يُعد موضوع الطاقة ومصادرها من القضايا الحيوية التي تحظى باهتمام الحكومات، نظرًا للاحتياجات المستمرة والكثيرة للسكان. وقد زادت أهمية الطاقة بشكل ملحوظ بعد اكتشاف الفحم والنفط.
دراسة حول الطاقة ومصادرها وصورها
قبل الغوص في تفاصيل مصادر وصور الطاقة الموجودة على كوكب الأرض، دعونا نبدأ بتقديم تعريف واضح لمفهوم الطاقة:
- قد يتغير مفهوم الطاقة عبر الزمن تبعاً لتغير وجهات نظر الإنسان.
- في البداية، كانت الطاقة مرتبطة بحياة الإنسان وروحه وجسده.
- ثم أدرك الإنسان وجود مواد خام قادرة على إنتاج الطاقة دون الحاجة للحياة.
- نتيجة لذلك، استنتج الإنسان أنه لا يمكن فهم الطاقة إلا بعد تحويلها إلى صورة أخرى.
- وبذلك توصل إلى تعريف الطاقة بأنها كمية فيزيائية تتخذ أشكالاً متعددة.
- يمكن أن تظهر الطاقة على هيئة حرارة، أو حركة ميكانيكية، أو شكل من الطاقة الذي يربط نوى الذرات بين البروتونات والنيترونات.
- علاوة على ذلك، أشار العلماء إلى أن الطاقة لا تُستحدث ولا تفنى، بل يمكن أن تتحول من شكل لآخر، وهو ما يعرف بقانون حفظ الطاقة.
ما هي مصادر الطاقة؟
يمكن تصنيف مصادر الطاقة إلى نوعين رئيسيين: المصادر المتجددة وغير المتجددة. وفيما يلي عرض تفصيلي لكل من هذين النوعين:
مصادر الطاقة المتجددة
تمتاز مصادر الطاقة المتجددة بأنها قابلة للتجديد المستمر، وعادةً ما تكون الفترة الزمنية المطلوبة لتجديدها قصيرة، وهي تمثل طاقة دائمة، ويكون مصدرها الرئيسي من الطبيعة، ومن أبرز أمثلة هذه الطاقة:
الطاقة الشمسية
- تعتبر الشمس المصدر الأساسي للطاقة، وهي المصدر الأكثر وفرة لإنتاج الطاقة المتجددة.
- تتوفر أشعة الشمس في جميع أنحاء العالم باستمرار.
- تتميز الطاقة الشمسية بعدم إنتاج أي نوع من التلوث.
- يمكن تخزين أشعة الشمس وتحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة للاستفادة منها لاحقاً.
طاقة الرياح
- تعتمد طاقة الرياح على حركة الهواء، حيث لا يمكن الحصول عليها دون وجود ريح.
- تنتج طاقة الرياح نتيجة ارتفاع الهواء الساخن مستبدلاً بالهواء البارد.
- يتم استخدام حركة الرياح لتحويل الطاقة الحركية الناتجة إلى أشكال أخرى مثل الطاقة الكهربائية بواسطة التوربينات.
الطاقة الكهرومائية
- تُعرف أيضاً بالطاقة المائية.
- تعتبر الطاقة الكهرومائية من أهم مصادر الطاقة المتجددة على كوكب الأرض.
- تنشأ هذه الطاقة من حركة المياه، حيث يتم تحويل الطاقة الحركية الناتجة عن المياه المتدفقة إلى أشكال أخرى مثل الطاقة الكهربائية.
- تُقام مشاريع الطاقة الكهرومائية في مواقع البحيرات والسدود لاستغلال هذه الطاقة.
الطاقة الحرارية الأرضية
- تنشأ هذه الطاقة بسبب الحرارة الموجودة في باطن الأرض.
- تنتج عن التحلل الإشعاعي الذي يحدث للصخور في أعماق الأرض.
- تنتقل الحرارة من الأعماق إلى السطح بعد مرورها عبر عدة طبقات من الأرض.
- تظهر هذه الطاقة في أشكال متعددة، مثل الينابيع الساخنة التي يمكن استخدامها في تشغيل الآلات الثقيلة.
مصادر الطاقة غير المتجددة
تسمى مصادر الطاقة غير المتجددة بهذا الاسم لأنها لا تتجدد بسرعة، وتحتاج لعمليات طبيعية بطيئة، مما يجعلها تتناقص مع الاستخدام، ومهددة بالاستنزاف، ومن هذه المصادر:
النفط
- يتطلب تكوين النفط وجود صخور رسوبية غنية بالموارد الطبيعية.
- تدخل الصخور ذات المسامية العالية في تكوين النفط، وتحافظ عليه.
- تجنّب صخور أخرى غير منفذة تسرب النفط إلى السطح.
- تُعرف المنطقة التي يسمح تكوين النفط فيها باسم “مصيدة”.
- عند تحديد موقع هذه المصيدة، يمكن للجيولوجيين استخراج النفط كمصدر غير متجدد للطاقة.
الفحم
- يتكون الفحم أساسًا من عنصر الكربون.
- الكربون مادة صلبة قد تكون سوداء أو بنية.
- تتفاوت نوعية الفحم بناءً على نوعيات النباتات المدفونة ونسبة الشوائب.
- يتشكل الفحم عادة في الرواسب الطبقية تحت ضغط وحرارة مرتفعة، حيث تتحول المواد النباتية إلى طاقة.
الطاقة النووية
- مصدر الطاقة النووية هو الذرات، وبالتحديد نواة الذرة.
- تتكون النواة من وحدات صغيرة ترتبط بروابط تحتوي على قدر هائل من الطاقة.
- عند كسر هذه الروابط، تطلق الطاقة النووية التي يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى مثل الطاقة الكهربائية والحرارية.
- تتم العمليات النووية في المحطات إما عن طريقة الانشطار أو الاندماج النووي.
- ينتج عن الطاقة النووية طاقة نظيفة، ولكنها تصدر مواد ضارة مشعة.
صور الطاقة
في إطار بحثنا عن الطاقة ومصادرها وصورها، تمكن العلماء من تصنيف الطاقة إلى عدة صور رئيسية بعد إجراء العديد من الدراسات والتجارب. وهذه هي صور الطاقة:
الطاقة الكيميائية
- تظهر في الطبيعة.
- تشمل أنواع الوقود مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي والخشب.
الطاقة الميكانيكية
- تنتج عن حركة الأجسام من مكان إلى آخر.
- تشمل مصادرها حركة الرياح والمد والجزر.
- يمكن تحويل هذه المصادر إلى أشكال طاقة أخرى.
الطاقة الحرارية
- تعرف بأنها طاقة الحركة في جزئيات وذرات المواد.
- تشمل مصادرها الحرارة الجوفية وأشعة الشمس التي تتحول إلى طاقة حرارية.
الطاقة الشمسية
- هي الطاقة المنبعثة من الشمس.
- تعتبر طاقة نظيفة لا تسبب التلوث.
الطاقة النووية
- تنتج كما أسلفنا عن تفكك الروابط بين مكونات النواة.
- تنتج مقدارًا كبيرًا من الحرارة.
الطاقة الكهربية
- تُعتبر طاقة متحولة لا يمكن الحصول عليها بشكل مباشر.
- من الأمثلة تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية أثناء عمل المولد الكهربائي.
الطاقة الضوئية
- تعد نوعًا من الموجات الكهرومغناطيسية التي تحمل حزمًا من الفوتونات.
- يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى مثل الطاقة الكهربائية باستخدام الخلايا الضوئية.
