الطاقة
تُعتبر الطاقة هي القدرة على القيام بعمل ما، وتأتي بأشكال متعددة تصنف بناءً على طبيعتها إلى: الطاقة الحركية، والطاقة الحرارية، والطاقة الكهربائية، والطاقة النووية، والطاقة الكيميائية. تتواجد الطاقة في كل الأجسام، حتى تلك التي لا تتحرك، حيث تكون هذه الطاقة كامنة بسبب التركيب الداخلي للجسم. ومتى وُجد العمل، فإن ذلك يستلزم وجود طاقة تُنقل وحرارة تنتج عن عملية النقل. وعند القيام بأي عمل، يتم تحويل الطاقة من شكل إلى آخر. على سبيل المثال، بعد إتمام عمل ما، قد تتحول الطاقة إلى شكل ميكانيكي أو حركي، بينما تُعتبر الحرارة الناتجة عن العمل طاقة حرارية. تأمل في القوس في حالته الثابتة؛ تكون الطاقة التي يمتلكها كامنة، إلا أنه يمتلك القدرة على تحويل تلك الطاقة إلى طاقة حركية عند سحبه ثم إطلاقه، مما يؤدي أيضاً إلى إنتاج حرارة نتيجة لاحتكاك الحركة. كما أن الطاقة النووية تُعتبر شكلًا من الطاقة الكامنة، إذ تنتج عن تركيب الجسيمات الذرية في النواة. وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة لا تفنى بل تتحول من شكل لآخر مثلما تتحول الطاقة الكامنة في صندوق يتزحلق من مرتفع إلى طاقة حركية، وعندما يتباطأ بفعل الاحتكاك، فإن الطاقة الحركية تتحول إلى طاقة حرارية تُسخّن الصندوق والمنحدر.
مصادر الطاقة
توجد مصادر الطاقة بشكلين رئيسين: متجددة وغير متجددة. إليك لمحة عن كلا المصدرين:
الطاقة المتجددة
تُعرف الطاقة المتجددة أيضاً باسم الطاقة البديلة، وسُميت بذلك لكون مصادرها دائمة وغير قابلة للنضوب، مثل الشمس والرياح. إذ توفر الشمس الطاقة الشمسية للأرض، بينما يمكن توليد طاقة من حركة الرياح تُعرف بإسم طاقة الرياح، كما تنتج طاقة المد والجزر من حركة البحر. هناك العديد من مصادر الطاقة المتجددة، كالأنهار التي تولّد الطاقة الكهرومائية، والينابيع الساخنة المُنتجة للطاقة الحرارية الأرضية، بالإضافة إلى الكتلة الحيوية التي تُستخدم كوقود. أما الكتلة الحيوية، فهي تعبر عن وزن أو كمية الكائنات الحية من نوع معين، سواء كانت نباتات أو حيوانات، حيث تُنتج هذه الكتلة مواد عضوية تحتوي على الكربون عبر الزمن، وتُقاس بوحدات مثل الكيلو جول لكل متر مربع سنوياً.
في بداية القرن الواحد والعشرين، قُدّر الاستهلاك العالمي لمصادر الطاقة المتجددة بحوالي 20%. واعتباراً من عام 2015، وُجد أن الطاقة الكهربائية التي تم توليدها عبر محطات الطاقة الكهرمائية الكبيرة تمثل 16% من إجمالي الإنتاج. في ذات السياق، تعكس نسبة طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية 6% من إجمالي توليد الكهرباء. تُعتبر الطاقة النووية من مصادر الطاقة المتجددة أيضاً، حيث ساهمت بحوالي 10.6% من الإنتاج العالمي في عام 2015. تسعى الدول في جميع أنحاء العالم إلى تقليل انبعاثات الكربون الناتجة عن استخدام مصادر الطاقة غير المتجددة، بالتوجه نحو الوقود الحيوي وزيادة استخدام مصادر الطاقة المتجددة، التي تُعرف بأنها جميع أنواع الطاقة التي لا تعتمد على الوقود الأحفوري، وتُعد متوفرة دائماً وغير ضارة بالبيئة.
إليك بعض أنواع الطاقة المتجددة:
- الطاقة الشمسية: تُعتبر من أوائل مصادر الطاقة التي استخدمها البشر، فهي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض، تُستخدم لتوليد الضوء والحرارة، ويستخدمها الإنسان لتدفئة المكان. من خلال الخلايا الكهروضوئية، تُستخرج الطاقة الشمسية، وتُستخدم الألواح الشمسية للاستفادة منها لأطول فترة ممكنة. ورغم مزاياها العديدة، يكمن عيبها الرئيسي في عدم القدرة على الاستفادة منها في الليل أو في البيئات الباردة.
- طاقة الرياح: أُستعملت الرياح منذ قرون لإنتاج الطاقة، حيث كانت تدفع السفن الشراعية وتحرّك طواحين الهواء. حالياً، تُستخدم توربينات الرياح لتوليد الطاقة وربطها بالشبكات الكهربائية. ومع ذلك، فإن ضجيج الطواحين يجعل استخدامها محدوداً في المناطق السكنية، وتكون فعالة في المناطق التي تشهد رياح قوية.
- الطاقة الحرارية الأرضية: تُستخرج هذه الطاقة من طبقات الأرض السفلى بفضل الصخور المنصهرة المعروفة بالصهارة، حيث تزداد درجة الحرارة بمعدل 3 درجات كل 100م تحت الأرض. يتم استغلال هذه الحرارة عبر الماء الذي يُغمر في أعماق الأرض، حينما يتلامس مع الصخور، يتبخر ويُستخدم لتحريك التوربينات. تعتبر الولايات المتحدة من أبرز الدول المستفيدة من هذه الطاقة، إذ توجد بها معظم خزانات المياه الحرارية الأرضية. ورغم أنها صديقة للبيئة، إلا أنها ليست مناسبة لكل المناطق.
- الطاقة الكهرومائية: تتحصل هذه الطاقة من حركة المياه داخل السدود والمحطات الكهرومائية، حيث يتم التقاط الطاقة الحركية للماء وتحويلها إلى طاقة كهربائية بواسطة التوربينات. إنها مصدر مهم من مصادر الطاقة المتجددة، حيث تُعتبر صديقة للبيئة ومستمرة في الإنتاج.
الطاقة غير المتجددة
تعرف الطاقة غير المتجددة بأنها الطاقة التي لا يمكن تجديدها عند نفادها، وهي تستمد مصادرها من الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي. يُعتبر الكربون العنصر الرئيسي في الوقود الأحفوري، وقد تشكل هذا النوع من الوقود خلال فترة تمتد ما بين 300-360 مليون سنة. يتكون الوقود الأحفوري نتيجة لنمو الأشجار والنباتات في بيئات رطبة تتعرض لأشعة الشمس، ثم تتعرض لمراحل من الضغط والحرارة تحت الأرض مما حولها لوقود. يُعتبر الوقود الأحفوري المصدر الرئيسي للطاقة، ويتم استخراجه وتخزينه في أنابيب لتسهيل نقله. إلا أن حرق الوقود الأحفوري يُعد من الممارسات الضارة بالبيئة لأنه يُطلق ملوثات في الهواء والماء والتربة.
هناك عدة أنواع من الوقود الأحفوري منها:
- الفحم: حجر أسود أو بني يُستخدم لتوليد الطاقة، يُصنف إلى أنواع مختلفة بناءً على عملية الكربنة. يتم استخراج الفحم بطرق متعددة، ويُعتبر مصدراً رئيسياً للكهرباء، لكن عملية استخراجه قد تكون خطيرة على حياة العمال.
- النفط: وقود أحفوري سائل يتجمع في آبارٍ تُحفر للوصول إليها. بعد الاستخراج، يُخضع النفط لعملية التكرير لتحويله إلى منتجات مختلفة، حيث يتم تحويل نصف النفط إلى بنزين.
- الغاز الطبيعي: يوجد في باطن الأرض، يتكون بشكل أساسي من الميثان، ويتم استخراجه عبر تقنيات متقدمة تفصل الغاز عن الصخور المحيطة. يُستخدم الغاز في الطهي والتدفئة وأيضاً لتوليد الكهرباء.
فيديو: نفط من النفايات
بالتأكيد أنتم على علم بالطاقة المتجددة، لكن بعض مصادرها قد تكون غير متوقعة تماماً: