الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل و هي ضرورية لعمليات الحياة ، مورد الطاقة هو شيء يمكن أن ينتج الحرارة ، أو عمر الطاقة ، أو نقل الأشياء ، أو إنتاج الكهرباء.
المسألة التي تخزن الطاقة تسمى الوقود ، و قد نمى استهلاك الطاقة البشرية بشكل مطرد ، من خلال تاريخ البشرية ، كان لدى البشر الأوائل متطلبات متواضعة من الطاقة ، معظمها طعام ووقود للحرائق للطبخ والتدفئة.
في مجتمع اليوم ، يستهلك البشر ما يصل إلى 110 أضعاف الطاقة التي يستهلكها الفرد مقارنة بالبشر الأوائل ، معظم الطاقة التي نستخدمها اليوم تأتي من الوقود الأحفوري (الطاقة الشمسية المخزنة). لكن الوقود الأحفوري له عيب من حيث أنه غير قابل للتجديد على نطاق زمني للبشر ، ويسبب تأثيرات ضارة أخرى محتملة على البيئة.
مصادر الطاقة
هناك 5 مصادر أساسية للطاقة:
– الاندماج النووي في الشمس (الطاقة الشمسية)
– الجاذبية الناتجة عن الأرض والقمر.
– تفاعلات الانشطار النووي.
– الطاقة في باطن الأرض.
– الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية.
الطاقة الشمسية
تصل الطاقة الشمسية من الشمس عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي. يمكن استخدامه مباشرة للحرارة و تحويله إلى كهرباء للاستخدامات الأخرى ، إنه مصدر غير محدود تقريبًا ، إنه متجدد وغير ملوث إلى حد كبير.
الجاذبية التي تولدها الأرض والقمر
– سحب الجاذبية للقمر على الأرض يسبب المد والجزر ، يمكن تسخير تدفق المد والجزر لدفع التوربينات ، هذا أيضًا مصدر طاقة غير محدود تقريبًا وغير ملوث إلى حد كبير.
– الجمع بين كل من الطاقة الشمسية والجاذبية يوفر مصادر أخرى مفيدة للطاقة ، الإشعاع الشمسي يسخن الهواء ويبخر الماء ، و تسبب الجاذبية الهواء البارد لإغراق وتكثيف بخار الماء ، كما تقوم الجاذبية بعد ذلك بسحب الماء المكثف إلى الأرض ، حيث تتدفق إلى أسفل.
– إن دوران الغلاف الجوي بواسطة العملية هو ما نسميه الريح ، و يمكن استخراج الطاقة من الرياح باستخدام طواحين الهواء ، المياه التي تتدفق إلى أسفل قد يكون نتيجة الجاذبية يمكن تسخيرها للحصول على الطاقة لقيادة التوربينات وتوليد الكهرباء ، وهذا ما يسمى الطاقة الكهرومائية ، معظم مصادر الطاقة هذه قابلة للتجديد ، ولكن محليًا فقط ، وغير ملوثة عمومًا.
تفاعلات الانشطار النووي
يتركز اليورانيوم المشع و يصنع في قضبان وقود تولد كميات كبيرة من الحرارة نتيجة للتحلل الإشعاعي ، كما تستخدم هذه الحرارة لتحويل الماء إلى بخار ، و يمكن بعد ذلك استخدام البخار في تشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء ، ما إن يتم اقتراحها كطريقة رخيصة ونظيفة وآمنة لتوليد الطاقة ، فقد أصبحت الطاقة النووية تحت بعض الاستياء ، و ذلك نظرا لتكاليف التأكد من أن محطات الطاقة النووية نظيفة وآمنة ، وقد ساهمت مشكلة التخلص من النفايات المشعة ، والتي هي غير آمنة ، وكذلك الأسئلة حول سلامة المنشآت تحت رعاية الإنسان ، في هذا الاستياء.
الطاقة في باطن الأرض
اضمحلال العناصر المشعة الحرارة خلال تاريخ الأرض ، هذه الحرارة هي التي تسبب زيادة درجة الحرارة مع عمق الأرض ومسؤولة عن ذوبان صخور الوشاح لتشكيل الصهارة ، يمكن أن تحمل الصهارة الحرارة إلى الأعلى في القشرة ، المياه الجوفية المتداولة بالقرب من الاقتحامات البركانية تحمل الحرارة مرة أخرى نحو السطح ، إذا كان من الممكن استغلال هذا الماء الساخن ، فيمكن استخدامه مباشرةً لتدفئة المنازل ، أو إذا تم احتجازه على عمق كبير تحت الضغط ، فيمكن أن يتحول إلى بخار يمتد ويدير التوربينات لتوليد الكهرباء.
الطاقة المخزنة في السندات الكيميائية
– الطاقة المخزّنة في الروابط الكيميائية تدفع التفاعلات الكيميائية ، عندما تحدث التفاعلات ، يتم إطلاق هذه الطاقة أو امتصاصها ، إذا تم امتصاصها يتم تخزينها في الرابطة الكيميائية لاستخدامها لاحقا ، إذا تم إصدارها يمكن أن ينتج طاقة حرارية مفيدة ، تشمل الكهرباء والضوء.
– خلايا الوقود الهيدروجينية هي مثال واحد: يحدث تفاعل كيميائي حيث يتفاعل الهيدروجين مع الأوكسجين في حمام بالكهرباء لإنتاج h 2 o، والنشرات الكهرباء والحرارة ، و التفاعل غير ملوث ، لكن يوجد حاليًا بعض المشاكل ، مثل تخزين وتوزيع غاز الهيدروجين المضغوط بأمان وإنتاج الهيدروجين بكفاءة.
– الكتلة الحيوية للطاقة مثال آخر ، أنه ينطوي على حرق (تفاعل كيميائي) من الخشب ، أو غيرها من المنتجات العضوية ، و يتم إنتاج هذه المواد العضوية عن طريق التمثيل الضوئي ، وهي عملية كيميائية تستمد الطاقة من الشمس وتخزن تلك الطاقة حتى يتم حرق المادة.
– الوقود الأحفوري وهو طاقة الكتلة الحيوية التي يتم دفنها داخل الأرض حيث يتم تخزينها حتى يستخرجها الإنسان ويحرقها لإطلاق الطاقة / من بين هذه المصادر البترول (النفط والغاز الطبيعي) ، الزيت الصخري ، رمال القطران ، الفحم.
المسألة التي تخزن الطاقة تسمى الوقود ، و قد نمى استهلاك الطاقة البشرية بشكل مطرد ، من خلال تاريخ البشرية ، كان لدى البشر الأوائل متطلبات متواضعة من الطاقة ، معظمها طعام ووقود للحرائق للطبخ والتدفئة.
في مجتمع اليوم ، يستهلك البشر ما يصل إلى 110 أضعاف الطاقة التي يستهلكها الفرد مقارنة بالبشر الأوائل ، معظم الطاقة التي نستخدمها اليوم تأتي من الوقود الأحفوري (الطاقة الشمسية المخزنة). لكن الوقود الأحفوري له عيب من حيث أنه غير قابل للتجديد على نطاق زمني للبشر ، ويسبب تأثيرات ضارة أخرى محتملة على البيئة.
مصادر الطاقة
هناك 5 مصادر أساسية للطاقة:
– الاندماج النووي في الشمس (الطاقة الشمسية)
– الجاذبية الناتجة عن الأرض والقمر.
– تفاعلات الانشطار النووي.
– الطاقة في باطن الأرض.
– الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية.
الطاقة الشمسية
تصل الطاقة الشمسية من الشمس عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي. يمكن استخدامه مباشرة للحرارة و تحويله إلى كهرباء للاستخدامات الأخرى ، إنه مصدر غير محدود تقريبًا ، إنه متجدد وغير ملوث إلى حد كبير.
الجاذبية التي تولدها الأرض والقمر
– سحب الجاذبية للقمر على الأرض يسبب المد والجزر ، يمكن تسخير تدفق المد والجزر لدفع التوربينات ، هذا أيضًا مصدر طاقة غير محدود تقريبًا وغير ملوث إلى حد كبير.
– الجمع بين كل من الطاقة الشمسية والجاذبية يوفر مصادر أخرى مفيدة للطاقة ، الإشعاع الشمسي يسخن الهواء ويبخر الماء ، و تسبب الجاذبية الهواء البارد لإغراق وتكثيف بخار الماء ، كما تقوم الجاذبية بعد ذلك بسحب الماء المكثف إلى الأرض ، حيث تتدفق إلى أسفل.
– إن دوران الغلاف الجوي بواسطة العملية هو ما نسميه الريح ، و يمكن استخراج الطاقة من الرياح باستخدام طواحين الهواء ، المياه التي تتدفق إلى أسفل قد يكون نتيجة الجاذبية يمكن تسخيرها للحصول على الطاقة لقيادة التوربينات وتوليد الكهرباء ، وهذا ما يسمى الطاقة الكهرومائية ، معظم مصادر الطاقة هذه قابلة للتجديد ، ولكن محليًا فقط ، وغير ملوثة عمومًا.
تفاعلات الانشطار النووي
يتركز اليورانيوم المشع و يصنع في قضبان وقود تولد كميات كبيرة من الحرارة نتيجة للتحلل الإشعاعي ، كما تستخدم هذه الحرارة لتحويل الماء إلى بخار ، و يمكن بعد ذلك استخدام البخار في تشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء ، ما إن يتم اقتراحها كطريقة رخيصة ونظيفة وآمنة لتوليد الطاقة ، فقد أصبحت الطاقة النووية تحت بعض الاستياء ، و ذلك نظرا لتكاليف التأكد من أن محطات الطاقة النووية نظيفة وآمنة ، وقد ساهمت مشكلة التخلص من النفايات المشعة ، والتي هي غير آمنة ، وكذلك الأسئلة حول سلامة المنشآت تحت رعاية الإنسان ، في هذا الاستياء.
الطاقة في باطن الأرض
اضمحلال العناصر المشعة الحرارة خلال تاريخ الأرض ، هذه الحرارة هي التي تسبب زيادة درجة الحرارة مع عمق الأرض ومسؤولة عن ذوبان صخور الوشاح لتشكيل الصهارة ، يمكن أن تحمل الصهارة الحرارة إلى الأعلى في القشرة ، المياه الجوفية المتداولة بالقرب من الاقتحامات البركانية تحمل الحرارة مرة أخرى نحو السطح ، إذا كان من الممكن استغلال هذا الماء الساخن ، فيمكن استخدامه مباشرةً لتدفئة المنازل ، أو إذا تم احتجازه على عمق كبير تحت الضغط ، فيمكن أن يتحول إلى بخار يمتد ويدير التوربينات لتوليد الكهرباء.
الطاقة المخزنة في السندات الكيميائية
– الطاقة المخزّنة في الروابط الكيميائية تدفع التفاعلات الكيميائية ، عندما تحدث التفاعلات ، يتم إطلاق هذه الطاقة أو امتصاصها ، إذا تم امتصاصها يتم تخزينها في الرابطة الكيميائية لاستخدامها لاحقا ، إذا تم إصدارها يمكن أن ينتج طاقة حرارية مفيدة ، تشمل الكهرباء والضوء.
– خلايا الوقود الهيدروجينية هي مثال واحد: يحدث تفاعل كيميائي حيث يتفاعل الهيدروجين مع الأوكسجين في حمام بالكهرباء لإنتاج h 2 o، والنشرات الكهرباء والحرارة ، و التفاعل غير ملوث ، لكن يوجد حاليًا بعض المشاكل ، مثل تخزين وتوزيع غاز الهيدروجين المضغوط بأمان وإنتاج الهيدروجين بكفاءة.
– الكتلة الحيوية للطاقة مثال آخر ، أنه ينطوي على حرق (تفاعل كيميائي) من الخشب ، أو غيرها من المنتجات العضوية ، و يتم إنتاج هذه المواد العضوية عن طريق التمثيل الضوئي ، وهي عملية كيميائية تستمد الطاقة من الشمس وتخزن تلك الطاقة حتى يتم حرق المادة.
– الوقود الأحفوري وهو طاقة الكتلة الحيوية التي يتم دفنها داخل الأرض حيث يتم تخزينها حتى يستخرجها الإنسان ويحرقها لإطلاق الطاقة / من بين هذه المصادر البترول (النفط والغاز الطبيعي) ، الزيت الصخري ، رمال القطران ، الفحم.
