[ ثروات طبيعية ] تعريف الطاقة وأهميتها ووسائل ترشيدها.. مع 10 أنواع للطاقة المتجددة وغير المتجددة

تم النشر اليوم 07-12-2025 | [ ثروات طبيعية ] تعريف الطاقة وأهميتها ووسائل ترشيدها.. مع 10 أنواع للطاقة المتجددة وغير المتجددة
تم النشر اليوم [dadate] | تعريف الطاقة وأهميتها ووسائل ترشيدها.. مع 10 أنواع للطاقة المتجددة وغير المتجددة

ما هي الطاقة؟ وما هي صورها فيما يحيط بنا؟

هي الاستطاعة بذل شغل أو جهد فنحن نستخدم الطاقة لأداء أعمالنا البسيطة والمعقدة، عندما نأكل نلاحظ ان أجسامنا تحول الطاقة المخزونة في الطعام إلى طاقة تمكننا من الحركة والقيام بأعمالنا، وكذلك السيارات والطائرات والمعدات والماكينات في المصانع كل ذلك يحول الطاقة إلى شغل والشغل يعني حركة او تدفئة أو إنارة. ما هي صور الطاقة في الطبيعة؟ هناك عدة صور مختلفة للطاقة في الطبيعة كما يمكن أن تتحول صورة إلى أخرى من هذه الصور: الطاقة الكهربائية.الطاقة الكيميائية.الطاقة الحرارية.الطاقة الميكانيكية.الطاقة النووية.الطاقة المغناطيسية. أنواع الطاقة الميكانيكية: الطاقة المخزنة أو potential energy)): عرفها العلماء بأنها: “هي طاقة لازمة رفع جسم أو هي الطاقة الناشئة عن وضع الجسم وشكله وتركيبه”.وجاء في مفهوم الطاقة الذي أوضحه علماء الفيزياء أنها “طاقة كامنة داخل الجسم المتواجد أعلى سطح الأرض بحيث أنه يقوم ببذل شغل للوصول إلى سطح الأرض لذلك يمكن أن نسميها طاقة الوضع أو الطاقة الكامنة”. طاقة الحركة أو (kinetic energy) جاء في تعريف علماء الفيزياء عن طاقة الحركة أنها: “هي قدرة الجسم على بذل شغل فهي تعتمد على كتلة الجسم وانطلاقه ولكنها لا تعتمد على اتجاه الحركة”. قانون بقاء الحركة الطاقة كمية محدودة ثابتة فهي لا تُفنى ولا تُستحدث (إلا بإذن الله) ولكنها تتحول من شكل إلى آخر فمثلاً تتحول من طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية أو ميكانيكية أو تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية. وحدة قياس الطاقة هي الجول (Joule)، وترجع هذه التسمية إلى العالم البريطاني جيمس بريسكوت جول (1818-1889) فقد اكتشف أن الحرارة هي أحد صور الطاقة وعبر عنها بالجول وستخد أن 1000 جول تعادل “1” وحدة حرارية بريطانية. أشكال تحول صور الطاقة: فمثلا عندما نأكل يتم خزن الطعام في صورة كيميائية وتتحول إلى طاقة كامنة في الجسم وتستخدم هذه الطاقة المخزونة لأداء الشغل ويتحول إلى طاقة حركة.عند التحدث في الهاتف فالصوت يتحول إلى طاقة كهربية تنتقل عبر الأسلاك، وبالعكس الكهربية إلى طاقة صوتية أو ضوئية مثل في التلفاز.كما تتحول الطاقة الكيميائية المخزونة في الوقود، مثل: البنزين والسولار تتحول من خلال محرك السيارات إلى طاقة حركة وطاقة حرارية تؤدي إلى حركة السيارات في جهة المطلوبة.

الطاقة المائية.. كيف تتولد الطاقة الكهربائية منها؟

الطاقة المائية يعتبر الماء من أهم النعم التي أوجدها لنا الله عز وجل فقال تعالى “وجعلنا من الماء كل شيء حي”.وتتكون الطاقة المائية عندما تُجمع المياه في أعالي الجبال نتيجة الأمطار ثم تسقط لمساقط للمياه وهذه المياه المنحدرة من مكان مرتفع تحتوي على طاقة حركة يُمكن أن نحولها إلى طاقة كهربية ويمكن الحصول عليها بإنشاء سدود على مجرى النهر تُخزن فيها المياه وثم تُنشأ محطات توليد للكهرباء بجوار السدود كما يمكن استخدام الشلالات الطبيعية في ذلك الغرض، فقديماً تم استخدام المياه في إدارة الطواحين لطحن الحبوب بحيث يتم وضعها في مجرى نهر ليقوم الماء المتحرك بتدويرها، فسميت بـ “طواحين المياه”.وهذه الطاقة تعتبر من أرخص وأنظف المصادر لتوليد الكهرباء ب سقوط واندفاع الماء في اتجاه ريش التوربينات مما يؤدي إلى دورانها فتتولد الكهرباء.

طاقة الرياح.. وكيف يتولد عنها الكهرباء؟

طاقة الرياح هي طاقة تم استخدامها قديماً في دفع المراكب الشراعية على سطح الماء وفي طحن الحبوب وفي الري وكذلك في رفع المياه ففي عام 1750 ووصل عدد طواحين الرياح إلى حوالي 8000 طاحونة في هولندا وكذلك انجلترا والغرض الأساسي لها هو ضخ ورفع المياه من المناطق المنخفضة إلى مناطق الزراعة أو ادارة الطواحين لطحن الحبوب. كيف توليد الكهرباء من الرياح؟ تتولد نتيجة امتصاص سطح الأرض والمحيطات لأشعة الشمس فيتأثر الغلاف الجوي المحيط ويسخن الهواء مما يؤدي إلى انخفاض كثافته فينقل الهواء من منطقة الضغط المنخفض المتأثر بوجود أشعة الشمس وبذلك تنشأ الرياح، تم التراجع لاستخدامها عند اختراع آلة البخار ولكن عاد الاهتمام بها لأنها أصبحت مصدر من مصادر الطاقة النظيفة وكذلك بعد قلة وارتفاع أسعار الغاز والبترول وظهر مشاكل البيئة من استخدام الفحم.وبدأ في العشرين عاماً الأخيرة تصنيع توربينات الرياح بجودة عالية وتكلفة أقل وهي أقل تلويثاً للبيئة من المصادر التقليدية كالفحم والغاز الطبيعي والبترول.تستخدم الآن طاقة الرياح في توليد الكهرباء حيث يتم تثبيت التوربينات على أبراج تصنع من الحديد الذي يستطيع تحمل التوربينة التي يمكن أن يصل وزنها إلى حوالي ثلاثين طن وكلما أرتفع البرج كلما زادت سرعة الرياح كما أصبح يطلق على توربينات الرياح المتواجدة في مكان واحد اسم مزرعة الرياح وكذلك تم تصميم التوربينة لضمان توجيه الريش نحو اتجاه الرياح وذلك لحمايتها من الدوران بسرعة عالية قد تسبب في تحطمها وتلفها، فهناك دول تعتمد على طاقة الرياح بشكل كبير لتوفير الطاقة الكهربية منها ألمانيا وإسبانيا والدنمارك.

ما هي وسائل وطرق ترشيد الطاقة؟ وما أهمية ذلك؟

الطاقة التي تستخدمها قد لا يمكن تعويضها بسهولة، مثل: الطاقة الغير متجددة؛ كما في الوقود الأحفوري، مثل: البترول والغاز الطبيعي والفحم الذي يحتاج إلى عدة سنين حتى يتكون والطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح والطاقة المائية التي تتجدد باستمرار لكن تكون تكلفتها عالية لتوليد الكهرباء منها لذلك علينا ترشيد استهلاك الطاقة خاصة في المنازل لذلك عليك غلق الأجهزة الكهربية التي لا تحتاج إليها وعدم ترك الإضاءة في الغرف مضاءة بدون سبب، توفير في استخدام السخانات الكهربية لأنها تستهلك كهرباء عالية.الاعتماد على ضوء الشمس في النهار بدل من نور المصباح.استخدام المصباح الموفر للكهرباء وهي متوفرة الآن.ترشيد الطاقة في استخدام البنزين في السيارات فيمكن أن تسير في المسافات القصيرة بدل استخدام السيارة إن أمكن.استخدام السخانات الشمسية إن أمكن بدل السخانات الكهربائية.

الطاقة الكهربائية.. ما هي؟ وكيف يتم توليدها؟ وكيف تنتقل؟

الطاقة الكهربائية تستخدم الكهرباء في كثير من نواحي الحياة في المصانع والشوارع للإنارة والأجهزة المنزلية المتعددة، مثل: الثلاجات والغسالات والحواسب والهواتف. ما هي الكهرباء؟ المواد تتكون من ذرات وهي تتكون من بروتون ونيترون وإلكترون، تحتوي البروتونات على شحنات موجبة والإلكترونات على شحنات سالبة أما النيترونات فهي متعادلة، توجد بعض العناصر الغير مستقرة وهي التي تحتوي على عدد إلكترونات أكثر والتي يمكن أن تتحرر فيصير التعادل بين عدد النيترونات والإلكترونات، والإلكترونات التي تنتقل من نواة إلى أخرى هي التي تسبب التيار الكهربي لأن انتقالها يكون على شكل سلسلة متواصلة بين الأنوية وبعضها وهو ما يحدث عند انتقال الكهرباء في سلك فالشحنة تنتقل من نواة لأخرى ويمر معها التيار الكهربي . الطاقة المختزنة والبطاريات الطاقة المختزنة من المجالات الهامة التي تدخل في كثير من التطبيقات مثل تشغيل الهواتف المحمولة أو أجهزة الراديو والحواسب المحمولة والسيارات وتحول الطاقة من صورة إلى أخرى أكثرها استخداماً هي الطاقة الكيميائية التي يمكن أن تحفظها البطاريات لإنتاج الكهرباء. يوجد أنواع متعددة من البطاريات منها: بطاريات حمض الرصاص وتستخدم في السيارات.بطاريات الليثيوم التي تستخدم في الكاميرات والهواتف المحمولة والحاسب المحمول. كيف يتم توليد الكهرباء؟ يتم توليد الكهرباء في محطات القوي التي تحتوي على غلايات ضخمة تستخدم في حرق الوقود والحصول على الحرارة ويبدأ البخار في الخروج في انابيب خاصة نحو “التوربينة” ويستخدم الفحم والغاز الطبيعي والبترول في الحرق داخل صندوق الحريق وذلك لإنتاج الطاقة الحرارية اللازمة لتسخين مواسير المياه حتى تتحول إلى بخار الذي بدوره يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية. كيف تنتقل الكهرباء؟ بعد إنتاج الكهرباء من محطات القوي تأتي مرحلة نقل الكهرباء المنتجة وتوزيعها حتى تصل إلى المدن والقرى والمصانع والكثير من مناطق الاستهلاك فكلما سعة المولد كلما حصلنا على كهرباء أكثر، في البداية توجه الكهرباء المنتجة من محطات القوى الكهربية إلى محولات داخل تلك المحطات لتقوم برفع الجهد الذي يفيد في نقل وضخ الكهرباء لمسافات بعيدة حيث يعمل الجهد المرتفع على نقلها إلى مسافات بعيدة بكفاءة عالية.تصنع كابلات الجهد المرتفع من الألومينيوم والنحاس وذلك بسبب مقاومتها المنخفضة ويتم بعد ذلك خفض الجهد المرتفع إلى الجهد المطلوب في مناطق الاستهلاك والتي تختلف احتياجاتها من الكهرباء حسب أحمالها وهي الكهرباء التي تحتاجها الأجهزة عند الاستخدام فمثلا تحتاج المصانع إلى قدر من الكهرباء أكثر من المنازل لذلك يتم خفض الجهد بجوار المنازل حتى يتناسب مع تشغيل الاجهزة حتى لا تتلف.وتنقل الكهرباء عبر أبراج خاصة تسمى كابلات هوائية أو تدفن في الأرض وتسمى كابلات أرضية ويتم تصميمها على تحملها للعواصف الرملية أو الثلجية حتى لا تتحطم هذه الكابلات.وعند دخول الكهرباء إلى المنزل تمر على عداد لتسجيل الاستهلاك ونقوم بقراءة العداد لمعرفة الاستهلاك الشهري وكذلك يوجد “منصهر” تمر عليه الكهرباء لحماية المنزل من خطر زيادة الأحمال على الأسلاك أو وجود ماس كهربي فيقوم “المنصهر” بفصل الكهرباء من تلقاء نفسه. ماكينات الديزل تستعمل هذه الماكينات في توليد الكهرباء وخاصة في القرى والمناطق النائية والبعيدة عن شبكات الكهرباء لكنها تحتاج إلى كميات كبيرة من الوقود ولكنها تمتاز بسهولة تركيبها وتشغيلها ويمكن أن تستخدم في حالات الطوارئ لتوفير الكهرباء كما في المستشفيات والسنترالات وغيرها لتوفير الكهرباء للأماكن التي لا يجب أن تنقطع عنها مصادر الطاقة.

الغاز الطبيعي.. مما يكون؟ وما هي أهم استخداماته؟

الغاز الطبيعي هو غاز أخف وزناً من الهواء ليس له لون أو رائحة وهو غالباً يكون من الميثان وهو مركب كيميائي به ذرات الكربون والهيدروجين (ذرة كربون مع أربع ذرات هيدروجين) ويتواجد الغاز الطبيعي بالقرب من البترول غالباً ويتم نقله في أنابيب حتى مناطق خزنه ويتم خلطه بمادة كيميائية لتعطيه رائحة نفاذة للتعرف على أي تسريب في الغاز ويعتبر من أفضل أنواع الوقود لأنه لا يسبب إلى مشاكل بيئية.ويمكن أن يستخدم في تشغيل محطات القوي لتوليد الكهرباء وفي المصانع كما أنه أصبح يستخدم بديل المازوت في تشغيل أفران الخبز وفي تدفئة وتسخين المياه في المنازل.يمر أيضاً الغاز الطبيعي على عدادات لقياس ما نستهلكه وتقرأ العدادات بشكل شهري ويتم محاسبة المستهلك على قيمتها.أما المناطق السكنية التي لا تعتمد على الغاز الطبيعي يستخدم غاز البروبان الذي يعبأ في اسطوانات وهو غاز البترول المُسال.يمكن لهذا الغاز الطبيعي أن يتحول إلى سائل وذلك بعد تعريضه إلى ضغط وذلك لنقل الحيز اللازم لحفظ كميات كبيرة منه وكذلك لتسهيل عملية نقله من دولة إلى أخرى ويتم استخدامها الآن كوقود للسيارات والمركبات وهو يستلزم وجود اسطوانات خاصة لهذا الغاز المُسال، ويعتبر استخدام الغاز الطبيعي أنظف وأقل تلوث للبيئة من البترول لذلك يفضل استخدامه كثيراً الآن.

الوقود الأحفوري.. مما وكيف يتكون؟

الوقود الأحفوري له صور مختلفة، مثل: الفحم وزيت البترول والغاز الطبيعي وجميعها تحتاج إلى سنين متعددة حتى تتم تكوينها. كيف يكون الوقود الأحفوري؟ يتم جرف الاشجار والنباتات بفعل الفيضانات والسيول لتستقر في قيعان المحيطات والبحار وكونت طبقات من نسيج نباتي نصف متفحم ومع مرور السنين تغطت هذه الطبقات بالرمال والطين والعناصر الأخرى الطبيعية وتحولت إلى صخور رسوبية وتراكمت وبكميات وبدأت تضغط على بعضها البعض مما يؤدي إلى دفنها في باطن الأرض لسنين كثيرة فتحولت إلى فحم وزيت بترولي وغاز طبيعي.ويتم استخراج الفحم من المناجم ونقله إلى أماكن استهلاكه.للتنقيب عن الغاز الطبيعي والبترول تقوم الشركات بالحفر في باطن الأرض وأعماق البحار ويتم ضخه بعد ذلك في انابيب حتى تصل إلى مصافي التكرير أو للسفن مباشرة لنقله إلى دول أخرى.

الطاقة الشمسية.. ما هي مصادرها؟ وما هي أهم استخداماتها لتوفير الطاقة والحفاظ على البيئة؟

الطاقة الشمسية تعتبر الشمس هي أقرب النجوم إلى الأرض وهي أساس الحياة على كوكب الأرض فنحن نستخدمها في العديد من الاستخدامات والنبات لا يعيش بدون ضوء الشمس حيث يستطيع بواسطته تكوين غذائه ونحن والحيوانات تأكل النبات وتتغذى عليه وعند موت النباتات والحيوانات ودفنها مئات السنين تحولت إلى بترول فحم وغاز طبيعي، ويعتبر العديد من العلماء أن يعتبر ضوء شمس تم خزنه لملايين السنين حتى تتحول إلى طاقة، لذلك فالشمس هي مصدر كل الطاقات. استخدامات الطاقة الشمسية سخانات المياه: بدأ استخدامها عام 1890 في أمريكا وتبيين أنها أفضل من سخانات الخشب والفخم التي كانت تستخدم قديماً لتسخين المياه لكن بعد اكتشاف البترول والغاز الطبيعي بدأوا في استخدامهما في تسخين الماء ولكنهم الآن بدأوا في العودة إلى استخدام السخانات الشمسية. تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بدأ استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء ففي بعض المحطات لتوليد الكهرباء تعتمد على مرايا كبيرة بتركيز أشعة الشمس على ماسورة تمر بها الماء لرفع درجة حرارة الماء لأعلى من درجة الغليان ليتحول إلى بخار ويتم توجيهه إلى توربينات وبعدها يتم توليد الكهرباء، ولأن مشكلة الطاقة الشمسية أنها لا تعمل في غياب الشمس لذلك وفي وقت الغيوم والليل تتوقف هذه المحطات ولذلك في بعض هذه المحطات نجد دمج بين استهلاك الطاقة الشمسية والغاز الطبيعي أو البترول في توليد الكهرباء حيث تستخدم الشمس في النهار والغاز الطبيعي والبترول في الليل .ويوجد نظام آخر لإنتاج الكهرباء بالطاقة الشمسية يسمي “محطة قوى البرج المركزي” حيث يتم انعكاس لضوء الشمس من خلال حقل مرايا يحيط ببرج مرتفع تتحرك كلها في اتجاه ضوء الشمس لتعكس بدورها أشعة الشمس في اتجاه البرج المتواجد في المركز لترتفع درجة حرارة السائل وغالباً يكون زيت خاص أو ملح صخري ذائب موجود في قمة البرج حتى يصل إلى درجة الغليان عالية جداً فيتحول ذلك السائل إلى بخار يتم توجيهه إلى التوربينة لتوليد الكهرباء، وتم انشائها أول مرة في أمريكا عام 1980 وتقوم بتوليد الكهرباء وتوفير الكهرباء للمناطق السكنية القريبة. استخدام الطاقة الشمسية في تحلية المياه: وذلك تستخدم بطريقتين أما عن طريقة الكهرباء المُنتجة من الطاقة الشمسية أو استخدام أشعة الشمس بشكل مباشر بتبخير المحلول المحلى ثم تكثيف وتجميعه في وعاء خلص لتجميع المياه المكثفة. ما هي الخلايا الشمسية؟ اُنتجت هذه الخلايا عام 1950 حيث تم استخدامها في الأقمار الصناعية الأمريكية وتصنع من السيلكون (أحد أنواع الرمل المنصهر) تستخدم في العديد من التطبيقات بداية من الآلات الحاسبة إلى مركبات الفضاء.

الطاقة ومصادرها

إذا نظرنا حولنا سنجد أن مصادر الطاقة متواجدة في كل مكان فالشمس هي أهم مصادر الطاقة والمصدر الرئيسي لغالبية مصادر لطاقة، فمن الشمس يمكن أن نحصل على الطاقة الكهربائية والحرارية والشمس تقوم بتسخين طبقات الهواء فتتكون الرياح وتتبخر مياه البحار والمحيطات بسبب حرارة الشمس فتتكون السحب ويهطل المطر.كما أن النبات يعتمد على الشمس في تكوين غذاءه حيث تتحول الطالقة الشمسية إلى طاقة كيمائية وتُخزن هذه الطاقة في مواد عضوية تسمي وقود وببقاء هذا الوقود في طبقات الأرض ليسمي بالوقود الأحفوري بسبب بقاء بقايا النباتات والحيوانات الميتة المدفونة في الأرض والمعزولة عن الهواء وبفعل الضغط والحرارة لسنين عديدة تتحول إلى الفحم الحجري والبترول والغاز الطبيعي لذلك تعتبر من مصادر الطاقة الغير متجددة لأنها تحتاج سنين عديدة للتكوين وتعويض الاستهلاك الدائم لها.

ما هي الطاقة النووية؟

الطاقة النووية تعتبر أحد أشكال الطاقة وهي متخصصة باستخدام الطاقة الموجودة في نواة بعض العناصر ويمكن استخدامها في إنتاج الطاقة الكهربية فمثلاً فرنسا تحصل على حوالي 77% من الطاقة الكهربية عن طريق المفعلات النووية.وهي تُنتج نتيجة تكسير في الروابط بين البروتونات والنيترونات في النواة مما يؤدي إلى الحصول على طاقة حرارية كبيرة تستخدم في غلي الماء داخل المفاعل بدلاً من حرق الوقود لغلي الماء لذلك تعتمد المفاعلات النووية على الطاقة الناتجة من انشطار الذرات.

ما هي طاقة الأمواج؟ وما هي طاقة المد والجزر؟

طاقة الأمواج يمكن للأمواج بما فيها من طاقة حركية أن تُدير توربينات لتوليد الكهرباء وهي تستخدم في إنارة المنازل الصغيرة واللمبات على الشواطئ. طاقة المد والجزر هي شكل آخر من طاقة المحيطات حيث يتم حجز الماء الذي يأتي من المد في خزانات خلف سدود ويتم استخدامها في توليد الطاقة الكهربائية كما في المحطات المائية.وهي طاقة كانت تستخدم قديماً ويمكن العودة إلى استخدامها لأنها نظيفة ليس لها أضرار على البيئة.