نصائح الحفاظ علي المياه

كيفية توليد الطاقة الكهربائية

كيفية توليد الطاقة الكهربائية

إن الكهرباء كلمة ذات لفظ فارسي وتعني جاذب القش والكلمة تعني بالفارسية هو الكهرمان و ظلت الكهرباء لا تعني شيئاً للانسان منذ ألاف السنين حتى عام 1600م وفي ذلك الأثناء أجرى العالم و الطبيب الإنجليزي ويليام جيلبرت دراسة مهمة و دقيقة حول الكهرباء والمغناطيس وعمل على التفريق فيها بين تأثير المجال المغناطيسي لحجر المغناطيس وبين المجال الكهربائي للكهرباء الساكنة التي تنتج عن طريق احتكاك مادة الكهرمان . وفي العشرينات من القرن التاسع عشر عرف الأنسان المباديء الرئيسية لتوليد الطاقة الكهربائية وكان ذلك عن طريق العالم البريطاني مايكل فاراداي ولغاية الآن منهج هذا العالم الانجليزي هو المستخدم في توليد الطاقة الكهربائية . حيث أصبحت محطات الطاقة الكهربائية المركزية نعتبر من العمليات الإقتصادية مع تطور عملية النقل الكهربائي للتيار الكهربائي ، وذلك عن طريق استخدام المحولات الكهربائية التي تنقل الكهرباء .وتقوم المحطات التي تولد الطاقة بتوليد الطاقة الكهربائية وذلك منذ سنة 1881م. وتعتبر أول محطة لتوليد الطاقة الكهربائية تعتمد كلياً على الماء في توليد الكهرباء ومن ثم بعد ذلك بدأ الإعتماد على الفحم .

أما في الوقت الحالي الذي نعيشه فأن توليد الكهرباء بأساليب كثيرة مهمة تستعمل في التوليد اهمها الفحم الذي يستخدم في توليد الكهرباء عن طريق تسخين المياه وجعلها مصدراً للطاقة وبخار المياه الذي يدير محركات توليد الكهرباء وبعد ذلك استخدم البرتول ( مشتقات البترول منها الديزل لتوليد الكهرباء وبعد ذلك استخدم الغاز الناتج من باطن الأرض أو الناتج عن تكرير البترول لتوليد الكهرباء ومن ثم اصبح هناك الطاقة الكهربائية بواسطة المفاعلات النووية واستخدمت في الدول الغربية والصناعية للكلفة الزهيدة التي تنتجها من الكهرباء ومع تطور الزمن وتطور التكنلوجيا اصبحت الكهرباء عن طريق الوسائل السابقة مصدر إزعاج وتلوث لسطح كوكب الأرض واخذوا يبحثون عن بدائل لذلك ووجدوا عدة بدائل تسمى الطاقة النظيفة أو الطاقة المتجددة وهي طاقة مستمدة من الطبيعة ولا تؤثر في حياة الطبيعة وتلوث الجو بالملوثات منها :-

  • الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء عن طريق انتاج خلايا شمسية تقوم بنتاج الكهرباء وتخزينها في بطاريات مخصصة لذلك وهي من الطاقات التي كلفتها قليلة جداً ولكنها تحتاج الى مناطق الشمس تكون فيها مستمرة لأطول فترة ممكنة .
  • طاقة الرياح وتستعمل أيضاً لتوليد الكهرباء عن طريق صنع مراوح كبيرة جداً تقوم هذه المراوح بعمل عمل محركات الكهرباء أو المحركات التي تنتج الكهرباء وتخزينها في بطاريات معدة لذلك وتستعمل عند الحاجة إليها .
  • طاقة المياه وذلك عن طريق الأناه والسدود التي تبنى على الأنهار وتركب توربينات خاصة لأنتاج الكهرباء عن طريق المياه وهي أيضاً ذات كلفة يسيرة وهي صديقة للبيئة .
  • الطاقة الكهربائية عن طريق قوة الأمواج أو يقال لها طاقة المد والجزر وهذه من الطريق الحديثة وتستخدم فيها قوة الأمواج في البحر لانتاج الكهرباء .
  • الطاقة الكهربائية عن طريق تحول النفايات إلى غاز يستعمل لانتاج الكهرباء .
  • طاقة باطن الارض أيضاً تستخدم لإنتاج الكهرباء .
  • الكهرباء هي ظاهرةُ فيزيائيةُ خاصةُ بالأجسام الحاملة لها، مُشَكِلةً بذلك قوةً مؤثرة، نتيجة توجيهها بمسارٍ معينٍ، وترتبطُ ارتباطا متلازِماً بظاهرةِ المغناطيسية .
  • توليد الكهرباء يقصد به عملية انتاج تيار كهربائي، وذلك من خلال تَحَوُلات الطاقة من شكل الى آخر .
  • التيار الكهربائي يقصد به سَرَيَانُ الشحنات الكهربائية في مُوصلٍ لها، حيث يُحدد له اتجاهٌ وشدة .

انواع التيار الكهربائي

  • التيار المتردد هو التيار المتغيرةُ قيمتهُ، واتجاههُ، تفاوتاً بشكل موجي على شكل اشارة جيبية .
  • التيار المستمر أو المباشر أو الثابت هو التيار الثابتة قيمته واتجاهه .

مبدأ عملية توليد التيار الكهربائي المتردد

تعتمد عملية توليد التيار الكهربائي على المجال المغناطيسي، الذي تَأْخذ خطوطهُ مساراً مُتَجِهاً، يخرج من القطب الشمالي، ويدخل في القطب الجنوبي، فإذا ما تم قطع هذه الخطوط، تنتج ظاهرة فيزيائية، يتم من خلالها توليد قوة قادرة على التأثير في الشحنات الموجود في المادة الموصلة، والتي تَقْطَع خطوط المجال، حيث يكون تأثيرها موجها، منتجا بذلك سريان للشحنات على شكل تيار كهربائي ،وبتكرار قطع خطوط المجال، يستمر سريان هذا التيار الكهربائي، وعليه فإن عملية توليد الطاقة يتم تصنيفها بناء على القوة العاملة في قطع خطوط المجال المغناطيسي، فمثلا إذا تم الاستعانة بطاقة الرياح، وتحويلها الى طاقة حركية، تقوم بتحريك مصدر المجال المغناطيسي، الذي يمر في ملف يتم من خلاله قطع خطوط المجال المغناطيسي، ويسري على أثره فيه تيار كهربائي ،تُسمى هذه العملية بتوليد الكهرباء بطاقة الرياح، وعليه يقاس توليد الكهرباء بالبخار، والمياه …..الخ.

تتغيرُ شدةُ التيار الكهربائي وقوتهُ عند كل نقطةٍ أثناء توليده، بناءً على الزاوية التي يتم من خلالها قطع المجال المغناطيسي، حيث تكون ذروتهُ عند قطعهِ بشكلٍ متعامدٍ، وكما تؤثر زاوية القطع على الموجة الجيبية الكهربائية، فيما اذا كانت سالبة أو موجبة، والتي يُشار اليها باتجاه التيار الكهربائي .

طرق لتوليد التيار الكهربائي

  • محطات التوليد المائية:يَتِمُ استخدام قوة الماء المُتحرك، سواءً أكان من الأنهار أم الشلالات أم السدود، لإنتاج حركة دورانية من خلال توربين، يقوم بِدَورِهِ بتحريك مصدر مجال مغناطيس، يتحرك داخل ملف ضخم لانتاج التيار الكهربائي، بالطريقة المُشارُ إليها أعلاه .
  • محطات توليد الطاقة من خلال الإحتراق الداخلي :تعتمد هذه الطريقة على انتاج حركة ميكانيكية، ناتجة عن قوة الإنفجار الحادثة نتيجة احتراق الوقود في أسطوانات احتراق مضغوطة، حيث يتم الإستفادة من هذه الحركة، بتحريك مصدر المجال المغناطيسي، لإنتاج التيار الكهربائي كما سلف .

توليد الكهرباء هي عمليّة يتم خلالها تحويل شكل من أشكال الطّاقة إلى الطّاقة الكهربائيّة ويتم ذلك عن طريق أكثر من نوع من المحطات :

1. محطات توليد عن طريق البخار :

محطات ذات حجم كبير وتكلفة قليلة ويستخدم بها أغلب انواع الوقود كالغاز الطبيعي والبترول والفحم الحجري أمّا عن أماكن تواجدها فيفضّل أن يكون مكان قريب من مصادر المياه ليتم تبريدها مباشرة وقريبة من مناطق الإستهلاك البشري كالمدن السكنية والمدن الصناعية .

2. محطات التوليد باستخدام الطاقة الشمسية :

باستخدام الألواح الشمسيّة ( الخلايا الضوئية ) لتوليد الكهرباء وأيضاً لاستخدامها في تسخين الماء ، وتستخدم هذه الطريقة غالباً في المناطق النائية والمصاحبة لدرجات حرارة عالية ونادراً ما تستخدم في المصانع لحاجة المصانع لكميّات هائلة من الطّاقة وبشكل مستمر .

3. محطات التوليد باستخدام الديزل (احتراق داخلي ) :

تتولّد غازات بسبب احتراق الدّيزل بدرجه حرارة عالية فتقوم الغازات بتحريك التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية ، وتمتاز بسرعة تشغيلها وإيقافها وبسهولة تركيبها وصيانتها ، لكنّها ذات تكلفة متغيّرة وغير ثابتة وعمرها قصير وتستهلك كميّة كبيرة من الوقود . ويكثر استخدامها في المصانع العملاقة أو في النّظام الكهربائي للمدن الكبيرة .

4. محطات التوليد بواسطة الطّاقة النووية :

ومبدأ عملها شبيه بمحطات البخار لكن يتم استبدال فرن الحرق بمفاعل ذرّي لتوليد الحرارة النوويّة التي تقوم برفع درجة حرارة الماء ، ثم يتحوّل الماء إلى بخار ليشغل الآلآت . وهذه المحطات غير مستعملة بالدّول العربية والدّول المحظورة من إستخدام الطاقة النّووية .

5. محطات التوليد عن طريق الرياح :

يتم تركيب مراوح كبيرة بعدّة شفرات وتحرّك الرّياح هذه الشفرات لتدويرها وتدوير المراوح ، وتستخدم عادة في المناطق الريفيّة .

6. محطات التوليد باستخدام الماء و المد والجزر :

عن طريق استغلال الماء المتواجد في المناطق المرتفعة ومجاري الأنهار والبحار ، ويكثر استعمالها في المناطق التي تهطل بها الأمطار كثيراً ، وتتكوّن المحطّة من مساقط المياه و التوربينات وأنابيب السحب ومحطاته .

إستغلال المد والجزر يكون في مناطق سواحل البحار بسبب ارتفاع الماء وانخفاضه فتوضع توربينات في مجرى المد فتشغلها المياه الصّاعدة ثم تشغلها المياه الهابطة من الجزر مرّة أخرى وتشتهر فرنسا بهذه الطريقة .

من الصّعب والمستحيل على البشر في الوقت الحالي العيش بدون الكهرباء ، قديماً كان البشر يستخدمون طرقاً بدائيّة في الإنارة ، أمّا بسبب الطرق الحديثة في توليد الطّاقة وإنتاجها أصبحت الكهرباء من أساسيّات الحياة البشرية ولا يمكن الإستغناء عنها .

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *