اليوم ، المصادر الرئيسية للطاقة في العالم هي: الفحم والنفط والغاز الطبيعي.كل هذا الوقود أحفوري ، لأنه يأتي من بقايا متحجرة لحيوانات ونباتات كانت موجودة على الكرة الأرضية منذ عدة ملايين من السنين. يستخدم هذا الوقود لتدفئة المساكن والمباني الأخرى للمركبات. الوقود الأحفوري هو مورد غير متجدد. وهذا يعني أن كمية كل هذه الأنواع من الوقود محدودة على الأرض.
لهذا السبب ، يعمل العلماء باستمرار للعثور على مصادر أخرى للطاقة ، لن يكون عددها محدودًا. تعتبر مصادر الطاقة المتجددة أنظف وليس لها نفس التأثير البيئي مثل الوقود الأحفوري. تشمل مصادر الطاقة البديلة: الطاقة الشمسية ، والطاقة الكهرومائية ، وطاقة الرياح.
بمساعدة الألواح الشمسية ، يمكنك تجميع الحرارة الشمسية واستخدامها لتدفئة المنازل والمباني الأخرى. كما أن المياه المتدفقة تولد الطاقة. عندما يسقط الماء ، فإنه يدور توربينًا يقود مولدًا ينتج الكهرباء. تستخدم التوربينات أيضًا لتحويل طاقة الرياح إلى كهرباء.
تعد الطاقة النووية من أهم مصادر الطاقة ، حيث يتم إطلاقها أثناء انقسام النواة الذرية. لإنتاج الطاقة باستخدام المصادر المتجددة ، لم يحل العلماء بعد المشكلة المرتبطة بتخفيض تكلفة التكنولوجيا لإنتاج مثل هذه الطاقة.
لقد قرأت إجابة السؤال ما هي مصادر الطاقة؟ وإذا أعجبتك المادة ، فقم بتدوينها في إشاراتك المرجعية - »ما هي مصادر الطاقة؟? .
طاقة بديلة- مجموعة من الأساليب الواعدة لإنتاج الطاقة ، والتي ليست منتشرة مثل الطرق التقليدية ، ولكنها ذات أهمية بسبب ربحية استخدامها مع انخفاض مخاطر إلحاق الضرر بالبيئة.
مصدر طاقة بديل- طريقة أو جهاز أو هيكل يسمح لك بتلقي الطاقة الكهربائية (أو أي نوع آخر من الطاقة المطلوبة) واستبدال مصادر الطاقة التقليدية التي تعمل على النفط والغاز الطبيعي المستخرج والفحم.
أنواع الطاقة البديلة:الطاقة الشمسية ، طاقة الرياح ، طاقة الكتلة الحيوية ، طاقة الأمواج ، طاقة درجة الحرارة المتدرجة ، تأثير ذاكرة الشكل ، طاقة المد والجزر ، الطاقة الحرارية الأرضية.
طاقة شمسية- تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بالطرق الكهروضوئية والديناميكية الحرارية. بالنسبة للطريقة الكهروضوئية ، يتم استخدام المحولات الكهروضوئية (PVC) مع التحويل المباشر لطاقة الكميات الضوئية (الفوتونات) إلى كهرباء.
تحتوي التركيبات الديناميكية الحرارية التي تحول طاقة الشمس أولاً إلى حرارة ، ثم إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية ، على "غلاية شمسية" وتوربينات ومولد. ومع ذلك ، فإن حادثة الإشعاع الشمسي على الأرض لها عدد من السمات المميزة: كثافة تدفق الطاقة المنخفضة ، الدورية اليومية والموسمية ، والاعتماد على الأحوال الجوية. لذلك ، يمكن أن تؤدي التغييرات في الأنظمة الحرارية إلى فرض قيود خطيرة على تشغيل النظام. يجب أن يحتوي هذا النظام على جهاز تخزين لاستبعاد التقلبات العشوائية في أوضاع التشغيل أو لضمان التغيير الضروري في إنتاج الطاقة بمرور الوقت. عند تصميم محطات الطاقة الشمسية ، من الضروري إجراء تقييم صحيح لعوامل الأرصاد الجوية.
الطاقة الحرارية الأرضية- طريقة لتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الحرارة الداخلية للأرض (طاقة مصادر المياه البخارية الساخنة) إلى طاقة كهربائية.
تعتمد طريقة توليد الكهرباء هذه على حقيقة أن درجة حرارة الصخور تزداد مع العمق ، وعند مستوى 2-3 كيلومترات من سطح الأرض تتجاوز 100 درجة مئوية. هناك عدة مخططات لتوليد الكهرباء في محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية.
المخطط المباشر: يتم إرسال البخار الطبيعي عبر الأنابيب إلى التوربينات المتصلة بالمولدات الكهربائية. مخطط غير مباشر: يتم تنظيف البخار مسبقًا (قبل أن يدخل التوربينات) من الغازات التي تسبب تدمير الأنابيب. الدائرة المختلطة: يدخل البخار غير المعالج إلى التوربينات ، ثم يتم إزالة الغازات التي لم تذوب فيها من الماء المتكون نتيجة التكثيف.
يتم تحديد تكلفة "الوقود" لمحطة الطاقة هذه من خلال تكلفة الآبار المنتجة ونظام تجميع البخار وهي منخفضة نسبيًا. تكلفة محطة الطاقة نفسها منخفضة ، حيث لا يوجد بها فرن ومصنع للمراجل ومدخنة.
تشمل عيوب التركيبات الكهربائية الحرارية الأرضية إمكانية الهبوط المحلي للتربة وإيقاظ النشاط الزلزالي. ويمكن أن تحتوي الغازات الخارجة من الأرض على مواد سامة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك ظروف جيولوجية معينة ضرورية لبناء محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية.
قوة الرياح- هذا فرع من فروع الطاقة متخصص في استخدام طاقة الرياح (الطاقة الحركية للكتل الهوائية في الغلاف الجوي).
مزرعة الرياح هي منشأة تقوم بتحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية. وتتكون من توربينات الرياح ، ومولد للتيار الكهربائي ، وجهاز تحكم آلي لتشغيل توربينات الرياح ومولد ، ومنشآت لتركيبها وصيانتها.
للحصول على طاقة الرياح ، يتم استخدام تصميمات مختلفة: "الإقحوانات" متعددة الشفرات ؛ مراوح مثل مراوح الطائرات ؛ دوارات عمودية ، إلخ.
تعتبر مزارع الرياح رخيصة جدًا في التصنيع ، ولكن قدرتها صغيرة وتعتمد على الطقس للعمل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي صاخبة جدًا ، لذا يجب إيقاف تشغيل مزارع الرياح الكبيرة في الليل. بالإضافة إلى ذلك ، تتداخل مزارع الرياح مع الحركة الجوية وحتى موجات الراديو. يتسبب استخدام محطات طاقة الرياح في إضعاف محلي لقوة التيارات الهوائية ، مما يتداخل مع تهوية المناطق الصناعية بل ويؤثر على المناخ. أخيرًا ، يتطلب استخدام مزارع الرياح مساحات شاسعة ، أكثر بكثير من الأنواع الأخرى من مولدات الطاقة.
طاقة الأمواج- طريقة للحصول على الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الكامنة للأمواج إلى طاقة حركية للنبضات وتشكيل نبضات إلى قوة أحادية الاتجاه تقوم بتدوير عمود مولد كهربائي.
بالمقارنة مع طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، تتمتع طاقة الأمواج بكثافة طاقة أعلى بكثير. وبالتالي ، فإن متوسط القوة الموجية للبحار والمحيطات ، كقاعدة عامة ، يتجاوز 15 كيلو واط / م. مع ارتفاع الموجة 2 م ، تصل الطاقة إلى 80 kW / m. أي عند تطوير سطح المحيطات ، لا يمكن أن يكون هناك نقص في الطاقة. يمكن استخدام جزء فقط من طاقة الأمواج في الطاقة الميكانيكية والكهربائية ، ولكن بالنسبة للمياه ، يكون معامل التحويل أعلى منه بالنسبة للهواء - حتى 85 بالمائة.
طاقة المد والجزر ، مثل الأنواع الأخرى من الطاقة البديلة ، هي مصدر للطاقة المتجددة.
يستخدم هذا النوع من محطات الطاقة طاقة المد والجزر لتوليد الكهرباء. لجهاز أبسط محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر (PES) ، هناك حاجة إلى بركة - خليج مسدود بواسطة سد أو مصب نهر. هناك قنوات في السد وتركيب توربينات هيدروليكية تقوم بتدوير المولد.
عند ارتفاع المد ، يدخل الماء إلى المسبح. عندما يتساوى منسوب المياه في الحوض والبحر ، تُغلق بوابات المجاري. مع بداية انخفاض المد ، ينخفض مستوى المياه في البحر ، وعندما يصبح الضغط كافياً ، تبدأ التوربينات والمولدات الكهربائية المتصلة بها في العمل ، ويغادر الماء البركة تدريجياً.
يعتبر من المجدي اقتصاديًا بناء محطات لتوليد الطاقة من المد والجزر في المناطق التي يقل فيها مستوى المد والجزر عن 4 أمتار. وتعتمد القدرة التصميمية لمحطة طاقة المد والجزر على طبيعة المد في المنطقة التي يتم فيها إنشاء المحطة ، على الحجم ومساحة حوض المد والجزر وعدد التوربينات المثبتة في جسم السد.
عيب محطات توليد الطاقة من المد والجزر أنها مبنية فقط على شواطئ البحار والمحيطات ، إلى جانب أنها لا تنتج طاقة عالية جدًا ، والمد والجزر يحدث مرتين فقط في اليوم. وحتى هم ليسوا صديقين للبيئة. إنها تعطل التبادل الطبيعي للملح والمياه العذبة وبالتالي تعطل الظروف المعيشية للنباتات والحيوانات البحرية. كما أنها تؤثر على المناخ ، لأنها تغير إمكانات الطاقة لمياه البحر ، وسرعتها ومنطقة حركتها.
طاقة درجة حرارة متدرجة. تعتمد طريقة استخراج الطاقة هذه على اختلاف درجات الحرارة. انها ليست منتشرة جدا. باستخدامه ، يمكنك توليد كمية كبيرة بما يكفي من الطاقة بتكلفة معتدلة لإنتاج الكهرباء.
تقع معظم محطات توليد الطاقة ذات درجات الحرارة المتدرجة على ساحل البحر وتستخدم مياه البحر للتشغيل. تمتص محيطات العالم ما يقرب من 70٪ من الطاقة الشمسية التي تسقط على الأرض. يعد اختلاف درجات الحرارة بين المياه الباردة على عمق عدة مئات من الأمتار والمياه الدافئة على سطح المحيط مصدرًا ضخمًا للطاقة ، يقدر بنحو 20-40 ألف تيراواط ، منها 4 تيراواط فقط يمكن استخدامها عمليًا.
في الوقت نفسه ، تساهم محطات الطاقة الحرارية البحرية المبنية على اختلاف درجات حرارة مياه البحر في إطلاق كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، وتسخين وخفض ضغط المياه العميقة وتبريد المياه السطحية. وهذه العمليات لا يمكن إلا أن تؤثر على المناخ والنباتات والحيوانات في المنطقة.
طاقة الكتلة الحيوية. عند تعفن الكتلة الحيوية (السماد الطبيعي ، والكائنات الميتة ، والنباتات) ، يتم إطلاق الغاز الحيوي الذي يحتوي على نسبة عالية من الميثان ، والذي يستخدم للتدفئة ، وتوليد الكهرباء ، وما إلى ذلك.
هناك شركات (خنازير وحظائر للأبقار ، إلخ.) تزود نفسها بالكهرباء والتدفئة نظرًا لوجود العديد من "الأواني" الكبيرة التي يفرغون فيها كميات كبيرة من السماد من الحيوانات. في هذه الخزانات محكمة الغلق ، يتعفن الروث والغازات المنبعثة لتلبية احتياجات المزرعة.
ميزة أخرى لهذا النوع من الطاقة هي أنه نتيجة لاستخدام السماد الرطب للحصول على الطاقة ، تبقى بقايا جافة من السماد ، وهو سماد ممتاز للحقول.
أيضًا ، يمكن استخدام الطحالب سريعة النمو وبعض أنواع النفايات العضوية (سيقان الذرة والقصب وما إلى ذلك) كوقود حيوي.
يعد تأثير ذاكرة الشكل ظاهرة فيزيائية اكتشفها لأول مرة العالمان السوفييت كورديوموف وشوندروس في عام 1949.
لوحظ تأثير ذاكرة الشكل في السبائك الخاصة ويتكون من حقيقة أن الأجزاء المصنوعة منها تستعيد شكلها الأولي بعد التشوه تحت التعرض الحراري. عند استعادة الشكل الأصلي ، يمكن إجراء عمل يفوق بكثير ما تم إنفاقه على التشوه في الحالة الباردة. وهكذا ، عند استعادة الشكل الأصلي ، تولد السبائك قدرًا كبيرًا من الحرارة (الطاقة).
العيب الرئيسي لتأثير استعادة الشكل هو الكفاءة المنخفضة - فقط 5-6 بالمائة.
تم إعداد المواد على أساس المعلومات من المصادر المفتوحة
يستخدم البشر أشكالًا مختلفة من الطاقة في كل شيء بدءًا من الدفع الخاص بهم إلى إرسال رواد الفضاء إلى الفضاء.
هناك نوعان من الطاقة:
يأتي بأشكال مختلفة:
على سبيل المثال ، يحتوي الطعام الذي يأكله الشخص على مادة كيميائية ويخزنها جسمه حتى يستخدمها كطاقة حركية أثناء العمل أو الحياة.
يستخدم الناس أنواعًا مختلفة من الموارد: الكهرباء في منازلهم ، الناتجة عن حرق الفحم أو التفاعل النووي أو الطاقة الكهرومائية في النهر. وهكذا ، يطلق على الفحم والنووي والمائي المصدر. عندما يملأ الناس خزانات الوقود الخاصة بهم بالبنزين ، يمكن أن يكون المصدر هو الزيت أو حتى زراعة الحبوب ومعالجتها.
تنقسم مصادر الطاقة إلى مجموعتين:
يمكن استخدام المصادر المتجددة وغير المتجددة كمصادر أولية لفوائد مثل الحرارة أو استخدامها لإنتاج مصادر طاقة ثانوية مثل الكهرباء.
عندما يستخدم الناس الكهرباء في منازلهم ، فمن المحتمل أن يتم توليد الكهرباء عن طريق حرق الفحم أو الغاز الطبيعي ، أو التفاعل النووي ، أو محطة الطاقة الكهرومائية على نهر ، أو من عدة مصادر. يستخدم الناس النفط الخام (غير المتجدد) لتزويد سياراتهم بالوقود ، لكن يمكنهم أيضًا استخدام الوقود الحيوي (المتجدد) مثل الإيثانول ، المصنوع من الذرة المصنعة.
هناك خمسة مصادر رئيسية للطاقة المتجددة:
الكتلة الحيوية ، التي تشمل الخشب والوقود الحيوي ونفايات الكتلة الحيوية ، هي أكبر مصدر للطاقة المتجددة ، حيث تمثل حوالي نصف جميع مصادر الطاقة المتجددة وحوالي 5٪ من إجمالي الاستهلاك.
معظم الموارد المستهلكة حاليًا هي من مصادر غير متجددة:
تمثل أنواع الطاقة غير المتجددة حوالي 90٪ من جميع الموارد المستخدمة.
تتغير مصادر الطاقة بمرور الوقت ، لكن التغيير بطيء. على سبيل المثال ، كان الفحم يستخدم على نطاق واسع كوقود تدفئة للمنازل والمباني التجارية ، لكن الاستخدام المحدد للفحم لهذا الغرض قد انخفض خلال نصف القرن الماضي.
على الرغم من أن حصة الوقود المتجدد في إجمالي استهلاك الطاقة الأولية لا تزال صغيرة نسبيًا ، إلا أن استخدامها يتزايد في جميع الصناعات. بالإضافة إلى ذلك ، ازداد استخدام الغاز الطبيعي في صناعة الطاقة في السنوات الأخيرة بسبب انخفاض أسعار الغاز الطبيعي ، بينما انخفض استخدام الفحم في هذا النظام.
أصبحت مصادر الطاقة التقليدية غير ذات صلة. أسباب كثيرة تجعل البشرية ترفضها. اليوم ، يتم التركيز على الأساليب البديلة المعمول بها بالفعل والمخطط لها في المستقبل. يستمر البحث ، لذلك يتقدم العلم إلى الأمام ، ولا يتوقف عند النتائج التي يتم تحقيقها. يمكنك الآن تقييم بعض الإنجازات التي أسفرت بالفعل عن النتائج الأولى من أجل فهم كيف ستصبح الاتجاهات الجديدة مربحة في غضون سنوات قليلة.
تستمر الطاقة البديلة في الانتشار. والسبب هو مزاياها الواضحة على المصادر التقليدية التي يصعب دحضها. في بعض البلدان ، تدير الحكومة برامج حكومية معقدة باستثمارات نقدية ضخمة للاستبدال التدريجي ، لكن النتائج حتى الآن كانت ضئيلة.
يسمح لك البحث اللامتناهي بمقارنة الاحتمالات التي توفرها الطبيعة. تواصل البشرية البحث عن اتجاهات جديدة ، والتي ستتحول بالتأكيد في المستقبل إلى بديل مثالي للمصادر التقليدية. سيقدم الوصف التفصيلي معلومات عامة ، بالإضافة إلى الإشارة إلى الأنواع التي وجدت بالفعل استخدامها في الحياة اليومية لسكان الكوكب.
يستخدم الإنسان طاقة الشمس لفترة طويلة. جرت المحاولات الأصلية في العصور القديمة ، عندما استخدم الناس شعاعًا موجهًا لإضاءة شجرة. تعتمد الأساليب الحديثة على استخدام مساحات كبيرة من البطاريات التي تجمع التدفقات لمزيد من المعالجة والتراكم في البطاريات.
بمساعدة هذه الطاقة ، تطير جميع المحطات الفضائية والأقمار الصناعية. في المدار ، الوصول إلى النجم مفتوح ، لكن على الأرض ، تستخدم بعض البلدان المصدر الجديد بنشاط. ومن الأمثلة على ذلك "حقول" كاملة من البطاريات تزود المدن الصغيرة بالطاقة. على الرغم من أنه من المثير للاهتمام التفكير في مصادر مستقلة صغيرة جديدة ، حيث لا تتجاوز مساحة السطح سقف منزل صغير. يتم تركيبها بشكل خاص في جميع أنحاء العالم لتوفير التدفئة دون أي تكلفة إضافية.
لقد استخدمت البشرية طاقة الرياح منذ العصور القديمة. وأفضل مثال على ذلك هو المراكب الشراعية التي تدفعها دفق هواء مستمر. الآن ، أتاح البحث العلمي إنشاء مولدات خاصة توفر الكهرباء لمدن بأكملها. وهم يعملون على مبدأين:
في كلتا الحالتين ، من الممكن استبدال المصدر التقليدي تدريجيًا ، مما يقلل من التأثير الضار على البيئة. الآن يمكنك تقييم النتائج المحققة ، والتأكد من صحة الاختيار. تشير البيانات إلى أن 25٪ من الطاقة المستلمة في الدنمارك تأتي من مزارع الرياح. تحاول العديد من البلدان التحول تدريجياً إلى مصادر جديدة ، لكن هذا ممكن فقط في الأماكن المفتوحة. لهذا السبب ، في بعض المناطق ، يظل استخدام الخيار الأفضل غير متاح.
تظل طاقة الماء لا غنى عنها. في السابق ، كان يستخدم في المطاحن والسفن البسيطة ، ولكن الآن تزود محطات الطاقة الكهرومائية الضخمة التوربينية بالكهرباء لمناطق بأكملها. تقدم التطورات الأخيرة للإنسانية التعرف على مستقبل رائع سيتم بناؤه على أحدث المصادر. ما البدائل التي تستخدمها البلدان بالفعل؟
تستخدم محطات توليد الطاقة من المد والجزر طاقة المد والجزر. يعتمد ارتفاعها وقوتها على تأثير القمر ، لذلك يظل استقرار العلف يمثل مشكلة إلى حد ما. على الرغم من أنه في فرنسا والهند والمملكة المتحدة والعديد من البلدان الأخرى ، فقد تم تنفيذ المشروع واستخدامه بنجاح كدعم لا غنى عنه.
محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة والصغيرة مناسبة للأنهار الجبلية الضيقة. يسمح لك حجمها الصغير بإيجاد الوقت بحرية ، وقوتها مناسبة لتزويد المستوطنات الصغيرة. تم اختبار النماذج التجريبية ، لذلك يتم الآن إنشاء مرافق تشغيل ذات أداء جيد.
Aero HPP هي أحدث التقنيات التي لا تزال قيد الاختبار. يعتمد على تكثيف الرطوبة من الغلاف الجوي. لا تزال المنشآت العاملة حلما شبحيًا ، ولكن هناك بعض المؤشرات التي تؤكد ملاءمة الاستثمار في التنمية.
لا تزال الطاقة الحرارية الأرضية منتشرة على نطاق واسع. يستخدم هذا المصدر البديل بعدة طرق مختلفة. تظل واحدة من أكثر المناطق إثارة للاهتمام بالنسبة لبعض المناطق ، لذا فإن التخلي عنها لا معنى له. المشكلة الوحيدة هي ارتفاع تكلفة التركيبات مما يحد من عددها. ما هي الخيارات المتاحة؟
طاقة البرق هي اتجاه جديد. هذا الاتجاه بدأ للتو في التطور ، لكن العلماء يقولون أنه من الممكن استخدام الجيجاوات المتاحة. لقد فقدوا عبثًا ، وتركوا في الأرض. بدأت الشركة الأمريكية بحثًا يهدف إلى إنشاء منشآت خاصة لالتقاط العواصف الرعدية.
تعد طاقة البرق مصدرًا قويًا يمكنه توفير الكهرباء لمنطقة حضرية كبيرة. يجب سداد التكاليف النقدية المقدرة للبناء في غضون 5-7 سنوات ، لذلك تظل ملاءمة هذه الاستثمارات لا يمكن إنكارها. يبقى فقط انتظار اكتمال البحث لإدخال التكنولوجيا الجديدة في الاستخدام على نطاق واسع.
