المقالات

طاقات العناصر الأربعة: الهواء والماء

شارك

بقدر اعتمادنا عليها، أصبح فصل التيار الكهربائي عن حياة البشر أمرًا مستحيلاً بمعنى الكلمة. وقد دفع النفاد الوشيك لمصادر الطاقة غير المتجددة البشر إلى استثمار المزيد في أبحاث ومشروعات تهدف إلى توليد الكهرباء من مصادر متجددة للطاقة. ولحسن الحظ، تمدنا القوى المستدامة لكلٍّ من الأرض، والمياه، والرياح، والشمس؛ والتي تمثل جميعها عناصر الطبيعة الأربعة، بمجموعة كبيرة من الطاقات المتجددة المتاحة لتوليد الكهرباء.

الطاقة المائية

الطاقة المائية هي الطاقة الناتجة عن حركة المياه والتي تعتمد بدورها بشكل أساسي على دورة المياه على الأرض. فالطاقة الشمسية تعمل على تسخين المياه السطحية مما يجعلها تتبخر؛ فيتكثف بخار الماء في هيئة سحب، ثم ينزل مرة أخرى على السطح في شكل أمطار أو جليد. وتتدفق المياه المتساقطة عبر الأنهار وصولاً إلى المحيطات؛ حيث تتكرر الدورة مرة أخرى. ولقد تمكن الإنسان منذ العقود الأخيرة من القرن التاسع عشر من استخدام هذه الطاقة لتوليد الكهرباء، أو الطاقة الكهرومائية.

تعد السدود نوعًا من أنواع محطات الطاقة الكهرومائية الشائعة، وتقام على أجسام الأنهار لتقوم بتخزين المياه خلفها. وعندما يتم إطلاق المياه من الخزان، فإنها تتدفق عبر توربينات فتديرها، وبالمثل، تقوم تلك التوربينات الدوارة بتشغيل مولد كهرباء لتوليد الطاقة الكهرومائية.

وعلى الرغم من أن السدود توفر مصدرًا نظيفًا للطاقة ولا تطلق أية ملوثات، فإن لها تأثيرات بيئية خطيرة. فالسدود قد تعيق هجرة الأسماك، وقد تغير من درجة حرارة المياه، وقد تؤثر على حمولات الطمي؛ ومن شأن كل ذلك الإخلال بالنظام الإيكولوجي للمكان. علاوة على ذلك، فمن الممكن أن تُغرِق خزانات المياه خلف السدود مناطق ذات أهمية، مثل الأراضي الزراعية، والمواقع الأثرية، بل وقد تحتم نقل مجتمعات سكنية بأسرها. فاضطرت السلطات المصرية على سبيل المثال إلى نقل سكان النوبة ومعبد أبي سمبل عند بناء السد العالي في أسوان.

وطاقة الأمواج من الأشكال الأخرى للطاقة المائية المستخدمة في توليد الكهرباء. تنشأ الأمواج نتيجة التفاعل المستمر بين الرياح وأسطح المحيطات، مما يمثل مصدرًا غير محدود من الطاقة المتجددة. وتقوم أنواع المعدات المختلفة المستخدمة في توليد الكهرباء من طاقة الأمواج بتحويل طاقة الأمواج المتحركة على الشواطئ أو بعيدًا عنها إلى طاقة كهرومائية.

تتكون إحدى المعدات الشائعة لتوليد الطاقة الكهرومائية من حركة الأمواج من جزءٍ طافٍ على سطح الماء أو أسفله قليلاً موصل بآخرٍ مثبت في قاع المحيط؛ فتتولد الكهرباء نتيجة للاهتزازات التي ينتجها الجزء الطافي عند مقاومته لحركة الأمواج. ويُقال إن التأثيرات البيئية لتوليد الكهرباء من طاقة الأمواج أقل من تأثيرات السدود؛ إلا أن العلماء قد أشاروا إلى قضايا شائكة مثل التلوث الكهرومغناطيسي، وتعلق الحيتان، وتغيير طبيعة قيعان المحيطات.

الطاقة الهوائية

الرياح هي حركة الهواء الناتجة عن تسخين الشمس غير المتساوي لسطح الأرض؛ حيث تتسبب التغيرات اليومية والموسمية في درجات الحرارة في هبوب الرياح بشكل مستمر، مؤمِّنةً بذلك مصدرًا للطاقة لا ينفد أبدًا. ومن هنا، فإن قوة الرياح طاقة غير ناضبة؛ حيث ستظل الرياح تهب ما ظلت الشمس تشرق.

وتُستخدم طاقة الرياح اليوم بصفة رئيسية في توليد الكهرباء؛ وفي الواقع، فإنها التقنية الأسرع نموًّا والأقل كلفة لتوليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة في العالم. علاوة على ذلك، فإنه من المتوقع أن تستمر كلفتها في الانخفاض لتصبح الخيار الأدنى سعرًا لتوليد الكهرباء بحلول عام 2020. ولكن، كيف يتم توليد الكهرباء باستخدام الرياح؟

حالها كحال طواحين الهواء القديمة، فتوربينات الرياح الحديثة لها دوافع رمحية تعمل على تجميع طاقة الرياح الحركية. وعلى الرغم من أن توربينات الرياح تشبه مراوح الهواء، فإنها تعمل بطريقة معاكسة؛ فبدلاً من استخدام الكهرباء لتوليد الرياح، تستخدم توربينات الرياح لتوليد الكهرباء. فتقوم الرياح عندما تهب بتحريك دوافع التوربين الرمحية مؤدية إلى دورانها؛ وتتصل تلك الدوافع الرمحية بعمود دفع يعمل بدوره على تشغيل مولد الكهرباء.

وتقنيات توليد الكهرباء من طاقة الرياح تقنيات صديقة للبيئة؛ فعلى عكس محطات توليد الطاقة التقليدية، لا تبعث توربينات الرياح أية ملوثات، كما أنها لا تتطلب ماءً للتبريد. وعلاوة على ذلك، تنتج توربينات الرياح كميات كبيرة من الكهرباء مقارنة بالمساحة التي تشغلها على الأرض، كما يمكن إقامتها على الأراضي المستخدمة في الرعي والزراعة.

إلا أن إقامة حقل لتوليد الكهرباء من طاقة الرياح لا يعني ببساطة بناء توربينات في مكان تهب به الرياح؛ بل يتطلب ذلك إجراء دراسات معمقة واتخاذ قرارات ذكية. فيُنصَح المستثمرين في طاقة الرياح بالأخذ في الاعتبار سرعة الرياح وقدرها في المكان المختار. وتشمل الأماكن الموصَّى بها لإقامة تلك المحطات قمم التلال، والسهول المفتوحة، والمناطق الساحلية، والممرات الجبلية التي تعمل بمثابة أنفاق تمر من خلالها الرياح.

المراجع

eia.gov
powerscorecard.org
renewableenergyworld.com
renet-eu-india.com
windeis.anl.gov
darvill.clara.net/

من نحن

«كوكب العلم» مجلة علمية ترفيهية باللغتين العربية والإنجليزية يصدرها مركز القبة السماوية العلمي بمكتبة الإسكندرية وتحررها وحدة الإصدارات بقطاع التواصل الثقافي ...
مواصلة القراءة

اتصل بنا

ص.ب. 138، الشاطبي 21526، الإسكندرية، جمهورية مصر العربية
تليفون: 4839999 (203)+
داخلي: 1737–1781
البريد الإلكتروني: COPU.editors@bibalex.org

شاركنا

© 2021 | مكتبة الإسكندرية