليان.
- لذلك، يمكن توليد البخار الذي يمكن استخدامه لتشغيل التوربينات البخارية تحت ضغط عالٍ.
- حيث يتم توصيل التوربين بهذا المولد الكهربائي الذي يمكنه العمل بالطاقة وخاصة الطاقة الكهرومغناطيسية لإنتاج الكهرباء والعمل على ربطها بالشبكة عبر عدة أسلاك مستمرة.
- تشترك محطات توليد الكهرباء أيضًا في بعض الميزات الأساسية، والتي لها أهمية كبيرة في عملية توليد الكهرباء.
الملامح الرئيسية لمحطات الطاقة
- وحدة الغليان: تقوم وحدة الغليان بتسخين الماء حتى يصل إلى درجة الغليان ثم يتحول إلى بخار، وهذا البخار له ضغط مرتفع باستخدام العديد من مصادر الطاقة.
- أمثلة على مصادر الطاقة التي تستخدم الفحم، وكذلك النفط والغاز، وكذلك الغازات الناتجة عن احتراق الكتلة الحيوية، وكذلك من احتراق معالجة النفايات.
- تختلف هذه المصادر من حيث إلحاق الضرر بالبيئة من خلال عدة انبعاثات مختلفة للعديد من الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى العديد من الغازات السامة.
- المولد الكهربائي والتوربينات يستخدم هذا المولد بخار الماء، وعلى وجه التحديد بخار الماء شديد التسخين الذي يتم تسخينه في وحدة الغليان.
- هذا البخار هو المسئول عن تحريك ريش التوربينات والعمل على تدويرها والتي تكون على اتصال مع ملف النجارة داخل المجال الكهربائي.
- كل هذا يؤدي إلى عملية الدوران داخل المجال المغناطيسي، ومن هنا يتم توليد الطاقة الكهربائية في نفس الوقت.
- مياه التبريد عند استخدام البخار ونقله إلى التوربينات، يجب تبريده وتبريده.
- يتم ذلك عن طريق جعل عملية التبريد تعتمد على ضخ المياه من بحيرة أو نهر قريب أو باستخدام تقنية خاصة جدًا وهي أبراج التبريد.
أنظر أيضا: قانون الطاقة الكهربائية المحتملة
مصادر توليد الطاقة الكهربائية
- نرى أن هناك العديد من المصادر التي تنتج الطاقة الكهربائية والتي سنناقشها بالتفصيل كالآتي:
1- مصادر الحرارة
- تستخدم معظم محطات توليد الطاقة الوقود لتسخين المياه اللازمة لتوليد البخار وإكمال دورة توليد الطاقة التي تسمى دورة رانكين.
- يحكم القانون الثاني للديناميكا الحرارية جميع المحطات الكهربائية.
- وهذا يعني أن المحطات الكهربائية لا تستطيع تحويل طاقتها الحرارية إلى كهرباء بسعة عالية، والدليل على ذلك هو تلك المصادر الحرارية المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية.
2- الوقود الأحفوري
- تحرق المحطات المسؤولة عن توليد الكهرباء العديد من أنواع الوقود الأحفوري مثل النفط والفحم لإنتاج بخار الماء اللازم لتشغيل محطة الطاقة.
- وإذا تحدثنا عن محطات وقود لتوليد الكهرباء، حيث تحرك هذه الغازات التوربينات، فإن الشفرات في طور الحركة والدوران في نفس الوقت.
- إذا تحدثنا عن محطات توليد الكهرباء التي لها دور في المركبة، فنحن نعلم أنها تستخدم ما يعرف بمولد البخار لزيادة إنتاج الكهرباء.
- لا شك أنه في العام ألفين وسبعة عشر أنتج العالم في جامعة واحدة حوالي أربعة وستين وخمسة بالمائة من الطلب العالمي على الكهرباء على أساس الوقود الأحفوري.
3- الوقود النووي
- وتجدر الإشارة إلى أن هناك تشابهاً كبيراً بين عملية توليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة التي تستخدم الوقود الأحفوري.
- لكن محطات الوقود النووي تعتمد على حرارة هذه الأنشطة النووية، بدلاً من حرق العديد من أنواع الوقود الأحفوري لإنتاج بخار الماء.
- كما تتميز هذه المحطات بانبعاثات منخفضة تخرج من هذه المحطات وتضر بالبيئة ويمكن أن تلوث الهواء.
- لا تتطلب هذه المحطات النووية الكثير من الوقود، على عكس محطات الطاقة الأخرى المعروفة باسم محطات الطاقة التقليدية.
4- مصادر متجددة
- إذا انتقلنا للحديث عن محطات الكهرباء ذات المصادر المتجددة، فنحن نعلم أنها تتميز بكونها تحصل على طاقتها من خلال مصادر الطاقة المتجددة، والتي تعتبر طاقة غير مستهلكة.
- مصادر الطاقة المتجددة غير متوفرة في كل وقت وفي جميع الأماكن، وهذا ما يجعل المحطات متقطعة في إنتاجها، وتعتبر غير جاهزة للاعتماد عليها بشكل كبير.
أمثلة على مصادر الطاقة المتجددة
1- قوة الماء
- يتم إنتاج الطاقة الكهرومائية عن طريق تخزين كميات كبيرة من المياه في السدود وكذلك السماح للمياه بالتدفق عبر البوابات ثم المرور عبر ما يسمى بالتوربينات المائية.
- لتوليد كمية كبيرة من الكهرباء، والتي تعتبر كهرباء صديقة للبيئة، من الممكن أيضًا العمل على استغلال التيارات للعمل على إنتاج كميات كبيرة من الطاقة الكهرومائية.
- تتم إدارة هذه الطريقة من خلال إيجاد وإيجاد أماكن مناسبة لبناء السد وكذلك إنشاء محطة طاقة كهرومائية.
- لقد رأينا أن الطاقة الكهرومائية هي مورد متجدد ومهم لحياة الإنسان.
أنظر أيضا: مصادر وأنواع الطاقة الكهربائية
في ختام هذا المقال عن تعريف الطاقة الكهربائية بإيجاز نشرح جميع الأسئلة المتعلقة بموضوع الطاقة الكهربائية ونقدمها أيضاً، ونتمنى أن نكون قد غطينا كل المواضيع المهمة التي تعمل من أجل منفعة خاصة. تعرف أيضا على مصادر الطائفة.