خواص وفوائد حجر العقيق الإسود والأونيكس وشفة العبد الحبشي الروحانية والعلاجية

 

الطاقة الكهربائية وطرق توليدها

الطاقة الكهربائية وطرق توليدها

💫 ما هو تعريف الطاقة؟

تعني الطاقة بمفهومها العام القدرة على القيام بنشاطٍ ما، أما فيزيائيًا فتعني القدرة على إنجاز الشغل، أو القدرة على التأثير بقوةٍ على جسمٍ ما لتحريكه، ووحدّة قياسها هي (الجول). وفقًا لقانون حفظ الطاقة، فالطاقة لا تفنى ولا تُستحدث من العدم، وإنَّما تتحوّل من شكلٍ لآخر، فما هي أشكال الطاقة؟

💞 للطاقةِ أشكالٌ عدّة من بينها:

 
1- الطاقة الحركيّة: هي الطاقة التي تمتلكها الأجسام جرّاء حركتها من موقعٍ لآخر.

2- طاقة الوضع: وهي الطاقة المُختزنة التي تعتمد على المواقع النسبيّة لعناصر النظام.

3- الطاقة الحراريّة: هي طاقة داخليّة تمتلكها الأجسام في حال تواجدها بحالة اتزان ديناميكيّ حراريّ.

4- الطاقة الكهربائيّة: هي الطاقة التي تتولد بفعل حركة الشحنات الكهربائيّة السالبة التي تُدعى إلكترونات.


5- الطاقة الكيميائيّة: هي الطاقة المختزنة في الروابط التي تنشأ بين المركبات الكيميائيّة.

6- الطاقة النوويّة: وتُدعى أيضًا بالطاقة الذريّة، وتعني الطاقة التي تتحرر بفعل العمليّات التي تؤثر على النوى الذريّة.

💤 ما هي الطاقة الكهربائيّة؟

هي الطاقة التي تنشأ بفعل حركة (جريان) الشحنات الكهربائيّة المدعوّة بالإلكترونات، فكلّما تحرّكت هذه الإلكترونات بسرعةٍ أكبر، كلما كانت كميّة الطاقة الكهربائيّة التي تحملها أكبر.  قد تكون الطاقة الكهربائيّة إما طاقة وضع أو طاقةً حركيّة، ولكنّها غالبًا ما تكون طاقة وضع. تمتلك الجسيمات المشحونة الموجودة ضمن مجالٍ كهربائيّ طاقةً مُختزنة، والمجال الكهربائيّ هو الحيّز الذي يظهر فيه تأثير القوّة الكهربائيّة، وينشأ من داخل الشحنات الكهربائيّة وينتشر حولها ويؤثر بدوره بقوةٍ على الشحنات الكهربائيّة الأُخرى فيُسبب حركتها، عندما تتحرك هذه الشحنات تُنجز ما يُعرف بالشغل، ومن تعريف الطاقة الذي ورد مسبقًا (القدرة على إنجاز الشغل)، يمكننا تعريف الطاقة الكهربائيّة على أنَّها تلك الطاقة المختزنة داخل الشحنات الكهربائيّة الموجودة ضمن مجالٍ كهربائيّ، في حال سكون هذه الشحنات تكون هذه الطاقة (طاقة وضعٍ كهربيّة).
أما القوّة الواردة في تعريف الطاقة الثاني (القدرة على التأثير بقوةٍ على جسمٍ ما لتحريكه) فهي القوّة التي تنشأ بين الشحنات الكهربائيّة المختلفة وتتسبب بحركتها (متنافرة أو متجاذبة).

💫 الطاقة الكهربائية:- 

هي أحد أنواع الطاقة الموجودة في الطبيعة، يمكن الحصول على الطاقة الكهربائية من الطبيعة عن طريق الصواعق والاحتكاك ولكن هذا صعب وغير مجدٍ اقتصادياً. ولكن يمكن توليد الطاقة الكهربائية بعدة طرق أخرى منها الكيميائية مثل البطاريات أو عن طريق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية وذلك بتحريك سلك موصل في مجال مغناطيسي كما في المولدات الكهربائية أو بتسخين مزدوج حراري كما في المزدوجة الحرارية.

-في البطاريات تكون الكهرباء المتولدة ذات تيار مستمر.

-في المولدات الكهربائية تكون الكهرباء المولدة في الغالب ذات تيار متردد (متناوب) ويمكن أن تكون الكهرباء ذات تيار مستمر.

الطاقة الكهربائية هي إحدى الصور المهمة للطاقات التي تستخدم في شتى المجالات والتي لا غنى عنها في حياتنا اليومية في الاستخدامات المنزلية كالإنارة والتدفئة وتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية وكافة المجالات الأخرى مثل الصناعة والاتصالات والمجالات العلمية.

وتعرّف الطاقة بشكل عام بأنّها القدرة على القيام بشُغل ما، وللطاقة أشكال عديدة مستخدمة في الحياة، ومن أهمّها الطاقة الكهربائية التي تتميّز بسهولة الاستخدام وسهولة تحويلها لأشكال أخرى من الطاقة، إلّا أنّه يصعب تخزينها بكميّات كبيرة، وتتنوّع استخدامات الكهرباء ومجالاتها، إذ تُستخدم في تشغيل الأجهزة الكهربائية، وتدفئة المنازل، وعمليات النقل، والمجالات الصناعية، والعديد من الاستخدامات المنزلية، والكثير من التطبيقات المعقّدة، وتُمثّل الطاقة الكهربائية ما نسبته 18% من مجموع أنواع الطاقة المختلفة المستخدمة في العالم.

ويُعبّر عن الطاقة الكهربائية بأنّها الطاقة المُخزّنة في الجسميات المشحونة في الذرة والتي تولّد مجالاً كهربائياً يُحيط بها، حيث تنشأ قوى كهربائية بين هذه الجسميات والجسيمات المشحونة الأخرى داخل المجال الكهربائيّ، وبذلك فإنّ القوة الكهربائية هي قوة ناشئة عن المجال الكهربائي تجعل الجسيمات المشحونة تتحركّ أيّ أنّها تبذل شغلاً، ويُشار إلى أنّ الطاقة الكهربائية تُعدّ مصدراً ثانوياً للطاقة أيّ أنّه لا يتمّ تعدينها واستخراجها من باطن الأرض كما في الفحم الحجري، بل هي مشتقّة من مصادر طاقة أولية؛ كالفحم، والغاز الطبيعي، والتفاعلات النووية، وطاقة الرياح، والطاقة الشمسية، وغيرها.

صورة تيار شحنات الكهرباء

🌠 تعريف آخر للكهرباء

تُعرف الكهرباء على أنّها شكل من أشكال الطاقة الناتجة عن وجود جسيمات أولية تحمل شحنات كهربائية مختلفة؛ مثل الإلكترونات والبروتونات، حيث تنشأ الكهرباء نتيجة تراكم الشحنات، أو من خلال حركة الإلكترونات وتدفّقها في جسم موصل، وهو ما يُعرف عادة باسم التيار، ويُعرف عادة أن الإلكترونات هي الجسيمات ذات الشحنة السالبة، أما البروتونات فهي الجسيمات ذات الشحنة الموجبة. 

تنشأ الكهرباء من خلال تحفيز الإلكترونات المحيطة بالنواة للتحرر من مداراتها بعيداً عن الذرّة، وتختلف ذرات المواد بقدرتها على التمسّك بالإلكترونات المحيطة بها، فإن كانت قدرة النواة على التمسك بالإلكترونات الخارجية ضعيفة فإن ذلك يزيد من سهولة تحرر الإلكترونات بعيداً عنها، وهو يعني أنّ المادة تعتبر موصلاً جيداً للكهرباء، وذلك ينطبق على المواد المعدنية بشكل عام؛ كالنحاس، والألمنيوم، والذهب، والفضة، أمّا المواد الأخرى فيصعب تحرير الإلكترونات من ذرّاتها لأنّ النواة فيها تُمسك بقوة على الإلكترونات فيها، وبذلك تكون هذه المواد موصلات سيئة للكهرباء؛ كالخشب، والزجاج.

💫 أنواع الكهرباء 💫 

💧 الكهرباء الساكنة

الكهرباء الساكنة

تنشأ الكهرباء الساكنة عندما يحدث تراكم لشحنات مختلفة على أجسام يفصل بينها مادة عازلة. تبقى الكهرباء الساكنة موجودة حتى يمكن لمجموعتي الشحنات المختلفة أن تجد مساراً فيما بينها لتحقيق التوازن في النظام.

عندما تجد الشحنات وسيلة للتعادل يحدث ما يسمى (التفريغ الكهربي/التفريغ الساكن) (static discharge). حيث يصبح التجاذب بين الشحنات كبيراً جداً لدرجة تُمكنها من السريان خلال أفضل العوازل (الهواء، الزجاج، البلاستيك، المطاط …الخ). يمكن أن تكون التفريغات الساكنة ضارة اعتماداً على الوسط الذي تنتقل خلاله الشحنات والسطوح التي تنتقل إليها الشحنات. تعادل الشحنات التي يفصل بينها الهواء يمكن أن ينتج على شكل صدمة واضحة مضيئة، لأن الإلكترونات المنتقلة تتصادم مع إلكترونات الهواء مما يجعلها مستثارة (excited) وتطلق الطاقة على شكل ضوء.

صورة للبرق والصواعق ليلا

أحد أكبر الأمثلة على حدوث التفريغ الساكن هو البرق (lightening)، فعندما تكتسب مجموعة من السحب كمية كبيرة من الشحنة بالنسبة لمجموعة أخرى من السحاب أو بالنسبة لسطح الأرض، تحاول الشحنات أن تتعادل. وعندما تفرغ إحدى السحب شحنتها تسري كمية هائلة من الشحنات الموجبة (وأحياناً سالبة) خلال الهواء من الأرض إلى السحابة مسببةً التأثير المرئي الذي نحن معتادون على رؤيته.

من المظاهر المعتادة كذلك للكهرباء الساكنة عندما يقوم شخص بحك بالون برأسه ليجعل شعره يقف لأعلى، أو عندما يمشي أحد ما على الأرض بنعليه مما يسبب احتكاك كثير وعندما يلمس قطة مثلاً بدون قصد يجد أنها قد صُعقت. في كلتا الحالتين يتسبب الاحتكاك الناتج عن فرك مادتين مختلفتين في انتقال الإلكترونات. الجسم الذي يفقد الإلكترونات يصبح موجب الشحنة بينما الجسم الذي يكتسب الإلكترونات يصبح سالب الشحنة. ثم يحدث تجاذب بين الجسمين حتى يحدث لهما تعادل.
عند العمل مع الأجهزة الإلكترونية لا نحتاج غالباً إلى التعامل مع الكهرباء الساكنة. وإن حدث ذلك يكون غالباً في نطاق محاولة حماية المكونات الإلكترونية الحساسة من التعرض للتفريغ الساكن. ويتم أخذ بعض الإجراءات الوقائية ضد الكهرباء الساكنة، مثل ارتداء أحزمة المعصم الخاصة بالتفريغ الكهروستاتيكي، أو إضافة بعض المكونات الخاصة للدوائر لحمايتها من الزيادات العالية المفاجئة في الشحنة.

الكهرباء الساكنة فى حياتنا

وتنشأ الكهرباء الساكنة أيضا عن تراكم الشحنات الكهربائية على سطح مادة ما، نتيجة فرك أو احتكاك مادتين مختلفتين معاً؛ حيث تكون المادتان قبل عملية الفرك متعادلين؛ أي أنّ كل مادة منهما تحمل عدداً متساوياً من الإلكترونات سالبة الشحنة، والبروتونات موجبة الشحنة، وبعد الفرك تنتقل الإلكترونات من جسمٍ لآخر؛ نظراً لاختلاف قوة جذب الإلكترونات بينهما، ليصبح أحد الأجسام ذو شحنة موجبة نتيجة فقده للإلكترونات، والجسم الآخر سالب الشحنة نتيجة اكتسابه للإلكترونات. 

ينتج عادة عن ظاهرة الكهرباء الساكنة انجذاب المواد لبعضها، أو أو حدوث شرارة بسيطة بينهما، ومن أشهر الأمثلة عليها هي فرك البالون بقطعة صوف؛ فعند فرك البالون بالصوف تنتقل الإلكترونات من قطعة الصوف للمطاط؛ فيصبح الصوف نتيجة لذلك مشحوناً بالشحنة الموجبة، والبالون مشحوناً بشحنة سالبة، يُمكن له من خلالها الالتصاق بالحائط مثلاً.

البالون المشحون ينجذب على الحائط

💧 التيار الكهربائي 

الكهرباء التيارية هي إحدى صور الكهرباء التي تجعل جميع الأجهزة الإلكترونية تعمل. هذا النوع من الكهرباء يوجد عندما يكون بإمكان الشحنات أن تسري بشكل ثابت، فعلى عكس الكهرباء الساكنة التي تتجمع فيها الشحنات وتبقى ساكنة، الكهرباء التيارية متحركة، حيث تتحرك الشحنات دائماً.

التيار الكهربي وكيفية تحرك الشحنات الإلكترونية

ينشأ التيار الكهربائيّ نتيجة تدفقّ سيل من الإلكترونات عبر جسم موصل كهربائيّ يكون عادة سلكاً نحاسياً، ووحدة قياس التيّار هي الأمبير، ويمكن تشبيه التيار الكهربائيّ بالمياه الجارية في نهر مائيّ؛ حيث يتدفّق الماء من نقطة لأخرى بسرعة محددة، وكذلك الحال بالنسبة للإلكترونات التي تتدفق بسرعة وكمية محددة؛ فالتيار هو مقياس لمقدار الطاقة المنقولة خلال فترة زمنية محددة، والتي يعبّر عنها بتدفق الإلكترونات، وعادة ما يؤدي سريان تيّار كهربائي عبر جسم موصل إلى تسخينه ورفع درجة حرارته؛ بسبب تدفق التيار الكهربائي. 

هناك مصادر عديدة للحصول على التيار الكهربائيّ مثل: البطاريات والتي تنتج الكهرباء فيها نتيجة التفاعلات الكيميائية في داخلها، والمولّدات الكهربائية المستخدمة في محطات توليد الطاقة، والتي تُنتج التيار الكهربائي نتيجة دوران ملف نحاسي داخل مجال مغناطيسي، وهناك نوعان رئيسيان للتيّارات الكهربائية المستخدمة وهما: التيار المباشر المستمر (بالإنجليزية: Direct Current) ويرمز له بالرمز (DC) والتيار المتردد (بالإنجليزية: Alternating Current) ويرمز له بالرمز (AC).

💧 التيار المباشر المستمر

مخطط دائرة التيار المستمر المباشر

يعرّف التيار المباشر على أنّه التيار الثابت مقدراً واتجاهاً؛ كالتيار الناتج عن البطاريات، وللتيار المباشر استخدامات عديدة؛ فغالبية القطع والأجهزة الإلكترونية تعتمد على التيار المباشر، ومن الأمثلة على تلك الأجهزة: الهواتف الخلوية، وشاشات التلفزيون المسطّحة، ومحركات السيارات الهجينة والكهربائية، والمصابيح الكهربائية البسيطة التي تعمل على البطارية.

رسم بياني للتيار الكهربائي المستمر المباشر

رسم بياني للتيار الكهربائي المتردد والمستمر المباشر

💧 التيار المتردد 

يُعرف التيار المتردد على أنّه التيار المتغيّر في اتجاه تدفّق إلكتروناته صعوداً وهبوطاً بانتظام ضمن دورة متكررة وثابتة، ومن الجدير بالذكر أنّ التيار المار بخطوط التوصيل والذي يتم توصيله للبيوت هو تيار متردد؛ حيث إنّ عملية نقله عبر المسافات الطويلة يعتبر أكثر سهولة مقارنة بالتيار المباشر، كما أن نقل التيارات ذات الجهد المرتفع يعني كمية أقل من الطاقة المفقودة؛ 

التيار الكهربائي المتردد

رسم بياني لتغير الجهد مع الزمن للموجة الجيبية للتيار الكهربائي المتردد

خصائص وشكل الموجة الجيبية للتيار الكهربائي المتردد

حيث يرتبط الجهد المرتفع عادة بمقدار تيار أقل، وبالتالي حرارة أقل عبر أسلاك النقل، بسبب المقاومة الكهربائية لهذه الأسلاك، ويتمّ عادة استخدام المحوّلات لتحويل التيار المتردد ذي الجهد العالي لتيار مناسب للاستخدام في المنازل، ومن التطبيقات العملية على التيار المتردد هي تشغيل المحركات الكهربائية، والتي تحوّل الطاقة الكهربائية لطاقة ميكانيكية، كما في بعض الأجهزة الكهربائية؛ كالثلاجات، وغسّالات الصحون.

مزايا وعيوب التيار الكهربائي المستمر والمتردد

🌌الشحنة الكهربائية - وما هي الشحنة الكهربائية🌌

أنواع الشحنات الكهربائية

الشحنة الكهربائية والكهرباء الساكنة

إتجاه المجال الكهربي بين الموجب والسالب

تُحمَل معظم الشحنة الكهربائية بواسطة الإلكترونات و البروتونات داخل الذرة. يُقال أن الإلكترونات تحمل شحنةً سالبةً بينما تحمل البروتونات شحنةً موجبةً. ووفقًا لموقع جامعة جورجيا “HyperPhysics” تجذب البروتونات والإلكترونات بعضها البعض، فكما يُقال “الأضداد تتجاذب”. وعلى العكس تصد البروتونات بعضها البعض، كما أن الإلكترونات تصد بعضها بعضًا.

الشحنات الكهربائية المتبادلة بين الذرات

تُنشئ البروتونات والإلكترونات حقولًا كهربائية تبذل قوةً تسمى قوة كولوم، تنتشر هذه القوة للخارج في جميع الاتجاهات. ووفقًا لسيف أوران أستاذ الفيزياء بجامعة ولاية بيتسبيرج، يشبه انتشار الحقل الكهربائي الخارج من جسيم مشحون انتشار أشعة الضوء الخارجة من مصباح كهربائي. وكما هو الحال مع سطوع الضوء، تقل قوة المجال الكهربائي بالتناسب مع مربع المسافة من المصدر (1 / r أس 2 ). فإذا ابتعدنا ضعف المسافة عن المصدر تقل شدة الحقل إلى الربع، وإذا ابتعدنا ثلاثة أضعاف المسافة تقل شدة الحقل إلى التسع.

قانون كولوم

وبما أن البروتونات محصورة في النواة الموجودة داخل الذرات، فهي ليست حرة في حركتها مثل الإلكترونات. لذلك عند التحدث عن الشحنة الكهربائية فإننا نعني دائمًا وجود فائض أو نقص في الإلكترونات، أي أن التيار الكهربائي ينشأ نتيجة عدم وجود توازن في الشحنات إذ تتمكن الإلكترونات من التدفق.

يؤدي النقص أو الفائض الموضعي والمستمر من الإلكترونات في جسم ما إلى توليد الكهرباء الساكنة. يستطيع التيار اتخاذ شكل تفريغ مفاجئ للكهرباء الساكنة مثل صاعقة برق أو شرارة بين إصبعك ولوحة مفاتيح الإضاءة، أو التدفق المستمر لـِ(التيار المستمر – direct current) (DC) من بطارية أو خلية شمسية، أو أن يكون على هيئة تيار متردد كالتيار الناشئ في مولد التيار المتردد أو جهاز إرسال راديو أو مكبر صوت.

الفرق بين القوة الكهربائية وقوة الجاذبية

💫 كيف تسري الشحنات؟

لدينا الآن جميع الأشياء التي نحتاجها لجعل الشحنات تسري، فالإلكترونات تعمل كحاملات شحنة لأن كل إلكترون يحمل شحنة سالبة. فإذا كان بإمكاننا أن نحرر إلكترون من ذرة ما وأن ندفعه للحركة، فعندها نكون قد أنشأنا تياراً كهربياً.
تأمل النموذج الذري لذرة نحاس (أحد أفضل العناصر الملائمة لسريان الشحنات). في حالته المستقرة يحتوي النحاس على 29 بروتون في نواته، وعدد مساوي من الإلكترونات في المدارات المحيطة بالنواة. تدور الإلكترونات في الذرة في مدارات على أبعاد مختلفة من النواة، فالإلكترونات الأقرب للنواة تتعرض لقوة جذب مركزية أكبر من تلك التي تقع في المدارات البعيدة، أما إلكترونات المدار الخارجي (الأبعد عن النواة) والتي تسمى إلكترونات التكافؤ تتعرض لقوة جذب ضعيفة ولذلك تتطلب أقل قدر من الطاقة لكي تتحرر من الذرة.

سريان التيار الكهربي عبر الإلكترونات سالبة الشحنة

بتطبيق مقدار كافي من القوة الكهروستاتيكية على إلكترون التكافؤ (سواء كانت قوة تنافر باستخدام شحنة سالبة، أو قوة جذب باستخدام شحنة موجبة) يمكننا إخراج الإلكترون من مداره حول الذرة ليصبح إلكترون حر.
تخيل الآن سلك نحاسي يحتوي على عدد لا نهائي من ذرات النحاس. بينما يتواجد إلكتروننا الحر في الفراغ بين الذرات يتعرض للسحب والدفع بواسطة الشحنات المحيطة به في ذلك الفراغ. خلال تلك الفوضى يجد الإلكترون الحر في النهاية ذرة أخرى ليرتبط بها، وعند حدوث ذلك تقوم الشحنة السالبة للإلكترون بنزع إلكترون تكافؤ آخر من الذرة الجديدة. الآن نجد الإلكترون الحر الجديد يندفع خلال المساحة الفارغة باحثاً عن ذرة جديدة ليرتبط بها فاعلاً نفس ما فعله الإلكترون الأول. هذا التأثير المتسلسل يتواصل حدوثه باستمرار مما يسبب سريان الإلكترونات الذي يطلق عليه التيار الكهربي (electric current).

💫 كون كهربائي

وفقًا لمايكل دوبسون أستاذ الفيزياء بجامعة كولورادو بولدر، لا يمكننا الشعور بالشحنات الكهربائية من حولنا لأن معظم الأجسام تحتوي على كميات متساوية من الشحنات الموجبة والسالبة التي تعادل بعضها البعض، ويُعتقد من ذلك المنطلق أن الشحنة الصافية للكون محايدة.

وقال دوبسون لـِ”Live science”: «إذا اختلفت نسبة الشحنة الموجبة إلى الشحنة السالبة للكون بعامل 10 الأس (40-) فقط، لكانت قوة كولوم أقوى من قوة الجاذبية، ما سيكون كفيلًا بتغيير هيئة الكون الذي نلاحظه الآن تمامًا». ومع ذلك، تكهن بعض الباحثين مثل مايكل دورن من جامعة جوستوس ليبيج جيسن في ألمانيا بإمكانية وجود كون مشحون كهربائيًا.

💫 البحوث الكهربائية المبكرة

استُنبط مفهوم الشحنة الموجبة والسالبة من قِبل رجل الدولة الأمريكي والمخترع بنجامين فرانكلين، الذي بدأ دراسة الكهرباء في عام 1742. وحتى ذلك الحين اعتقد معظم الناس أن الظواهر الكهربائية نتجت عن خلط سائلين من السوائل الكهربائية المختلفة، أحدها موجب والآخر سالب.

اقتنع فرانكلين بأن هناك سائلًا كهربائيًا واحدًا وأن الأجسام قد تمتلك فائضًا أو نقصًا في هذا السائل. لذلك وفقًا لجامعة أريزونا، اخترع فرانكلين مصطلحي الموجب والسالب لتعيين الفائض أو النقص على التوالي.

وحدة قياس الشحنة الكهربائية هي الكولوم، نسبةً لتشارلز أوغسطين كولوم عالم فيزياء فرنسي من القرن الثامن عشر. وضع كولوم القانون الذي ينص على أن “الشحنات المتشابهة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب”.

ويُعرف الكولوم بأنه مقدار الشحنة المنقولة بواسطة تيار قدره واحد أمبير لمدة ثانية واحدة. قد تبدو كميةً صغيرة، ولكن وفقًا لـِ “HyperPhysics”: «تتنافر شحنتان مقدار كل منهما كولوم واحد، مفصولتان عن بعضهما مسافة متر بقوة تبلغ حوالي مليون طن!». يفضل المهندسون الكهربائيون استخدام وحدة أكبر للتعبير عن مقدار الشحنة وهي أمبير /ساعة، وهي تساوي 3600 كولوم.

قوة كولوم وقوة الجاذبية هما القوتان الرئيسيتان اللتان يمكن ملاحظتهما على النطاق المجهري. وبالرغم من هذا يتضح أن قوة كولوم أقوى بكثير من قوة الجاذبية. فقوة التنافر الكهربائي بين اثنين من البروتونات بسبب شحنتهما أقوى بـِ4.1 × 10 الأس 42 مرة من قوة الجاذبية الجاذبة بينهما بسبب كتلتهما. يصِح ذلك على أي مسافة إذ أن المسافة تُلغى على جانبي المعادلة.

إنه رقم كبير! تُشبه مقارنة حجم القوتين مقارنة كتلة الأرض بكتلة جزيء واحد من البنسلين! ولكن لا تزال الجاذبية مهيمنةً على الكون على النطاق الأوسع، إذ أنه وبعكس الشحنات يمكن تجميع كمية ضخمة من الكتلة، ولا ينطبق ذلك على الجسيمات المشحونة بسبب تنافرها المتبادل وتعادلها المستمر.

💫 خصائص الشحنة الكهربائية

للشحنة الكهربائية كمية مقدرة، أي أنها تتزايد بمقدار وحدات ثابتة. تحمل البروتونات والإلكترونات شحنةً تقدر بـِ1.602 × 10 الأس (19-) كولوم، وكل زيادة للشحنة هي مضاعف لهذا الرقم، ولا يمكن وجود جزء من الشحنة. تنص الديناميكا اللونية الكمومية على أن البروتونات والنيوترونات تتكون من ثلاثة كواركات بشحنات (2+/3) أو (1−/3) من شحنة البروتون الثابتة، ويتحد اثنان من أحدهما وواحد من الآخر لتشكيل جسيمات تُقدر شحنتها بصفر أو (1+) وحدة شحنة.

لا يمكن وجود هذه الجزيئات بشكل منفصل. يتطلب تقسيم بروتون أو نيوترون إلى كواركاته الكثير من الطاقة، تتحول هذه الطاقة إلى مادة وفقًا لمعادلة آينشتاين الشهيرة E=mc^2 وبدلاً من الحصول على كوارك واحد ينتهي بك الأمر بزوج متعادل الشحنة من الكوارك المطلوب وكوارك مضاد له، يسمى هذا الزوج بالميزون. وتُعتبر الإلكترونات جسيمات أساسية لا يمكن تقسيمها إلى أجزاء أصغر.

مكونات الذرة

تُعد الشحنة الكهربائية كميةً محفوظة، أي لا يمكن إنشاؤها أو إتلافها، كما أن صافي كمية الشحنة الكهربائية في الكون ثابت ولا يتغير. يمكن أن تعادل الشحنات الموجبة والسالبة بعضها البعض، أو أن تنفصل الجزيئات المتعادلة لتشكل أزواجًا من الجسيمات المشحونة، ولكن تظل القيمة الصافية للشحنة دائمًا كما هي.

🌠 خصائص الكهرباء 🌠

يمكن تحديد خصائص الكهرباء من خلال العوامل الثلاثة القادمة :-

1- التيّار الكهربائي:- ويشار إليه بالرمز (I)، ووحدة قياسه الأمبير، وهو عبارة عن عدد الإلكترونات التي تعبر الموصل في الثانية الواحدة، ويتدفّق التيار الكهربائيّ عادة من المادة ذات الشحنة السالبة باتجاه المادة ذات الشحنة الموجبة، والأمبير الواحد = 1 كولوم/ثانية = 6.2×1018 إلكتروناً في الثانية الواحدة. 

2- فرق الجهد:- يُقاس فرق الجهد الكهربائي بين جسم سالب وآخر موجب، ووحدة قياسه الفولت، ويُرمز لها بالرمز (V) ويمثّل الجهد الكهربائي مقدار العمل أو الشغل المنجز لكل شحنة كهربائية لتحريك الإلكترونات بين القطبين الموجب والسالب. 

3- المقاومة الكهربائية:- تمثّل المقاومة الكهربائية عائقاً أمام سريان التيّار الكهربائي في الأجسام، وتُقاس بوحدة الأوم (بالإنجليزية: Ohms)، وتعتمد على نوع المادة وحجمها؛ حيث تعتبر المعادن ذات مقاومة منخفضة لذلك فهي موصلات جيّدة للكهرباء، أمّا الخشب مثلاً فهو مادة ذات مقاومة عالية جداً ولا يعتبر نتيجة لذلك موصلاً جيداً للكهرباء، كما أنّ الأسلاك الطويلة لديها مقاومة أعلى مقارنة بالأسلاك القصيرة، وكذلك الحال بالنسبة للأسلاك الرقيقة التي تعتبر ذات مقاومة أعلى من الأسلاك السميكة، كما تعتمد المقاومة كذلك على درجة حرارة الموصل.

💤 تاريخ الكهرباء 💤

تُشير بعض الكتابات القديمة إلى أنّ الكهرباء قد عُرفت لأول مرة من قبل الغربيين في القرن السادس قبل الميلاد من خلال ملاحظة أنّ مادة العنبر تُشحن بالفرك، وبقي استخدام الكهرباء على بساطته تلك حتى وصف العالم الإنجليزي وليام جيلبرت (William Gilbert) كهربة العديد من المواد في عام 1600م، كما صاغ مصطلح (الكهرباء) من الكلمة اليونانية التي تعني العنبر، وبذلك أصبح الأب الروحي لعلوم الكهرباء الحديثة، وفي العام 1660م اخترع أوتو فون جيريك (بالإنجليزية: Otto von Guericke) آلة جديدة لإنتاج الكهرباء الساكنة باستخدام كرة كبريتية يتم تدويرها وفركها، ثم توالت الاكتشافات في الكهرباء بين العلماء، فعُرفت القوى الكهربائية المتبادلة من تنافر وتجاذب خلال الفراغ، كما تم التمييز بين الموصلات وغير الموصلات بواسطة العالم ستيفن جراي (بالإنجليزية: Stephen Gray)، وصُنّفت الكهرباء لموجبة وسالبة.

💫 الحقبة الكمية 

تم في عام 1745 اختراع قارورة ليدن من قبل بيتر فان موشنبروك، والتي تُخزّن الكهرباء الساكنة ليتمّ بعد ذلك تفريغها دفعة واحدة، وفي عام 1747م تمّ تفريغ الكهرباء الساكنة منها خلال دائرة كهربائية، ليبدأ مفهوم التيار الكهربائي والدائرة الكهربائية الدخول بمجالات جديدة من التجارب والاكتشافات بعد ذلك؛ حيث وضع العالم كولوم العلاقة الرياضية التي تعبّر عن القوى المتبادلة بين الأجسام المشحونة، وكان ذلك بدايةً للحقبة الجديدة التي اهتمت بالدراسة الكمية للكهرباء. 

فتح اختراع البطارية بعد ذلك مجالات جديدة لاستكشاف التيار الكهربائي؛ حيث لاحظ العالم جلفاني في عام 1786م تأثير التفريغ الكهربائي للكهرباء الساكنة على قدم ضفدع استُخدم لإجراء التجارب من خلال ملاحظة اهتزازها، مما دعا العلماء للاستمرار بالتجريب والبحث حتى بنى العالم أليساندرو فولتا العمود الفلطائي، الذي يُعتبر نوعاً أولياً من البطاريات، كما أدى التيار المستمر الناتج عن البطاريات إلى فتح الطريق أمام اكتشاف قانون أوم والذي يربط التيار بالجهد الكهربائي، والمقاومة الكهربائية، وقانون جول للتسخين الكهربائي، حيث يعتبر قانون أوم وقانون كيرشوف الذي تم اكتشافه لاحقاً الأساس للحسابات المتعلقة بالدارات الكهربائية.

مكونات وفكرة عمل البطارية السائلة

💫 الحقبة الكهرومغناطيسية

بدأ عصر الكهرومغناطيسية عام 1819م باكتشاف المجال المغناطيسي المحيط بسلك معدنيّ يسري فيه تيار كهربائي، ثم وضع العالم أندري ماري أمبير العديد من القوانين المتعلقة بالكهرومغناطيسية في صيغ رياضية، ثم اخترع العالم فارادي النموذج المبدئي للمحرك الكهربائي، ثم تبعه اختراع المولد الكهربائي لتشغيل المحرك، ثم بعد عام واحد تم تصميم نموذج لمولد كهربائي يعمل يدوياً، ثم توالت التطورات في ذلك المجال حتى الوصول لبناء أول محطة طاقة كهربائية بعد خمسين عاماً من ذلك الوقت. 

نموذج فاراداي المبدئي للمحرك والمولد بالحث الكهرومغناطيسي

فكرة عمل المولد الكهربائي بالحث الكهرومغناطيسي

في عام 1873م فتح العالم كلارك ماسكويل مساراً جديداً للتطور في مجال الكهرومغناطيسية من خلال وضع معادلات تصف المجال المغناطيسي، وتنبأ بوجود موجات كهرومغناطيسية تسير بسرعة الضوء، وأُكّد هذا التنبؤ تجريبياً فيما بعد من قبل العالم هاينريش هيرتز، ,استُخدمت هذه الأمواج لاختراع الراديو من قبل العالم ماكروني في عام 1895م، وتبعه اختراع الأنبوب الفراغي الذي استُخدم ككاشف لموجات الراديو من قبل العالم جون أمبروز فلمنج، وتوالت الاكتشافات ليبدأ مجال الإلكترونيات، ثم أصبح الفهم النظري أكثر اكتمالاً للظواهر الكهربائية باكتشاف الإلكترون في نهايات القرن التاسع عشر من قبل العالم طومسون، وفي مطلع القرن العشرين وصل العالم رذرفورد لتكوين الذرة وتوزيع الشحنات فيها، وفي عام 1913م استطاع العالم روبرت مليكان قياس شحنة الإلكترون الواحد.

🌠 مخاطر الكهرباء 🌠

🌀 مخاطر الكهرباء على صحة الإنسان 🌀 

💥1- حروق الجسم 

إنّ مرور تيّار كهربائي عبر جسم ما ينشئ مقاومة لهذا التيار تمنع أو تعيق مروره، وعادة ما تكون المقاومة على شكل حرارة تسخّن ذلك الجسم لدرجات حرارة مرتفعة قد تسبب احتراقه، لذلك فإنّ الصدمات الكهربائية ذات الجهد العالي الذي يتراوح بين 500-1000 فولت في حال تعرّض لها جسم الإنسان تسبب له الحروق الجسدية الخطيرة التي تؤدّي إلى حرق أنسجة الجسم، ومن ناحية فسيولوجية، فإنّ تأثير تلك الحروق شبيهة بالحروق الناتجة عن الاحتراق باللهب أو أيّ مصدر ذي حرارة مرتفعة، كما يؤدي الاحتراق بالتيّار الكهربائي إلى حرق الأنسجة تحت جلد وحرق أعضائه الداخلية، ويتناسب خطر الحرق مع مقدار الجهد الكهربائي والمدة التي تعرض لها الجسم.

💥2- التأثيرات العصبية 

يتضرّر الجهاز العصبيّ لدى الإنسان بشكل كبير في حال تعرّضه لتيّار كهربائي معين، وقد يكون هذا هو التأثير الأكثر خطورة على الإنسان، فمن المعروف أنّ الجهاز العصبي يتكوّن من خلايا عصبية متّصلة بين الدماغ، والحبل الشوكي، وجميع الأعضاء الحسية والحركية في الجسم، ومسؤوليتها الرئيسية تبادل الإشارات العصبية التي تنظّم وظائف الجسم، واستجابته، وعمليات التفكير والتذكّر، والإحساس، وهذه الإشارات العصبيّة ما هي إلّا إشارات كهربائية دقيقة الجهد والتيّار، لهذا فإنّ تعرّض هذه الخلايا الحساسة لتيار كهربائي كبير سيؤثّر على مقدار التيّار والجهد الذي تنتجه. 

ولأنّ أعصاب جسم الإنسان تتكوّن من أنسجة ضعيفة يصعب عليها مقاومة التيّار الكهربائي، فإنّ حجم الضرر في كثير من الأحيان قد يكون كبيراً، ويتناسب مقدار الضرر وتلف الأعصاب والدماغ الذي يسببه التيّار الكهربائئ مع مقدار وحجم الإصابة، فتتراوح هذا التأثيرات بين آثار تزول أعراضها مع الزمن، كآلام الوخز، والتنيمل، أو صعوبة تحريك الأطراف والتي في بعض الأحيان قد تبقى دائمة، وآثار أخرى خطيرة تؤثر على الجهاز العصبي المركزيّ قد تشكِّل حالة من الذهول، وفقدان الذاكرة، أو نوبات خطيرة، أو توقّف التنفّس الذي يؤدي إلى الموت، وتجدر الإشارة أيضاً إلى أنّ بعض الإصابات تؤدي إلى إحداث حالة من الاضطرابات النفسية.

💥3- التأثيرات على الحركة والعضلات 

كما ذكرنا يؤثّر التعرّض لتيار كهربائي في الإشارات الكهربائية العصبية التي يرسلها الجهاز العصبي، ومن أهمّ الأجهزة التي تتأثر في جسم الإنسان بهذا الأمر الجهاز العضليّ، بحيث تتوقّف قدرته على استقبال هذه الإشارات العصبية، وبالتالي تحد من أيّ نشاط عضلي، فعند تعرض العضلات لصدمة كهربائيّة تنقبض بشكل لا إراديّ وتمنع الحركة تماماً، فإذا ما أمسك شخص ما بجسم موصل للكهرباء، فإنّ عضلات الساعد المسؤولة عن ثني الأصابع تنقبض بشكل أقوى من عضلات الساعد المسؤولة عن مدّ الأصابع، مما يجعل الضحيّة ممسكاً بالموصل الكهربائي إذا كان سلكاً أو غيره، وغير قادر على تركه مما يفاقم الإصابة وخطورتها، ولن يستطيع المصاب أبداً الابتعاد إلّا إذا تمّ فصل التيّار الكهربائيّ عن جسمه، وقد يؤدي التعرض لصدمة كهربائية إلى الاختناق أو الموت؛ لأنّ تأثير الصدمة الكهربائية يصل إلى عضلة القلب، وعضلة الحجاب الحاجز المتحكِّمة بالرئتين، ويمكن أن يوقفهما تماماً.

💥4- التأثيرات على القلب 

يتأثّر القلب بشكل مباشر عند التعرض لصدمة كهربائية، حيث يبحث التيار في طريقه عن أضعف نقاط مقاومة في الجسم، وهي الأوعية الدموية والأعصاب، فالأوعية الموجودة في الجسم أفقياً وعمودياً قد توصِل التيار الكهربائي إلى القلب وتؤدي إلى إصابته، كما تُحدِث الانقباضات الشديدة في القلب وعدم انتظام في نبضاته وبالتالي حدوث ما يُسمّى الرجفان البطيني (بالإنجليزية: Ventricular Fibrillation)، والذي عادة ما يكون قاتلاً؛ لأنّ جميع خلايا عضلة القلب تتحرك بشكل مستقل ودون فعالية، ولن يستطيع القلب تنظيم نبضاته، إلّا في حال تمّ استخدام جهاز مزيل الرجفان (بالإنجليزية: Defibrillator) لتنظيم النبضات وإنقاذ الضحية، ويُمكن أن يؤدي التيار الذي يزيد على 200 ملي أمبير إلى توقف عضلات القلب عن الحركة، حتّى ولو كان التعرّض لهذا التيّار خلال أجزاء من الثانية، وفي حال وصول تيار كهربائيّ مقداره 4 أمبير، فإنّ ذلك يسبب شللاً كاملاً في عضلة القلب ولن يستطيع ضخ الدم نهائياً، أمّا وصول التيّار مقداره 5 أمبير إلى القلب فهذا يعني احتراق أنسجة القلب تماماً.

💥5- التحليل الكهربي 

يُعرَّف التحليل الكهربائي (بالإنجليزية: Electrolysis) على أنّه سريان أيونات في اتجاهات متعاكسة عبر جسم موصل للكهرباء، ويُعدّ جسم الإنسان موصلاً مناسباً لهذه العملية، وتحدث عن طريق مرور التيّار الكهربائي المباشر أو المستمر في أنسجة الجسم وسوائله، ويؤدي ذلك إلى حدوث تقرحات وحروق مؤلمة تحتاج إلى فترة طويلة للتعافي منها.

مقدار التيّار الكهربائي وتأثيره على جسم الإنسان 

{{1 ميلي أمبير الشعور بوخزة بسيطة وهو أقلّ درجات التأثر بالتيار}}. 

((5 ميلي أمبير وهو أعلى قيمة للتيار غير الضار)). 

{{10-20 ميلي أمبير حدوث انقباض عضلي}}. 

((100-300 ميلي أمبير رجفان بطيني للقلب، ويكون مميتاً في حال استمراره)). 

{{6 أمبير رجفان بطيني شديد، وفقدان القدرة على التنفس، وربما الحروق}}.

🌀 مخاطر الكهرباء على البيئة 🌀

تُعدّ الكهرباء أحد أشكال الطاقة النظيفة وآمنة الاستخدام نسبياً، وعلى الرغم من ذلك فإنّ لها تأثيرات سلبيّة عديدة على البيئة في عمليات نقلها وتوليدها،[٧] ومن هذه الآثار السلبية ما هو واضح للعيان كالضباب الدخاني، هناك آثار أخرى لا يُمكن ملاحظتها بالعين المجردة، لكنها تضرّ بالبشر، والحيوانات، والنباتات المختلفة، ويبدأ ظهور هذه الآثار السلبية قبل بناء محطّات توليد الطاقة الكهربائية وتمتد لوقت طويل، وقد لا تزول آثارها حتّى ولو توقّف عمل هذه المحطات. 

يؤدي توليد الطاقة الكهربائية في محطات التوليد إلى انطلاق انبعاثات عديدة ضارّة على البيئة، وتقسم إلى انبعاثات صلبة، وسائلة، وغازية، وأخرى مشعّة، لها آثار بصرية سلبية، حيث يشوّه وجود محطات التوليد وخطوط النقل المنظر العام، وقد يؤدي إلى حدوث الضوضاء، ويوجد أنواع عديدة من محطات توليد الطاقة تتفاوت في حجم آثارها وأضرارها على البيئة، فمثلاً، تطلق محطات الكهرباء التي تعمل بالوقود الأحفوري العديد من الانبعاثات الغازية السامة كأكاسيد الكبريت والنيتروجين، وأول وثاني أكسيد الكربون، والهيدروكربونات، وانبعاثات صلبة كالأغبرة والرماد التي تبقى عالقة في الهواء، أمّا محطات الطاقة التي تعمل باستخدام الطاقة النووية فإنّ جميع انبعاثاتها الصلبة والسائلة والغازية هي انبعاثات مشعّة شديدة الضرر على البيئة. 

تؤثّر أيضاً خطوط نقل الكهرباء والبنية التحتية المستخدمة في توزيع الكهرباء على البيئة المحيطة بها، فأبراج الكهرباء وخطوطها الممتدة تشوّه المشهد البصري، كما تؤثّر في الغطاء النباتي والحياة البريّة إذا كانت هذه الأبراج على مقربة منها، لهذا تعمد بعض المناطق الحضرية إلى مدّ خطوط الكهرباء تحت الأرض، الأمر الذي يزيد من التكلفة المادية بالتأكيد.

🌠 الحرائق الكهربائية 🌠

💫 مفهوم الحرائق الكهربائية 

يُعرّف الحريق الكهربائي على أنّه الحريق الناتج عن تدفقّ تيار كهربائيّ بشكل مباشر أو بسبب الكهرباء السكونية، وقد ينشأ هذا الحريق نتيجة حدوث خطأ أو عطل في أحد أجزاء الأجهزة والآلات الكهربائية من أسلاك، وكوابل، وقواطع كهربائية، ومكوّنات أخرى متنوّعة، يبدأ الحريق الكهربائيّ عادة من اللوحات الكهربائية ذات الأحمال الزائدة مما يجعل توزيع الكهرباء غير مناسب وفوق طاقتها، وفي بعض الحالات قد يكون سبب احتراق اللوحات الكهربائية هو نهاية عمرها الافتراضي، كما يُمكن أن يكون وجود معدّات إضاءة بالقرب من مواد قابلة للاشتعال سبباً في نشوب حريق كهربائيّ، حيث تعمل هذه الإضاءة كمصدر للحرارة التي يحتاجها الحريق.

💫 مخاطر الحرائق الكهربائية 

تتسبب الحرائق الكهربائية سنوياً في وفاة مئات الأشخاص وإصابة الآلاف سواءً من الأسر الذين تعرضوا للحريق أم من فرق الإطفاء والإنقاذ أثناء محاولتهم مكافحة الحريق، بالإضافة إلى خسارة مئات الملايين من الأموال والممتلكات، ولا تنحصر آثار هذه الحرائق على الأرواح والأموال فقط، بل إنّها تسبب أيضاً العديد من الإصابات الجسدية والنفسية الصعبة وطويلة الأمد، وتنشب هذه الحرائق في كثير من الأحيان في المنازل بسبب وجود عيوب في الأدوات الكهربائية أو أخطاء في الاستعمال أو التوصيلات، أو سوء استخدام وصيانة المعدات الكهربائية. 

تنشب هذه الحرائق بسرعة فائقة قد لا توفّر للأسرة إلّا ثوانٍ معدودة للنجاة بأنفسهم وحيواناتهم الأليفة، وهذا يعني أنّهم سيفقدون العديد من ممتلكاتهم في هذا المنزل من إرث عائليّ، وصور تذكارية، وذكريات ثمينة لا يُمكن تعويضها، وبخروجهم سالمين من المنزل ستواجه العائلة مصاعب عديدة تؤدي إلى تغيير حياتهم وروتينهم اليومي حتّى وإن كانت أضرار الحريق محدودة، تتمثّل هذه المصاعب بإيجاد مسكن آمن جديد، وطعام، وشراب، وملابس كافية، ومصاعب نفسية عديدة قد تؤدي إلى الاكتئاب نتيجة الضغط النفسي، كما ستجد العائلة نفسها مضطرة للتعامل مع شركات التأمين، وستحتاج إلى فترة طويلة للتعافي من الآثار النفسية والمادية التي خلّفها الحريق.

💣 تخزين الطاقة الكهربائية 💣

يخلق تدفّق الإلكترونات ما يُسمّى بالتيّار الكهربائيّ، إذ تتدفّق الإلكترونات نتيجة تأثّرها بمجالات كهربائية وأخرى مغناطيسية مترابطة، ممّا يؤدّي إلى إيجاد طاقة كهربائية تُحرّك الشحنات، ويُمكن تخزين هذه الطاقة باستخدام المكثّفات أو البطاريات للاستفادة منها في تطبيقات عديدة، كما يُمكن توصيل الكهرباء بسهولة عبر أسلاك مصنوعة من مواد موصلة للكهرباء كالمعادن، حيث يُطلق على نظام نقل الطاقة مُسمّى الشبكة الكهربائية.

فكرة عمل البطاريات

نموذج بطارية السيارة

شكل المكثفات الإلكترونية الكهربية

بنية المكثف الكهربي الداخلية

💢 تطبيقات الطاقة الكهربائية 💢

يُعتبر التيار الكهربائي المستخدم في تشغيل الأجهزة الكهربائية من الأمثلة على استخدامات الطاقة الكهربائية وتحويلاتها، فهو يُحوّل الطاقة الكهربائية إمّا لطاقة حرارية، أو ضوئية، أو ميكانيكية، أو غيرها، كما أنّ البطاريات تُعتبر مصدراً جيّداً للطاقة الكهربائية، لكن التيار الكهربائي الناتج عنها هو تدفّق لأيونات المعادن المستخدمة في البطارية بدلاً عن الإلكترونات، ومن الجدير بالذكر أنّ الطاقة الكهربائية تلعب دوراً أساسياً في أجسام الكائنات الحية، فوجود الطاقة الكهربائية والتيار الكهربائي في الجسم هو أساس الاستجابات العصبية المختلفة وحركة العضلات، ويكون ذلك بتركّز أيونات الهيدروجين أو الإلكتورنات أو أيونات أخرى على جانب واحد من أغشية الأعصاب ممّا يُسبّب تجاذباً أو تنافراً وبالتالي انقباضات أو انبساطات تُمثّل الاستجابات العصبية.

يمكن استخدام الطاقة الكهربائية بأوعية التحليل الكهربائي في عمليات الترسيب والطلاء للمعادن، وفي أجهزة الطهو والتسخين الكهربائية المختلفة، وفي الإنارة بالمصابيح الكهربائية على اختلافها، وفي أغلب أنواع العدد والآلات والتجهيزات الدوارة والمتحركة بوساطة المحركات المختلفة الأنواع والاستطاعات والمتطلبات التي تتغذى بالطاقة الكهربائية. كما يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهربائية بمواصفات تختلف عن الدخل كما هي الحال بمحولات الاستطاعة بالتوتر ومحولات التردد، وهي تستخدم في شتى مناحي الحياة وقطاعاتها كالزراعة والصناعة والتجارة والسكن والسياحة والخدمات وغيرها

💦 كيف تولَّد الطاقة الكهربائيّة؟💦

يمكن إنتاج التيار الكهربائي بخمس طرائق:

أ ـ الكهرباء الساكنة (جريان الشحنات الساكنة في المادة).

ب ـ التفاعل الكيمياوي.

ج ـ الكهرباء الحرارية.

د ـ بوساطة الحقل المغنطيسي.

هـ ـ الحيوانات المكهربة.

&- مزايا الطاقة الكهربائية وأنواعها:-

تمتاز الطاقة الكهربائية بأنها من الطاقات النظيفة والصديقة للبيئة مقارنة مع الطاقات الأخرى، وهي سهلة التحويل إلى طاقات أخرى، فمثلاً يمكن تحويلها إلى طاقة حرارية كما في المشعات والأفران الكهربائية، وإلى طاقة ميكانيكية في مختلف أنواع المحركات الكهربائية، وإلى طاقة ضوئية من خلال استخدام المصابيح الكهربائية على اختلافها، وإلى طاقة كيمياوية في أوعية التحليل الكهروكيمياوي. كما يمكن لبعض الطاقات الأخرى أن تتحول إلى طاقة كهربائية، كما هي الحال في مجموعة مولد ـ محرك؛ حيث بوساطة محرك يعمل على إحدى الطاقات المعروفة، كالديزل أو الماء، يمكن إدارة المولد المربوط معه على نفس محور الدوران مما يؤدي إلى إنتاج طاقة كهربائية.

اكتشف العالم البريطانيّ مايكل فاراداي في عشرينيات القرن التاسع عشر طريقةً لتوليد الكهرباء باستخدام المجال المغناطيسيّ، وذلك عندما قام بتمرير حلقة أو قرص أوقضيب معدنيّ موصل للشحنة كالنحاس باعتباره موصل جيد للكهرباء داخل مجال مغناطيسي من خلال قطبيّ مغناطيس، تسببت هذه الحركة بتدفق الإلكترونات السالبة عبر طرفيّ القضيب المعدنيّ مما ولّد تيارًا كهربائيًا, ممّا يؤدّي إلى خلق مجال كهربائي يُحرّر الإلكترونات والأيونات السالبة في الموصل تحت تأثير قوى التجاذب والتنافر الكهربائية، حيث تنجذب الإلكترونات للأيونات والبروتونات موجبة الشحنة وتتنافر مع الإلكترونات والأيونات المتماثلة معها في الشحنة. 

يُسمى توليد الكهرباء بهذه الطريقة ((الحثُّ الكهرومغناطيسيّ))، وهي أكثر الطرق استخدامًا لتوليد الطاقة الكهربائيّة في محطّات التوليد. تستخدم هذه المحطات مصادرًا متعدّدة للطاقة اللازمة لتشغيل المولّدات الكهروميكانيكيّة، وتنقسم هذه الطاقة إلى قسمين: الطاقة المتجددة والطاقة غير المتجددة {التقليدية}. تشمل مصادر الطاقة غير المتجدّدة {التقليدية} كلٌ من: الغاز الطبيعيّ والفحم الحجريّ والنفط (البترول ومشتقاته) والطاقة النووية، أمّا تلك المتجدّدة فتشمل: طاقة الرياح وطاقة المياه (الطاقة الكهرومائيّة) والطاقة الشمسيّة وطاقة أمواج البحر والمد والجزر وطاقة باطن الأرض. 

💫 طرق توليد الطاقة الكهربائية 💫

يتم توليد الطاقة الكهربائية في محطات خاصة لتوليد الطاقة الكهربائية وهي على أنواع:

🌟 طرق نمطية تقليدية 🌟

1- 💥محطات حرارية 

لتوليد الطاقة الكهربائية، حيث يتم فيها تسخين الماء وتحويله إلى بخار يستخدم في تدوير عنفات توربينية بخارية (ذات سرع عالية) تدور بدورها مكائن لتوليد الكهرباء وهي بقدرات مختلفة.

نموذج لدورة المحطات البخارية الحرارية لتوليد الطاقة الكهربائية

المحطة الحرارية هي محطة توليد طاقة كهربائية تعمل باندفاع البخار، فالمحطة الحرارية تعمل على تسخين المياه وتحويله إلى بخار مضغوط. ويُوجَّهُ ذلك البخار في ضغط عالي إلى تدوير توربين بخاري ويكون ذلك التوربين موصولًا بمولد كهربي، أو تقوم بأي شغل ميكانيكي آخر كتحريكِ السفنِ مثلًا. بعد أن يخرج البخار من التوربين يتم تكثيفه في مكثف حراري ويعاد تدويره مرة أخرى إلى الغلاية البخارية لتسخينه من جديد، وتسمى هذه الدورة بدورة رانكن.

تُستغلُّ الحرارة لتوليد طاقة حركية بواسطةِ آلةٍ تدور، وتتصل تلك الآلة بمولد كهربائي، فهذه العملية هي عملية تحويل للطاقة .

معظم المحطات الحرارية هي محطات بخارية لإنتاج الطاقة الكهربائية. ولكن توجد أيضًا أشكال أخرى للآلات البخارية المختلفة عن التوربين البخاري مثل الآلة البخارية القديمة، أو آلاتٍ لا تحتاجُ إلى الماء أو البخار مثل محرك الديزل أو المحرك الغازي أو محطات توليد غازية. العامل المشترك في المحطات الحرارية المختلفة هي الدورات الترموديناميكية لمادة التشغيل والتي تكون مغلقة في المحطات الحرارية البخارية، ومفتوحة في محطات التوليد الغازية.

نموذج لوحدة غاز توربين مركبة لتوليد الكهرباء

2-💫 محطات مائية 

لتوليد الطاقة الكهربائية، حيث تستخدم الطاقة الكامنة في المجمعات المائية (السدود والشلالات) في تدوير عنفات توربينية مائية (ذات سرع منخفضة) تدور بدورها مكائن لتوليد الكهرباء وهي بقدرات مختلفة.

الطاقة الكهربائية المولدة بالمحطات السابقة هي ذات تيار متردد في أغلب الأحوال ويتم استخدامها فورا نظرا لارتفاع تكلفة تخزين الطاقة الكهربائية بكميات كبيرة.

توليد الكهرباء من السدود المائية

الطاقة الكهرومائية (( طريقة توليد الطاقة الكهربائية من الماء ))

🌟 طرق غير نمطية وغير تقليدية 🌟

• توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية الخلايا الشمسية (الكهرباء المولدة بهذه الطريقة هي ذات تيار مستمر) ويمكن تحويلها إلى تيار متردد وفي حالة عدم الاتصال بالشبكة الكهربائية يتم تخزين الطاقة المنتجة في بطاريات خاصة لحين الحاجة لها.

• محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية المركزة.

• محطات توليد الكهرباء بواسطة طاقة الرياح باستخدام طواحين هوائية كبيرة.

• محطات توليد الكهرباء بواسطة طاقة المد والجزر وطاقة موج البحر.

• محطات صغيرة لتوليد الكهرباء والحرارة معاً, باستخدام المزدوجات الحرارية حيث يتم استخدام هذه المحطات بشكل رئيسي في إنتاج الحرارة لغرض تسخين المياه والتدفئة مع إنتاج كمية صغيرة من الكهرباء حيث يتميز هذا النوع من المحطات بارتفاع كفاءتها.

💥 محطات توليد الكهرباء 💥

عموما يتم توليد الكهرباء بمحطات كبيرة تصل طاقاتها إلى آلاف الميجاوات بجهد منخفض 11000 فولت ذو تيار متردد 50 هرتز أو 60 هرتز.تكون محطات توليد الكهرباء قرب مصادر الطاقة الأساسية على الأكثر وربما بعيدا عن أماكن الحاجة الفعلية لها، حيت يتم تحويل الجهد الكهربائي بواسطة محولات كهربائية إلى جهد عالي 33 كيلوفولت أو 132 كيلوفولت أو 220 كيلو فولت او400 كيلو فولت تهيئة لنقلها من منطقة التوليد إلى منطقة الحاجة لها بواسطة أبراج كبيرة تعلق عليها الأسلاك التي تمرر التيار الكهربائي. حيث يتم قرب المواقع التي يحتاج فيها للطاقة الكهربائية إلى جهد منخفض 400 فولت أو 220 فولت أو 110 فولت بواسطة محولات كهربائية أخرى.

تُولّد الطاقة الكهربائية بوساطة المولدات (المنوبات) generators ثلاثية الأطوار، تتألف عموماً من قسم ثابت stator يحوي من الداخل مجاري slots محفورة متوضعة على الثابت، وتتوضع في هذه المجاري ملفات (بحسب عدد الأطوار) تؤخذ الكهرباء عادة منها، وقسم دائر rotor محفور عليه مجارٍ تتوضع فيها ملفات التهييج (التحريض) التي توفر التغذية الكهربائية لها عادة عن طريق منبع تيار مستمر (كالمدخرات أو مولدات تيار مستمر) لتوليد المجال المغناطيسي كهربيا داخل المولد ((للحث الكهرومغناطيسي))، ويتم تدوير القسم الدائر الملحوم والمثبت على المحور بوساطة محرك motor أو عنفة turbine تكون عادة متصلة ميكانيكياً مع القسم الدائر للمولد.

تسمى عادة المحطات الكهربائية electrical power stations تبعاً للمحرك أو العنفة المستعمل فيها، فيقال مثلاً محطة توليد بخارية steam، أو غازية gaz، أو مائية hydro وغيرها، وذلك في حال كانت العنفة تعمل بفعل البخار أو الغاز أو الماء على الترتيب [ر. محطات توليد الطاقة الكهربائية].

تُولد طاقة كهربائية بوساطة مولد على قيمة جهد التوليد في محطات التوليد (10.5 أو 11.3كيلو فولت) التي تتواجد أو تنشأ عادة بالقرب من أماكن وجود المصادر الأولية كالماء (كمحطات السدود المائية) أو قرب مراكز الحمولاتloads، ويُرفع الجهد إلى قيمة جهد النقل بوساطة محولات transformers رافعة للجهد الكهربي لنقل الطاقة الكهربائية عبر خطوط النقل الكهربائي الهوائية (أو كابلات أرضية) لمسافات كبيرة إلى أماكن تواجد المستهلكين، بهذه الطريقة يتم تخفيف الضياعات losses وتصغير مقطع النواقل التي ستنقل هذه الطاقة إلى المستهلكين. وعند الاقتراب من مراكز الاستهلاك (مدن، معامل) تُخفّض قيمة الجهد بمحولات استطاعة خافضة للجهد الكهربي ـ هناك عملياً عدة أنواع للمحولات مثل محولات للجهد وللتيار وللتردد ـ تتبع عملياً سوية الجهد التي تعمل عليها هذه الشبكات ومقدار الاستطاعة المنقولة عبرها للاستطاعة المطلوبة من الأحمال والبعد الكهربائي لها ولمحددات الشبكة (معدن النواقل) وغيرها.

تقاس الطاقة الكهربائية بواحدة كيلو واط ساعي (اختصاراً «ك. و. س» Kwh) وهي كمية الاستطاعة power المقدرة بالكيلو واط المستهلكة في وحدة الزمن وهي هنا الساعة. وهناك مضاعفات لهذه الوحدة وهي ميغاواط ساعي Mwh وتساوي 1000كيلو واط ساعي والغيغا واط ساعي Gwh ويساوي 1000ميغا واط ساعي.

الطاقة الكهربائية هي كمية الاستطاعة (القدرة) المستهلكة (هناك استطاعة حقيقية P تقاس بالكيلو واط وردّية Q تقاس بالكيلوفولط أمبير ردّي والكلية S وتقاس بالكيلو فولط أمبير) وفي وحدة الزمن. تكون محطات توليد الكهرباء قرب مصادر الطاقة الاساسية على الاكثر وربما بعيدا عن اماكن الحاجة الفعلية لها, حيت يتم تحويل الجهد الكهربائي بواسطة محولات كهربائية إلى جهد عالي 33 كيلوفولت او 132 كيلوفولت او400 كيلو فولت تهيئة لنقلها من منطقة التوليد إلى منطقة الحاجة لها بواسطة ابراج كبيرة تعلق عليها الاسلاك التي تمرر التيار الكهربائي. حيث يتم قرب المواقع التي يحتاج فيها للطاقة الكهربائية إلى جهد منخفض 400 فولت او 220 فولت او 110 فولت بواسطة محولات كهربائية اخرى.

🌠 أهم مميزات الطاقة الكهربائية 🌠

• يمكن التحكم بها بسهولة.

• لها كفاءة نقل عالية.

• يمكن تحويلها إلى صور أخرى من صور الطاقة بسهولة وكفاءة.

• ليس لها مخلفات تلوث للهواء الجوي.

• تعتبر أكثر أماناً من معظم البدائل الأخرى.

💥 مصادر توليد الطاقة الكهربائية 💥

💣 مصادر تقليدية حرارية غير متجددة

تستخدم أغلبية محطات توليد الطاقة الكهربائية الوقود لتسخين المياه اللازمة لتوليد البخار واستكمال دورة توليد الكهرباء المسّماة بدورة رانكن (بالإنجليزية: Rankine cycle)، ويحكم القانون الثاني للديناميكا الحرارية جميع المحطات الكهربائية، وهذا يعني أنّها لا تستطيع تحويل طاقتها الحرارية لكهرباء بكفاءة 100%، ومن الأمثلة على المصادر الحرارية لتوليد الطاقة الكهربائية ما يأتي:-

1- 💥 حرق الوقود الأحفورى

يولَّد الجزء الأكبر من الكهرباء التي نستخدمها في العالم اليوم عبر حرق الفحم الحجريّ أو حرق النفط أو الغاز الطبيعيّ، تُستخدم الحرارة الناتجة من حرق أنواع الوقود الواردة سابقًا لتسخين المياه، وذلك بهدف إنتاج بخار الماء الساخن والذي يوظَّف بدوره لتحريك التوربينات التي تبدأ بالدوران مولدةً الكهرباء.

نموذج لدورة محطة حرارية بخارية لتوليد الكهرباء

تحرق محطات التوليد الوقود الأحفوري بأنواعه المختلفة من نفط وغاز وفحم لتوليد بخار الماء اللازم لتشغيل المحطة، وفي محطات الكهرباء الغازية تُشغّل الغازات التوربين فتتحرّك شفراته مباشرة، أمّا في محطات الكهرباء ذات الدورة المُركّبة فيُستخدم مولّد بخاري (بالإنجليزية: steam generator) لزيادة إنتاج الكهرباء، ومن الجدير بالذكر انّه في العام 2017م أنتج العالم نسبة 64.5% من حاجته للكهرباء اعتماداً على الوقود الأحفوري.

2- 👺 الوقود النووي:-

تعتمد بعض الدول بشكلٍ أساسيّ على الطاقة الكهربائيّة التي تُنتج في محطات الطاقة النوويّة، فكيف يتم إنتاج الكهرباء فيها؟
تستخدم هذه المحطات اليورانيوم والبلوتونيوم في عمليّة إنتاج الكهرباء، حيث تتم مفاعلة هذه العناصر الثقيلة معًا لتبدأ سلسلة من التفاعلات النووية التي تُنتج حرارةً مرتفعة تُستخدم لتسخين المياه، بعد تسخين المياه يتم توظيف بخار الماء الساخن لتحريك التوربينات التي تبدأ بالاستدارة لتوليد الكهرباء بطريقة الحث الكهرومغناطيسيّ.

نموذج لدورة محطة مفاعل نووي لتوليد الكهرباء

وتتشابه عملية توليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية مع محطات التوليد باستخدام الوقود الأحفوري، إلّا أنّها تعتمد على حرارة الانشطار النووي بدلاً عن حرق أنواع الوقود الأحفوري لإنتاج بخار الماء، وتتميّز هذه المحطات بقلّة انبعاثاتها الضارة بالبيئة والملوّثة للهواء، فهي لا تحتاج لكميات كبيرة من الوقود على عكس غيرها من محطات توليد الكهرباء التقليدية. {{وعلى سبيل المثال فإن مقدار الطاقة الحرارية المنبعثة من إنشطار 1 كيلوجرام من اليورانيوم = تعادل الطاقة الحرارية المنبعثة من حرق 6 طن من الفحم}}.

داخل دورة محطة توليد الكهرباء بالطاقة النووية

دورة محطة توليد الكهرباء بالطاقة النووية بالرسم المتحرك

💥 مصادر غير تقليدية متجددة 💥

💫 الطاقة المتجددة:-

الطاقات المتجددة

الطّاقة المتجددة هي الطّاقة المُستَمّدة من الموارد الطبيعية التي لا تنفذ وتتجدد باستمرار مثل الرياح والمياه والشمس المتوفرة في معظم دول العالم، كما يمكن إنتاجها من حركة الأمواج والمد والجزر أو من طاقة حرارية أرضية وابتكارات اخرى، وهي تختلف أساسا عن الوقود الأحفوري من بترول وفحم وغاز الطبيعي، فلا تنشأ عن الطّاقة المتجددة عادةً مخلّفات الوقود الأحفوري الضارّة للبيئة مثل تلك المؤدية لزيادة الاحتباس الحراري كثنائي أكسيد الكربون (CO2)؛ باستثناء استخدام الوقود الحيوي لتوليد الطاقة من مواد نباتية، حيث أنه بالرغم من أن مخلفاتها تزيد الاحتباس الحراري إلا أنها يمكن أن تكون مستدامة، فيعتبرها الاتحاد الأوروبي والأمم المتحدة كطاقة متجددة. كما أن الطاقة المتجددة لا تشمل استخدام الوقود النووي متجنبة المخلفات الذرية الضّارة النّاتجة عن المفاعلات النوويّة.

حالياً أكثر إنتاج للطّاقة المتجددة يـُنتج في محطات القوى الكهرمائية بواسطة السّدود العظيمة أينما وجدت الأماكن المناسبة لبنائها على الأنهار ومساقط المياه، وتستخدم تقنيات توليد الطاقة التي تعتمد على الرياح والطّاقة الشمسيّة على نطاق واسع في البلدان المتقدّمة وبعض البلدان النّامية؛ فمؤخرا اضحت وسائل إنتاج الكهرباء باستخدام مصادر الطّاقة المتجددة أمرا مألوفاً، وهناك بلدان عديدة وضعت خططاً لزيادة نسبة إنتاجها للطّاقة المتجددة بحيث تغطي احتياجاتها من الطّاقة بنسبة 20% من استهلاكها عام 2020. إتّفق معظم رؤساء الدّول على مواجهة الاحترار العالمي عبر الحد من إنبعاث الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي في الأعوام القادمة تبعا لبروتوكول كيوتو وذلك لتجنب التّهديدات الرئيسيّة لتغيّر المناخ بسبب التلوث واستنفاد الوقود الأحفوري، بالإضافة للمخاطر الاجتماعية والسّياسية للوقود الأحفوري والطّاقة النووية.

يمكن قراءة انتاج الطاقة المتجددة بعدة طرق، فبحسب حجم الطاقة التي تنتجها البلدان بالتناسب مع عدد سكانها، فإن الدول الاسكندينافية بالإضافة إلى أيسلندا وكندا ونيوزيلندا تحتل صدارة الدول المستخدمة للطاقة المتجددة، كما تسارع نمو استخدام الطاقة المتجددة في الدول الناطقة بالألمانية في الألفينات، وبين الاقتصادات العالمية الكبرى تحتل ألمانيا الصدارة بحجم الطاقة المتجددة التي تنتجها بالتناسب مع عدد سكانها، وتحل ثالثة في مجمل الطاقة المتجددة المُنتجة بعد الصين والولايات المتحدة الأمريكية.

يزداد مؤخراً ما يعرف باسم تجارة الطاقة المتجددة الّتي هي نوع من الأعمال التي تتدخّل في تحويل الطّاقات المتجددة إلى مصادر للدخل والتّرويج لها، الّتي على الرغم من وجود الكثير من العوائق غير اللاتقنية الّتي تمنع انتشار الطّاقات المتجددة بشكل واسع مثل الكلفة المبدئية العالية للاستثمارات وغيرها, إلا أن ما يقارب 65 دولة تخطّط للاستثمار في الطّاقات المتجددة، وعملت على وضع السّياسات اللّازمة لتطوير وتشجيع الاستثمار في الطّاقات المتجددة مثل التحفيز المالي وتعرفة التغذية الكهربائية.

بالرغم من ازدياد الاهتمام بالطاقة المتجددة في السنوات الأخيرة في دول الشرق الأوسط وتراجع أسعار النفط إلا أن الاستثمار في الطاقة المتجددة في الدول العربية تراجع بنسبة 8٪ في السنتين الأخيرتين برغم مبادرات تقوم به الدول النفطية في الخليج العربي وخاصة المملكة العربية السعودية حيث بدأ القطاع الخاص السعودي بضخ مبالغ كبيرة للاستثمار في قطاع الطاقة المتجددة. ولكن المفارقة أن أكثر ثلاثة أسواق للطاقة المتجددة نشاطًا في شمال إفريقيا والشرق الأوسط هي المغرب ومصر والأردن بأكثر من 15 مليار دولار في السنوات من 2015 وحتى 2019.

تتميّز محطات الطاقة الكهربائية المتجددة باكتساب طاقتها مباشرةً من مصادر الطاقة المتجددة غير القابلة للنفاذ، لكن هذه المصادر غير متوافرة في كلّ وقت ومكان، ممّا يجعل المحطات متقطّعةً في الإنتاج وغير قابلة للاعتماد عليها بشكل كامل، ومن المصادر المتجددة للطاقة الكهربائية ما يأتي:-

1- 💫 طاقة المائية

الطاقة المائية هي ايضا نوع من انواع الطاقة المتجددة، حيث يتم استخدام الطاقة الحركية للمياه الجارية في تحريك عنفات أو توربينات بشكل دائري، والعنفات بدورها متصلة بمولد كهربائي يدور مع العنفات في مجال مغناطيسي فيتم توليد الكهرباء.

💫-- يوجد عدة طرق لتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الحركية للمياه، منها:-

&ـ توليد الكهرباء من طاقة الوضع للمياه:- حيث يتم الاستعانة بمضخات لرفع المياه إلى مستوى معين عندما يوجد فائض في الإنتاج الكهربائي العادي، وتحفظ عند هذا المستوى. و عندما يصبح الطلب على الكهرباء في اوقات الذرة أكثر من القدرة الانتاجية لمحطة الكهرباء، يتم انزال الماء الذي كان محفوظا على مستوى مرتفع بكميات محددة عبر انابيب إلى ان تصل إلى عنفة متصلة بمولد كهربائي، فتقوم بتدويرها وتدوير المولد ويتم انتاج الكهرباء ( يمكن تشبيه هذه الطريقة نوعا ما بالبطارية، حيث يتم تخزين الطاقة واسترجاعها عند الحاجة اليها).

توليد الكهرباء من طاقة الوضع للمياه

&ـ توليد الكهرباء من الطاقة الحركية للانهار:- يتم استغلال الطاقة الحركية للانهار في تحريك عنفات مرتبطة بمولد كهربائي وبهذا تتولد الكهرباء. (هذه الطريقة تولد كهرباء غير منتظمة، لذلك يتم استخدام السدود لتحديد كمية الماء العابر من العنفات وبذلك تحديد كمية الكهرباء المنتجة).

توليد الكهرباء من طاقة الوضع المائية خلف السدود على مجاري الأنهار

إذن توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الكهرومائية, هذه تسمى الطاقة الكهربائيّة التي يتم توليدها من الماء بالطاقة الكهرومائيّة، فيقوم مبدأ عمل هذه الطريقة على تسخير طاقة جريان المياه لتدوير شفرات التوربينات الكهرومائيّة الموضوعة في مجرى المياه، والتي تقوم بدورها بتشغيل المحرّك الموجود داخل المولد الكهرومغناطيسيّ لإنتاج الكهرباء.

يتمّ إنتاج الطاقة الكهرومائية عن طريق تخزين كميات هائلة من المياه في السدود، ثمّ السماح لها بالتدفّق عبر بوابات خاصة لتمرّ عبر توربينات مائية لتوليد كميّات كبيرة من الكهرباء الصديقة للبيئة، كما يُمكن استغلال جريان الأنهار في إنتاج الطاقة الكهرومائية، ومن محددات هذه الطريقة أنّها محكومة بإيجاد موقع مناسب لبناء السد وبناء محطة طاقة كهرومائية عليه.

2- 🌌 طاقة الرياح

أبراج توربينات هوائية لتوليد الكهرباء من طاقة حركة الرياح فى البحر

توليد الطاقة الكهربائية باستخدام طاقة الرياح, تقوم محطّات توليد الطاقة الكهربائيّة بتحويل الطاقة الميكانيكيّة التي تنشأ بفعل تحريك الرياح لشفرات التوربينات إلى طاقةٍ كهربائيّة، إذ تقوم الرياح بتدوير طاحونة الهواء والتي تقوم بدورها بتحريك العمود الدوّار الموجود في المولّد الكهرومغناطيسيّ.

أبراج توربينات هوائية لتوليد الكهرباء من طاقة حركة الرياح

شرح مكونات عمود وقمرة توربينة الرياح لتوليد الكهرباء

مكونات التوربين الهوائي لتوليد الكهرباء

شرح المكونات الرئيسية لقمرة توربينة الرياح لتوليد الكهرباء

فهى استخدام طاقة الرياح في تحريك الأشياء والاستفادة منها ويتم تحويل حركة الرياح إلى شكل آخر من أشكال الطاقة سهلة الاستخدام، غالبا كهربائية وذلك باستخدام عنفات (مروحيات)، تعدّ طاقة الرياح آمنة فضلا عن أنها من أحد أفراد عائلة الطاقة المتجددة، وهي طاقة بيئية لا يصدر منها ملوثات مضرة بالبيئة، يتجه العالم الآن بعد ظاهرة الاحتباس الحراري فضلا عن التلوث، لاعتماد مصادر الطاقة المتجددة كمصادر طاقة بديلة وللتخفيف من استخدام الوقود الأحفوري . ولهذه الأسباب يسعى التقدم التكنولوجي إلى خفض تكلفة الطاقة المتجددة لتوسيع انتشارها. والطاقة المنتجة من الرياح هي مصدر الطاقة المتجددة الأقل تكلفة والأكثر تبشيراً بالنجاح مقارنة بجميع المصادر الأخرى، ولكن طبيعته المتنوعة ـــ أي لأن الرياح لا تهب دوما ـــ تجعل قيام البحاثة بتحديد ما سيكون له من تأثير في أنظمة تحلية المياه وعمليات إنتاجها أمراً ليس ضرورياً.

مميزات طاقة الرياح

مميزات وعيوب طاقة الرياح طاقة محلية متجددة ولا ينتج عنها غازات تسبب ظاهرة البيت الزجاجي أو ملوثات، مثل ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتريك أو الميثان، وبالتالي فإن تأثيرها الضار بالبيئة طفيف. 95% من الأراضي المستخدمة كحقول للرياح يمكن استخدامها في أغراض أخرى مثل الزراعة أو الرعي، كما يمكن وضع التوربينات فوق المباني . أظهرت دراسة حديثة أن كل مليون كيلو وات في الساعة من إنتاج طاقة الرياح السنوي يوفر من 440 إلى 460 فرصة عمل.

تكنولوجيا استخدام الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية

تكنولوجيا استخدام الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية هي أسرع مصادر توليد الكهرباء الجديدة نمواً على الصعيد العالمي. ويتم إنتاج الطاقة من الرياح بواسطة محركات (أو تربينات) ذات ثلاثة أذرع تديرها الرياح توضع على قمة أبراج طويلة وتعمل كما تعمل المراوح، ولكن بطريقة عكسية فبدل استخدام الكهرباء لإنتاج الرياح كما تفعل المراوح، تقوم هذه التوربينات باستعمال الرياح لإنتاج الطاقة. وتتم العملية بأن تدير الرياح أذرع المحرك التي تدير بدورها أسطوانة العمود المتصلة بواسطة مجموعة تروس تشكل ناقل حركة لإدارة مولد كهربائي. وتستطيع التربينات الكبيرة الحجم المصممة لمؤسسات إنتاج الكهرباء للاستعمال العام، توليد ما بين 650 كيلو واط (ويعادل الكيلو واط ألف واط) و1.5 ميجاواط (والميجاواط يساوي مليون واط). وتستخدم المنازل ومحطات الاتصالات عن بعد ومضخات الماء تربيناً واحداً صغيراً لا يزيد إنتاجه عن 100 كيلو واط كمصدر لطاقتها، خاصة في المناطق النائية التي لا توجد فيها شركات توليد وتوزيع طاقة للاستعمال العام.

3- 🌞الطاقة الشمسية 

توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية, يمكن توليد الطاقة الكهربائيّة من الطاقة الشمسيّة بإحدى طريقتين الأولى هي تركيز الأشعّة الشمسيّة باستخدام العدسات والمرايا لتسخين سائل أو نوع زيت مُعيّن ذو درجة غليان منخفضة بهدف تسخين المياه لتوليد الكهرباء بطريقة الحثِّ المغناطيسيّ. أما الطريقة الثانيّة فتقوم بتحويل الطاقة الشمسيّة إلى طاقةٍ كهربائيّة باستخدام الخلايا الكهروضوئيّة، تحتوي كل خليّة من هذه الخلايا على لوحين رقيقين من السيليكون، إحداهما سالب والآخر موجب، عند سقوط الفوتونات الشمسيّة على اللوح العلويّ من السيليكون تقوم بتحرير الإلكترونات بعد منحها الطّاقة اللازمة لفكِ ارتباطها مع خلايا السيليكون (الظاهرة الكهروضوئيّة)، وبذلك تصبح الإلكترونات حرّة الحركة. بعد أن تتحرر الإلكترونات تنجذب إلى لوح السيليكون ذو الشحنة الموجبة، وبذلك يتولّد فرق جهد كهربائيّ يُمكن جمعه وتوجيهه ليصبح تيارًا كهربائيًا.

دورة توليد الكهرباء بواسطة حرارة الشمس لتسخين المياه وتحويلها لبخار لتدوير التوربين البخاري والمولد
توليد الكهرباء بطريقة الحث المغناطيسي من حرارة الشمس بوسيط الماء

يتم توليد الطاقة الكهربية من الطاقة الشمسية بواسطة محركات ميكانيكية حرارية أو محولات فولتوضوئية، وتعرف هذه التقينات بنظم الطاقة الإيجابية، محوّلة الطاقة الشمسية إلى شكل آخر قد يلا يكون كهربائيا مثل تقطير وتطهير الماء ليكون صالحا للشرب، أو استغلال ضوء النهار، والماء الساخن، ودرجات الحرارة المرتفعة في أغراض صناعية، وحتى استخدام الطاقة الحرارية في الطهو أو تخزين الطاقة الحرارية للاستخدام لاحقا. وفي المقابل فإن نظم الطاقة السلبية تتضمن التقنيات التي تعتمد على استغلال الطاقة الشمسية عبر توجيه أحد المباني ناحية الشمس واختيار المواد ذات الكتلة الحرارية المناسبة أو خصائص تشتيت الأشعة الضوئية، وتصميم المساحات التي تعمل على تدوير الهواء بصورة طبيعية.

🌈الخلايا الشمسية

محطة توليد الكهرباء بالخلايا الشمسية الكهروضوئية

إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلى كهرباء، وهي نبائط شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء . لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكبريتيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات .

✨أنواع الخلايا الشمسية التجارية

أنواع ألواح وخلايا الطاقة الشمسية التى تباع فى الأسواق

💫الخلايا الشمسية السيليكونية المتبلورة

تصنع هذه الخلايا من السيليكون عبر إنماء قضبان من السيليكون ثم يؤرب إلى رقائق وتعالج كيميائياً وفيزيائياً عبر مراحل مختلفة لتصل إلى خلايا شمسية .كفاءة هذه الخلايا عالية تتراوح بين 9 – 17 % والخلايا السيليكونية أحادية التبلور غالية الثمن حيث صعوبة التقنية واستهلاك الطاقة بينما الخلايا السيليكونية عديدة التبلور تعدّ أقل تكلفة من أحادية التبلور وأقل كفاءة أيضاً .

ألواح خلايا الطاقة الشمسية وأنواعها

الفرق بين الخلايا والألواح الشمسية

💫الخلايا الشمسية السيليكونية الأمورفية

مادة هذه الخلايا ذات شكل سيليكوني حيث التكوين البلوري متصدع لوجود عنصر الهيدروجين أو عناصر أخرى أدخلت قصداً لتكسبها خواص كهربائية مميزة وخلايا السيليكون الأمورفي زهيدة التكلفة عن خلايا السيليكون البلوري حيث ترسب طبقة شريطية رقيقة باستعمال كميات صغيرة من المواد الخام . تتراوح كفاءة خلايا هذه المادة ما بين 4 – 9 % بالنسبة للمساحة السطحية الكبيرة وتزيد عن ذلك بقليل بالنسبة للمساحة السطحية الصغيرة وإن كان يتأثر استقرارها بالإشعاع الشمسي .

طبقات اللوح الشمسي وفكرة عمله

مكونات طبقات اللوح الشمسي

طبقات اللوح الشمسي الرئيسية

💫&- طاقة الرياح والطاقة الشمسية

تعدّ طاقة الرياح والطاقة الشمسية من أشهر مصادر الطاقة المتجددة المستخدمة في عملية توليد الكهرباء، وتتميّز الطريقتان بانبعاث كميات قليلة جداً من الغازات المُسبّبة للاحتباس الحراري، وفي عام 2017م أنتج العالم ما نسبته 4.4% و1.3% من إجمالي حاجاته للكهرباء من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على التوالي، ولكن من أبرز عيوب هاتين الطريقتين اعتمادهما بشكل مباشر على حالة الطقس ممّا يمنعهما من إنتاج الكهرباء بمقدار ثابت ومستمر، فتوربينات الرياح تعتمد على سرعة الرياح فلا تولّد الطاقة الكهربائية أثناء سرعات الرياح المنخفضة أو القوية جداً، كما أنّ ألواح الخلايا الشمسية تعتمد على عدّة عوامل لتوليد الكهرباء، مثل: الوقت، واليوم، والفصل، وحالة السماء إذا كانت صافيةً أو غائمة، كما تتأثّر بمستوى نظافة الألواح نفسها.

4- 🌍طاقة الحرارة من باطن الأرض

ترتفع الحرارة كلّما زاد العمق في الأرض بعيداً عن القشرة؛ وذلك نتيجة الضغط، والتحلل الإشعاعي، ووجود الصخور المنصهرة، ومن الأدلة على ذلك تفجّر عيون المياه الساخنة ودفعها للبخار والماء الساخن لسطح الأرض، وهو ما جذب انتباه مهندسي الطاقة لهذا المصدر المهم للطاقة، حيث تمّ استغلال هذه الطاقة وبناء محطات بأنواع مختلفة، لكن من أبرز عيوب هذا المصدر صعوبة العثور على موقع مناسب، كما أنّ استغلال بعض المواقع قد يؤثّر على تسخين المياه في جوف الأرض.

توليد الكهرباء بطاقة حرارة جوف الأرض

(Geothermal energy) طاقة الحرارة الارضية، هي القيام بالاستفادة من الحرارة المنبعثة من باطن الارض وتسخيرها لتسخين الماء والذي بيدوره يقوم بتدوير تربينات لتوليد الطاقة الكهربائية كما يتم استعمالة ايضا في عملية تدفئة المنازل في المناطق الباردة ويعتبر أحد أهم وأكثر الوسائل التي يتم انتاج الطاقة من خلالها نظرا لاستمراريتها، من أهم الدول التي تعتمد على النوع من الطاقة هي ايسلندا.

5- 🌊طاقة أمواج البحر

الطاقة الموجية (بالإنجليزية: Wave power)‏ هي نقل الطاقة من أمواج المحيط السطحية، وتسخيرها في اشغال ميكانيكية مفيدة مثل توليد الكهرباء، تحلية المياه أو ضخ المياة إلى المخازن المائية.

و تعتبر أحد أنواع الطاقة المتجددة. وهي تختلف كليا عن طاقة المد والجزر. ولا زالت تقنية الطاقة الموجية حاليا غير موظفة تجاريا مع العلم بوجود بوادر استعمالها منذ عام 1890 على الأقل. وتوجد أول مزرعة موجية في العالم في البرتغال، وتحتوي على ثلاثة محولات بقوة 750 كيلو واط للمحول الواحد.

إحدى طرق توليد الكهرباء بطاقة أمواج البح بحجرة إلتقاط الأمواج لضغط الهواء لتدوير توربينة هوائية موصلة بمولد

توليد الكهرباء بطاقة أمواج البحر بحائط ضغط الهواء بحجرة إلتقاط الأمواج

تتميز الطاقة الموجية عن طاقة المد والجزر، التي تلتقط طاقة التيار الناتجة عن قوة الجاذبية للشمس والقمر. كما يختلف كل من الأمواج والمد والجزر عن تيارات المحيط التي تسببها قوى أخرى، بما في ذلك موجات الارتطام والرياح وتأثير كوريوليس والفروق في درجة الحرارة ونسبة الملوحة.

توليد الكهرباء بطاقة أمواج البحر من ضغط المياه من عمق البحر

توليد الكهرباء بطاقة أمواج البحر بعوامات بمضخات رأسية

توليد الكهرباء بطاقة أمواج البحر بعوامة المولد المغناطيسي العمودي

لا يُعتبر توليد الطاقة الموجية تكنولوجيا تجارية مُستخدمة على نطاق واسع مقارنة بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل طاقة الرياح والطاقة المائية والشمسية. ومع ذلك، كانت هناك محاولات لاستخدام مصدر الطاقة هذا منذ عام 1890 على الأقل، وذلك عائد بشكل رئيسي إلى كثافة الطاقة العالية. وعلى سبيل المقارنة، تبلغ كثافة الطاقة للوحات الضوئية الجهدية 1 كيلو واط/متر مربع عند ذروة الإشعاع الشمسي، وتبلغ كثافة طاقة الرياح 1 كيلو واط/متر مربع في 12 م/ثانية. بينما يبلغ متوسط كثافة الطاقة السنوية للموجات، على سبيل المثال على ساحل سان فرانسيسكو 25 كيلو واط/متر مربع.

وفي عام 2000، تم تركيب أول جهاز تجاري لتوليد الطاقة بالموجات (أيلا إل آي إم بي إي تي) على ساحل جزيرة آيلا في اسكتلندا، ووُصِلَ بالشبكة الوطنية. وفي عام 2008، افتُتِحَت أول مزرعة تجريبية لطاقة الأمواج متعددة المولدات في البرتغال في متنزه أجوسادورا ويف بارك.

6- 🌉طاقة المد والجزر

طاقة المد والجزر أو الطاقة القمرية هي نوع من طاقة الحركة التي تكون مخزّنة في التيارات الناتجة عن المد والجزر الناتجة بطبيعة الحال عن جاذبية القمر والشمس ودوران الأرض حول محورها وعليه تـُصنف هذه الطاقة على انها طاقة متجددة.

الكثير من الدول الساحلية بدأت الاستفادة من هذه الطاقة الحركية لتوليد الطاقة الكهربائية وبالتالي تخفيف الضغط عن محطات الطاقة الحرارية، والنتيجة تخفيف التلوث الصادر عن المحطات الحرارية التي تعمل بالفحم أو بالبترول.

تفسير المد والجزر وفوائده

المد والجزر وفوائده

المد الأقصى المرتفع والمد المنخفض

&- طريقة الإستغلال

توجد طريقتان أساسيتان لتوليد الطاقة الكهربائية باستغلال ظاهرة المد والجزر :

1- طريقة بناء السدود:-  كما هو منفـّذ في محطة Rance بفرنسا والتي بُنيت عام 1966 وتعمل بقوة 240 ميجا وات . بُني هذا السد للتحكم في التيارات الناتجة عن المد والجزر وتوجيه هذه التيارات بطريقة تمر في فتحات التوربينات أو المراوح.

• هذه التوربينات شبيهة بالمرواح التي تُستخدم لتوليد الطاقة من الريح ولكن في حالتنا ثـُبتت 24 مروحة على سد بطول إجمالي قدره 750 متر ويحجز 184 مليون متر مكعب من الماء. كل مروحة متصلة بتوربين يولد قوة 10 ميجاوات من الكهرباء. وقد بُني هذا السد عند مصب نهر الرانس. تُنصب هذه المراوح تحت سطح المياه في فتحات وبفعل التيارات المائية تدور هذه التوربينات وعبر ناقل الحركة نقوم بمضاعفة عزم الدوران ومن ثم نستفيد من هذا العزم لتحريك المولد الكهربائي الذي يعمل بمجال مغناطيسي ويقوم بتوليد الطاقة الكهربائية.
• هذه التوربينات قد تستخدم أيضاً الطاقة الفائضة من المحطات الأخرى ساعة الطلب الخفيف على الكهرباء، لأعادة ملئ الأحواض بالماء، وإعادة استخدام الماء لتوليد الكهرباء في أوقات الذروة، ولكن استخدام هذه التكنولوجيا تعتمد على وجود الأماكن المناسبة عند مصبات الأنهار مثلا أو في مضايق البحار، وهناك تقام السدود لاستخدامها.

• وللاستفادة من تيارات المد والجزر التي هي بطبيعة الحال معكوسة الاتجاه، لابد من تركيب المروحة على رأس متحرك ليتناسب مع اتجاه التيارات وبالتالي رفع نسبة الاستغلال، ويميز هذه التكنولوجيا إذا ما قورنت بتكنولوجيا توليد الطاقة من الريح ان كثافة المياه أعلى من كثافة الهواء، وبالتالي يكون توليد الطاقة من الجزر للمروحة الواحدة أعلى عنه بالمقارنة بتوليد الكهرباء بواسطة الرياح، ويتم ذلك عند سرعة دوران منخفضة من خلال استخدام ناقل الحركة.

توليد الكهرباء بطاقة المد والجزر بطريقة بناء السدود

توليد الكهرباء بطاقة المد والجزر ببناء السدود والبحيرات الصناعية

2. طريقة الأبراج :- تعتمد تلك الطريقة على تثبيت مروحة أو مروحتان على برج متين بحيث تكون تلك المراوح تحت سطح الماء. وبنفس الطريقة المشروحة أعلاه تتحول طاقة حركة المروحة بواسطة المولد الكهربائي إلى كهرباء. 

• تستغل تلك الطريقة التيارات المائية، ولا تشكل الأبراج عائقا بحريا ً كما في حالة بناء السدود. لهذا فهي أنسب من ناحية المحافظة على البيئة.

توربينات توليد الكهرباء بالمد والجزر والتيارات والأمواج المائية

أبراج توربينات توليد الكهرباء بالمد والجزر والتيارات المائية

&- شروط الإستخدام والمنفعة الإقتصادية

لابد من إن يكون ارتفاع المد والجزر لا يقل عن 5 متر ولذلك يوجد في العالم 100 موقع يتوفر فيها هذا الشرط. كما استخدام هذه التقنية في المياه المالحة يعرض القطع المعدنية المستخدمة إلى الصدأ وبالتالي لا بد من العناية والصيانة الدائمة وهذا ما قد يرفع من الأكلاف وبالتالي تدني الربح.

7- 🌾الطاقة الحيوية

هي تجميع الغازات المنبعثة من المخلفات النباتية كالاشجار والخضار وبقايا مخلفات قصب السكر وغيرها من المخلفات التي تقوم بالانبعاث واصدار غازات منها الميثان والذي يتم تجمية ويستخدم لاحقا في تطبيقات عديدة منها تشغيل محطات الطاقة الكهربائية بواسطة حرقة مثلة مثل الغاز الطبيعي(الاحفوري) المستخرج من باطن الارض.

💫 مصادر ذات قدرات صغيرة 💫

منها :

• المولدات الصغيرة.

• البطاريات الجافة والسائلة.

• خلايا الطاقة الشمسية.

• خلية الهيدروجين.

💫 مصادر ذات قدرات متوسطة وكبيرة 💫

وتستخدم على نطاق واسع:-

1- محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي (بنزين وديزل).
2- محطات التوليد المائية (الهيدروليكية): وتستخدم الطاقة الكامنة في مجرى مائي قوي كالشلال أو في السدود لتشغيل التوربين.
3- محطات التوليد الحرارية (ثيرمال): وتستخدم البخار (الحرارة) لتشغيل التوربين، يسخن الماء لتوليد البخار بأنواع مختلفة من الوقود مثل الفحم أو الغاز أو النفط أو الطاقة النووية أو الطاقة الشمسية.
4- محطات التوليد على الرياح: وتستخدم ما يشبه الطواحين لاستخدام الطاقة الكامنة في الرياح لتشغيل التيربين.وتعتبر من أكثر مصادر الطاقة المتجددة استخداما بعد الطاقة المائية.
5- محطات التوليد المائية التي تعمل بحركة أمواج البحر90% من محطات توليد الطاقة في العالم حرارية، و70% منها تستخدم الوقود الأحفوري (الفحم، النفط، الغاز أو ما اشتق منها).

💫 مميزات الطاقة المتجددة 💫

• متوفرة في معظم دول العالم.

• لا تلوث البيئة، وتحافظ على الصحة العامة للكائنات الحية.

• اقتصادية في كثير من الاستخدامات.

• ضمان استمرار توافرها وتواجدها.

• تستخدم تقنيات غير معقدة.

• لا تنفذ وتتجدد بأستمرار.

• لا تساهم في الانبعاثات الغازية الملوثة للبيئة.

• التقليل من الانبعاثات الحرارية الناتجة عن توليد الطاقة.

✨ ترشيد إستهلاك الطاقة الكهربائية ✨

💧 طرق ترشيد إستهلاك الكهرباء فى الأجهزة الكهربائية 💧

1) استعمال الأجهزة الموفرة للطاقة

ينبغي استعمال وشراء الأجهزة الموفِّرة للطاقة للمحافظة على الكهرباء وترشيد استهلاك الطاقة، أو استبدال الأجهزة القديمة بأجهزة حديثة تُوفر الطاقة، فعلى سبيل المثال يُنصح باستبدال الفرن الكهربائي القديم، أو غسالة الصحون، أو المجفف بأجهزة أحدث، مع الحرص على البحث عن الأجهزة التي تحتوي على معيار نجمة الطاقة، حيث توجد هذه الإشارة غالباً على الأجهزة الحديثة، والتي تُبيّن كمية الطاقة التي يستهلكها كلّ جهاز.

2) إيقاف تشغيل الحاسوب

تُعدّ أجهزة الحاسوب من الأجهزة التي تستهلك كميّة كبيرة من الطاقة الكهربائيّة في المنازل و المكاتب والشركات، لذا من المهم إيقاف تشغيل الشاشة خلال الليل أو عند عدم استخدام الجهاز بدلاً من إبقائها على وضعية حفظ الطاقة، مع الإشارة إلى أنّ إيقاف تشغيل الشاشة لا يؤثّر سلباً على عمر الجهاز.

3) فصل الإلكترونيات

يؤدّي ترك شاحن الهاتف المحمول دون استخدامه إلى بقائه متصلاً بالكهرباء، وامتصاصه لقدر معين من الطاقة الكهربائية، الأمر الذي يتسبب في هدر الكهرباء، وزيادة تكلفة الفاتورة.

4) تجنّب تشغيل الأجهزة الكهربائية، مثل: الغسالة، وغسالة الصحون في حال عدم امتلائها تماماً.

5) تجنّب ترك الأجهزة الكهربائية تعمل عبثاً، مثل ترك باب الثلاجة مفتوحاً أثناء ممارسة بعض الأمور الأخرى.

6) محاولة الاعتماد على السخان الشمسي قدر الإمكان بدلاً من السخان الكهربائي.

7) تنظيف الملف الكهرومغناطيسي الموجود في الجزء الخلفي من الثلاجة مرة واحدة على الأقل سنوياً، حيث يُقلّل الملف المتسخ من كفاءة الثلاجة، بالتالي زيادة استهلاكها للطاقة .

💦 طرق ترشيد إستهلاك الكهرباء فى الإنارة 💦

1) اختيار المصابيح الموفرة للطاقة:-

يُمكن المحافظة على الكهرباء والتقليل من استهلاكها من خلال استبدال المصابيح المتوهجة الموجودة في المنزل بمصابيح من نوع (LED) ، حيث تُعدّ أكثر الخيارات كفاءة للحفاظ على الطاقة، إذ تستهلك كمية أقل مقارنة مع المصابيح المتوهجة بنسبة 75%، كما أنّها خالية من الزئبق، وتدوم 25 مرة أكثر من المصابيح المتوهجة.

2) تركيب المصابيح الكهربائية المرتبطة بكاشفات الحركة للإنارة الخارجية ، والتي تنطفئ تلقائياً عند خلوّ المكان من أيّ حركة يُصدرها الأشخاص.

3) يجب اختيار المصابيح التي تتناسب قوتها الكهربائية مع المكان الموجودة فيه والأغراض الوظيفة التي تؤدّيها.

4) استغلال ضوء الشمس قدر الإمكان.

5) تنظيف المصابيح باستمرار، وإطفاء المصابيح في الغرف غير المستخدَمة.

6) طلاء الجدران بالألوان العاكسة للضوء.

7) تثبيت مفاتيح التحكم بالإنارة عند مداخل الغرف ومخارجها، حيث يُساعد ذلك على التسهيل على الأشخاص وتذكيرهم بإطفاء المصابيح عند الخروج من المكان.

🌠 خطوات ترشيد إستهلاك الكهرباء فى المكاتب والمنازل 🌠

💢 نصائح ترشيد استهلاك الكهرباء في المكاتب :-

1- اغلق أبواب الغرف عند تشغيل المكيف.

2- اطفئ إضاءة الغرف عند الخروج.

4- استخدام الحساس الضوئي في الممرات والحمامات إذا أمكن.

3- إعداد لافتات توعوية لترشيد الكهرباء للموظفين داخل المكاتب.

5- استبدال اللمبات العادية باللمبات الليد الموفرة للطاقة.

6- عند مغادرة المكتب افصل الأجهزة (الكمبيوتر، طابعات، ماكينات تصوير ...).

💢 كيفية ترشيد استهلاك الكهرباء في المنازل :-

1- احرص على إزالة الثلج المتراكم في الثلاجة، حيث إنّ تراكم الثلج يجعل الثلاجة تعمل بطاقة أكبر وتستهلك كهرباء بشكل أكبر.

2- لا تضع أي طعام ساخن في الثلاجة، ما قد يزيد من استهلاك الكهرباء.

3- رتب الأطعمة داخل الفريزر وضعهم جنب إلى جنب لملء الفراغات، ولا تجعلها تهدر الفريون وبالتالي تستهلك كهرباء أقل.

4- جمع الملابس المراد كيها مرة واحدة أو مرتين أسبوعيا، حيث إنّ استهلاك الكهرباء سيكون أوفر من استهلاك الكهرباء يوميا.

5- اضبط التكييف على درجة حرارة 25.

6- جفف الغسيل بأشعة الشمس ولا تعتمد على المجفف الكهربائي.

7- شغل الغسالة بكامل حمولتها لأنها تستهلك نفس كمية الطاقة.

8- استخدم الميكرويف في تسخين الأكل بدلًا من الفرن، لأنه يستهلك وقتًا أقل، وبالتالي طاقة أقل.

9- املأ غلاية المياه حسب الحاجة فقط ، فزيادة المياه عن الحاجة تستهلك طاقة أكبر.

10- فصل الأجهزه الكهربائية من مصدر التيار الكهربائي.

11- تجنب فتح الفرن أكثر من مرة للاطمئنان على الطعام، حيث يخفّض درجة الحرارة، ويساهم في زيادة استهلاك الكهرباء بشكل أكبر.

💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫

🌌✨💫 المصادر للمعلومات 

1- موقع موسوعة ويكيبيديا - طاقة كهربائية - طاقة موجية - طاقة المد والجزر - محطة حرارية - طاقة كهرومائية - طاقة متجددة .

2- موقع موضوع - تعريف الطاقة الكهربائية - بحث عن الكهرباء - ماهي مخاطر الكهرباء - طرق ترشيد استهلاك الكهرباء .

3- موقع معرفة - طاقة كهربائية المعرفة .

4- موقع مؤسسة بالعربي - ماهي الطاقة الكهربائية؟ وماهي مصادرها؟ .

5- موقع شركة الكهرباء الأردنية - نصائح توعوية لترشيد إستهلاك الكهرباء .

6- موقع جريدة الوطن مصر - خطوات ترشيد إستهلاك الكهرباء فى المكاتب .

7- موقع أنا أصدق العلم - ما هي الشحنة الكهربية .

8- موقع الصناع العرب - ما هي الكهرباء؟ .

💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫💫