إذا انقطعت علينا ساعة واحده نتكركب ؟ هل فكرت كيف يتم توليد الكهرباء ؟

تعتبر الكهرباء في يومنا هذا من إحدى أهم الاختراعات ،وتعد المصدر الأول للحصول على الطاقة التي تستخدم

في العديد من المجالات

حيثُ للكهرباء العديد من الفوائد منها : التدفئة في فصل الشتاء البارد والأجواء القارصة.

الإنارة والإضاءة للمصابيح والأضواء، تشغيل المحركات، الغسيل من خلال استخدام الغسالات، استخدام

الكهرباء في المصانع لتشغيل الأجهزة وللإنتاج، التبريد من خلال المكيفات في الأجواء الحارّة في فصل الصيف

شديد الحرارة، و تشغيل مختلف الأجهزة.

فيا ترى كيف يمكن توليد الكهرباء ؟

1. الألواح الشمسية وخلايا الطاقة الشمسية

حيث تعد الطاقة الشمسية مصدرا بديلا للطاقة. اللوح الشمسي (module) هو مجموعة من الخلايا

الشمسية المتصلة ببعضها البعض بطريقة تسلسلية او بالتوازي.

الالواح الشمسية لتوليد الكهرباء او ما يسمي ب PV solar panels او Module هي عبارة عن مجموعة من

الخلايا الشمسية PV cells المتصلة مع بعضها في اطار واحد وموصلة بينها وبين بعضها توصيل متوالي او

متوازي. وتتشكل الألواح الشمسية من العديد من الخلايا الكهروضوئية الصغيرة المرتبطة معاً، والتي تقوم

بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء

حيث تُصنع كل خلية من مواد معينة مع شريحتين من مادة شبه موصلة ، مما يؤدي إلى إنتاج مجال كهربائي،

وبالتالي تكتسب كل شريحة شحنةً كهربائية سالبة أو موجبة.

إن خلايا الطاقة الشمسية التي تقوم بإنتاج الكهرباء تتشابه لحد كبير مع تلك الخلايا التي تسخن المياء من

حيث الشكل الخارجي، إلا أن محتويات كل منها يختلف عن الأخر. حيثُ تحتوي خلايا الطاقة الشمسية على

أشرطة من السيليكون منها ما هو مشحون بشحنة سالبة و منها بشحنة موجب.

يتم ترتيب هذه الأشرطة بحيث تتقابل الشحنات السالبة مع الموجب، كما يتم حمايتها بطبقة رقيقة من

الزجاج، يخرج من كل خلية كابل كهرباء من أجل نقل التيارات المولدة لتجميعها في نقطة و احدة من أجل

الاستهلاك.

وتعمل بالطريقة التالية:

عندما تسقط أشعة الشمس على الخلايا فإن جزيئات الضوء و التي تدعى فوتونات تقوم بتحرير الالكترونات من

مادة السيليكون.بعد أن يتم تحرير الالكترونات، تنجذب السالبة منها بشكل تلقائي لأحد أشرطة السيليكون، إن

هذه العملية تودي إلى فرق جهد داخل الخلايا , من خلال إيجاد فرق الجهد يمكن إنتاج تيار كهربائي عن طريق

شبكة من الأسلاك , تقود هذه الشبكة التيار إلى الكابل و من ثم للمجمع.

إن وصول التيار للمجمع يعني إما القدرة على استهلاك الكهرباء بشكل مباشر أو تخزينها في مدخرات من أجل

استهلاكها لاحقا.

2. محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري

الوقود الأحفوري هو بقايا كائنات حية دفنت منذ ملايين السنين، ونتيجة لعدة عوامل جيولوجية منها الحرارة

والضغط الشديدين والعوامل الرسوبية والطبقية المختلفة تحولت إلى مادة ذات تركيب كيمائي لزج تحمل كمية

كبيرة من الطاقة بعدة أشكال مختلفة.

وهناك عدة أشكال للوقود الأحفوري كالنفط والغاز الطبيعي والفحم الحجري.

يعد الوقود الأحفوري من أهم مصادر توليد الطاقة الكهربائية وتشغيل مولدات الطاقة الكهربائية.

محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري حيثُ تقوم بتشغيل المولدات الكهربائية من خلال آلات دوار لتحويل

الطاقة الحرارية الناتجة عن الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية. وتعتبر أيضا بواعث رئيسية لثاني أكسيد الكربون،

الغازات الدفيئة.

كل محطة لتوليد الطاقة بالوقود الأحفوري هي نظام مصمم بشكل خاص.

في محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري الطاقة الكيميائية المختزنة في الوقود الأحفوري مثل الفحم، النفط،

الغاز الطبيعي أو سجيل الزيت والأكسجين الموجود في الهواء تتحول تدريجيا إلى طاقة حرارية، طاقة

ميكانيكية، وأخيراً، طاقة كهربائية.

3. طاقة الرياح

الرياح هي إحدى الظواهر الطبيعيّة التي على سطح الارض ، فالريح هي تحرّك الهواء الموجود في الغلاف الجوي باتجاهٍ معينٍ وسرعةٍ معينة، فيعتمد على فرق الضغط بين مكانين من اجل تحديد اتجاه حركة الرياح والهواء وانتقالها من مكانٍ إلى آخر على سطح الأرض بالاتجاه الأفقي .

حيثُ يتم تحويل قوة الرياح إلى طاقة كهربائية باستخدام التوربينات للاستفادة من طاقة الرياح، وتحويلها إلى طاقة كهربائيّة

ويوجد نوعان : توربين الرياح القصيرة  و توربين الرياح العاليّة ، حيثُ يستخدم توربين الرياح القصيرة ويكون ذو حجم الصغير لشحن بطارية أو إضاءة مصباح، ويستخدم توربين الرياح العاليّة ويكون ذو حجم كبير لإنتاج طاقة كهربائية هائلة، ويمكن لحقل من الطاقة أن يستخدم في تشغيل المصانع أو توفير الطاقة اللازمة لإضاءة مدينة بأكملها.

4. الطاقة الحرارية

الحرارة هي إحدى أشكال الطاقة، يترافق معها حركة الذرات أو الجزيئات أو أي جسيم يدخل في تركيب المادة.

ويعدّ استخدام الحرارة من الأنظمة الشائعة في توليد الكهرباء.

محطة الطاقة الحرارية هي محطة طاقة يكون فيها المحرك الرئيسي هو البخار. يتم تسخين المياه وتتحول إلى بخار ذو ضغط عالي. ويوجه البخار في ضغط عالي إلى تدوير توربين بخاري ويكون التوربين غالباً موصولا بمولد كهربي، حيثُ معظم المحطات الحرارية هي محطات بخارية لإنتاج الطاقة الكهربائية.

ومبدأ عمل المحطة الحرارية كالآتي: تؤخذ حرارة من مصدر للطاقة وتعطى لوسط شغال مثل الماء فيتحول إلى بخار ويمر البخار في توربين بخاري ويتحول جزء منه إلى طاقة تحريك ميكانيكية عندما ينخفض ضغط البخار من ضغط عال إلى ضغط منخفض، ويتمدد البخار، بعد تدوير التوربين يعطي البخار ما بقي فيه من حرارة إلى الهواء.ثم تعاد الخطوة الأولى، وتكون العملية عملية دورية. وخلالها يضيع جزء كبير من الحرارة في الهواء، أو أحيانا يستغل بواسطة توليد مشترك حيث يستفاد من بقية الحرارة.

5. الطاقة الهيدروليكية أو الطاقة المائية

الطاقة الهيدروليكية أو الطاقة المائية هي الطاقة المستمدة من قوة المياه المتساقطة والجارية، التي يمكن تسخيرها لخدمة أغراض مفيدة.

هناك أمران ضروريان لتوليد كميات كبيرة من الكهرباء هما المستويات العالية لهطول الأمطار والاختلافات الكبيرة في الارتفاع .

تحول محطات توليد الطاقة الكهرومائية هذه الطاقة إلى كهرباء عن طريق دفع المياه – التي غالبا ما تكون محتجزة وراء سد – عبر التوربينات الهيدروليكية التي يتم توصيلها بمولد. ثم يخرج الماء من التوربينات ويعود إلى مجرى التيار أو مجرى النهر أسفل السد.

المصادر

http://solarsnipers.com/pages/article_details/solar-panels

https://mawdoo3.com/

https://www.marefa.org/%D9%85%D8%AD%D8%B7%D8%A9_%D8%AA%D9%88%D9%84%D9%8A%D8%AF_%D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9_%D8%A8%D8%A7%D9%84%D9%88%D9%82%D9%88%D8%AF_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%AD%D9%81%D9%88%D8%B1%D9%8A

https://weziwezi.com/%D9%85%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85%D8%A7%D8%AA-%D8%B9%D9%86-%D8%A7%D9%84%D9%88%D9%82%D9%88%D8%AF-%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%AD%D9%81%D9%88%D8%B1%D9%8A/

https://weziwezi.com/%D8%B7%D8%B1%D9%8A%D9%82%D8%A9-%D8%AA%D9%88%D9%84%D9%8A%D8%AF-%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A1-%D9%85%D9%86-%D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B4%D9%85%D8%B3%D9%8A/

http://www.aleqt.com/2014/04/28/article_844529.html