الطاقة هي المصدر الرئيسي للحصول على الضوء والدفء، وتتميز هذه الطاقة بحقيقة أنها لا تتلف، وتتحول من شكل إلى آخر، لأنها ثابتة في الطبيعة.
كان الإنسان مستعدًا للوصول إلى الطاقة الآمنة في طعامه من خلال العمليات الحيوية التي كان يقوم بها جسده، ثم سرعان ما لاحظ احتمالية اشتعال النار بفرك قطعتين من الخشب معًا أو فرك حجرين معًا، مما ينتج عنه الشرارة التي بسببها أشعلوا النار في الأوراق واستخدموا هذه الحرائق في طهي الطعام.
استخدمت الحيوانات أيضًا للتنقل من مكان إلى آخر، ثم وصل إلى بناء القوارب لعبور البحار والمحيطات، وبعد ذلك كان عليه أن يصنع عربات متحركة تدعم مصادر مختلفة من الطاقة.
كان جاهز للوصول إلى طاقة حرارية كبيرة عن طريق حرق عناصر النحاس والبرونز بعد أن تم ربطه بحرق الأخشاب للحصول على هذه الطاقة الحرارية، ومع الاكتشافات المتتالية كان مستعدًا لاكتشاف الفحم في العصور الوسطى وابتكار محرك الاحتراق الخارجي داخله.
في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، توصل إلى اختراع النفط ليكون جاهزًا لإنتاج الكهرباء خلال الخمسينيات، ثم توصل إلى الاستفادة من الطاقة الذرية كبديل للطاقة المنتجة من النفط.
تاريخ استخدام الطاقة:
بدأ استخدام الطاقة منذ آلاف السنين، لذلك بدأ الرجل الأول في استخدامها، فأشعل الموقد واستخدم الطاقة الحرارية للتدفئة وصنع الطعام.
استخدم الرجل الأساسي الخشب ليكون مصدرًا للطاقة. استخدم الإنسان الحيوانات لتزويده بمصادر الطاقة، بما في ذلك البروتين، وبالتالي تم استخدام الحيوان أيضًا كوسيلة للنقل والعمل والزراعة.
بعد ذلك، استخدم الإنسان الرياح كمصدر للطاقة، حيث استخدمها الناس لمناورة السفن التي كانت تستخدم في التجارة والنقل. ثم بدأ الإنسان في التوسع في استخدام الطاقة واكتشاف البرونز والنحاس وصهر هذه العناصر باستخدام الخشب والفحم كوسيلتين للطاقة.
في العصور الوسطى، بدأ البشر في استخدام محرك الاحتراق الخارجي خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر.
بدأ استخدام النفط كمصدر للطاقة عام 1865 م داخل ولاية فيلادلفيا، وبالتالي ظهر انتشار استخدام النفط كمصدر للطاقة خلال القرن العشرين، أيضًا بسبب اكتشاف الاستفادة من الطاقة المائية في أنها تستخدم في توليد الطاقة الكهربائية في نفس القرن.
في منتصف القرن العشرين تم اكتشاف نوع بديل من الطاقة وهى الطاقة الذرية، وكانت هذه نتيجة لارتفاع أسعار النفط خلال هذه الفترة، لذلك بدأت الدول الصناعية في البحث عن مصادر أخرى للطاقة، وتم استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كبديل للشحوم خلال هذه الحقبة نتيجة لارتفاع أسعار النفط عالمياً.
أنواع الطاقة
تصنف الطاقة إلى عدة أنواع رئيسية بعد دراسات وتجارب مكثفة، وهذه الأنواع هي:
الطاقة الكيميائية: هي الطاقة الموجودة في الطبيعة ويمكن الحصول عليها من أنواع الوقود الموجودة مثل: النفط والفحم والغاز، كذلك الخشب.
الطاقة الميكانيكية: هي الطاقة الناتجة عن حركة الأشياء من مكان إلى آخر. عينات من مصادرها هي حركة الرياح وظواهر المد والجزر وتحولها من أنواع أخرى من الطاقة.
طاقة حرارية: إنها K.E. تمتلكها جزيئات المادة وذراتها، ومصادرها المباشرة هي حرارة القاع، وبالتالي تحويل الطاقة من الشمس إلى طاقة حرارية.
الطاقة الشمسية: هي الطاقة المنبعثة من الشمس، تصل إلى العالم في شكل جزيئات، وهي طاقة نظيفة لا تسبب تلوثًا للبيئة.
طاقة نووية: هي الطاقة الناتجة عن تفكك الروابط بين مكونات النواة (البروتونات والنيوترونات)، كما أنها تنتج قدرًا هائلاً من الدفء.
الطاقة الكهربائية: هي الطاقة التي تنشأ من تحويل نوع واحد من الطاقة الأخرى، ولا يمكن الحصول عليها مباشرة، مثل: تحويل الطاقة إلى كهرباء كما في حالة المولد الكهربائي، أو تحويل الطاقة كما في البطاريات.
الطاقة الضوئية: هي موجات كهرومغناطيسية، تحتوي كل منها على حزم من الفوتونات، ويمكن تحويلها إلى أنواع أخرى من الطاقة، مثل الحصول على الكهرباء من الخلايا الكهروضوئية.
أشكال الطاقة
1. الطاقة الكامنة
إنها الطاقة المخزنة في الجسيمات والذرات، ومن بين أنواع الطاقة التي تسقط فيها هي الطاقة الموجودة في بيئة غير مستقرة، مثل الينابيع المضغوطة التي توجد في عدة أشكال، مثل: الغاز والبترول والفحم والطاقة الذرية، وهي الطاقة الكامنة داخل نواة الذرة، والتي تعمل على حمل النواة معًا، ويتم إنتاج طاقة هائلة إذا تم فصل النواة أو دمجها.
2. الطاقة الحركية
يتم تمثيلها في حركة الذرات والجزيئات والمواد، وأشكالها هي: الكهرباء، وهي عبارة عن إلكترونات صغيرة مشحونة تتحرك داخل سلك، والبرق مثال للكهرباء في الطبيعة، الطاقة الحرارية وهي الطاقة التي تنتج عن حركة الذرات والجزيئات خلال مادة ما، وبالتالي تزداد كمية وقوة الطاقة مع الارتفاع داخل حركة الجزيئات وسرعتها.
مصادر الطاقة:
هناك نوعان من مصادر الطاقة:
1- مصادر الطاقة المتجددة:
هى موارد طبيعية موجودة في الطبيعة وهي قابلة للتجديد من تلقاء نفسها. تتميز المصادر المتجددة بأنها غير ضارة بالبيئة، وكونها مصدر طبيعي من الطبيعة. هذا النوع مناسب أيضًا للبلدان الوفيرة التي ليس لديها مصادر طاقة باهظة الثمن، على سبيل المثال الطاقة الشمسية.
2- مصادر غير متجددة:
هي مصادر طاقة مستنفدة، أي أنها تهلك ولا تتجدد مع الوقت، وهذا المصدر للطاقة يسبب تلوثًا كبيرًا للبيئة وأصبح خطيرًا جدًا، ويمثل هذا المصدر للطاقة 86٪ من مصادر الطاقة، وهذا يتم تضمين نوع من الطاقة في الصناعات الكبيرة ومثال على ذلك في كثير من الأحيان المولدات الكهربائية، وكذلك الوقود المشتق من النفط والغاز والفحم.
يعتبر الفحم من أقل مصادر الطاقة المستخدمة، خاصة داخل الدول العربية التي تمتلك النفط. يستخدم النفط في العالم بنسبة 38٪ من استهلاك الطاقة. أما بالنسبة لأفضل احتياطي نفطي، فهو موجود داخل المملكة العربية السعودية ويمثل حوالي 263 مليار برميل، بما يتوافق مع إحصائية تم إجراؤها في عام 2003.
يأتي الغاز بعد النفط وهو المصدر الثاني للطاقة المتجددة المستخدمة في العالم وهو من الغازات والمواد الحيوية المتراكمة تحت الأرض والمكونة من الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان.
يتم استخدام الغاز في بعض الصناعات مثل: الأسمنت، كما أنه يوفير الطاقة النظيفة المستخدمة في المنازل. يشكل الغاز حوالي 23 ٪ من الطاقة المستخدمة في جميع أنحاء العالم.
استخدامات الطاقة المتجددة
تستخدم الطاقة منذ العصور القديمة، لذا فالحياة ليست مستقيمة بدون مصدر للطاقة. استخدم الإنسان مصادر الطاقة المتجددة منذ آلاف السنين، ومع التطور التكنولوجي، ظهرت المزيد والمزيد من الاستخدامات. فيما يلي الاستخدامات المختلفة للطاقة المتجددة:
- يتم استخدام الطاقة في كل مكان في حياتنا اليومية. حيث يتم توظيف الطاقة في المنازل والشركات وفي مختلف قطاعات التشغيل، سواء كانت حكومية أو خاصة.
- نحن نستخدم الطاقة المتجددة في تسخين المياه، حيث يتم الحصول على المياه الساخنة غالبًا عن طريق الطاقة الشمسية في المصانع والمنازل.
- يتم شحن البطاريات أيضًا وتلبية الاحتياجات المنزلية عن طريق تحويل طاقة ضوء الشمس وتخزينها في الألواح الشمسية في العديد من الأماكن والمنازل والمصانع وغيرها.
- يمكن أيضًا ضخ المياه من الآبار وغالبًا ما يتم طحن الحبوب باستخدام طاقة الرياح التي تحرك وتزود طواحين الهواء بالطاقة.
- يتم تشغيل النقل بواسطة الطاقة الشمسية المتجددة.
- يمكن أيضًا تشغيل الأجهزة التكنولوجية المختلفة والكثير من الأجهزة التي تتطلب وجود طاقة مثل: مكيفات الهواء من الطاقة المتجددة.
إيجابيات وسلبيات الطاقة المتجددة
- تتمثل مزايا هذا النوع من مصادر الطاقة في أنها مصادر متجددة لا نهاية لها، وأنها مصادر صديقة للبيئة لا تنتج أي نوع من الغازات السامة، بالإضافة إلى كونها متاحة وليست مقصورة على أماكن محددة.
- أما سلبيات مصادر الطاقة المتجددة، فهي أن تكلفة التركيب عالية، وبالتالي حدوث مشاكل في تخزين الطاقة الناتجة، بالإضافة إلى تأثير كمية الطاقة التي يولدها الطقس.
الطاقة غير المتجددة
استخدامات الطاقة غير المتجددة
يجري العمل على تنفيذ مصادر الطاقة غير المتجددة من أجل الحفاظ عليها، واستغلالها واستخدامها على النحو التالي:
يتم توظيف الفحم وحرقه لتزويد الطاقة؛ لأنه يجعلنا نمتلك الطاقة من المواد. الجدير بالذكر أن الفحم قد يكون مصدرًا رئيسيًا في تشغيل نصف الكهرباء المستخدمة في الولايات المتحدة الأمريكية.
تستخدم مصادر الطاقة غير المتجددة المصابيح الكهربائية لتشغيل الأجهزة مثل: الثلاجات والغسالات وغيرها.
غالبًا ما يتم الاعتماد على مصادر الطاقة غير المتجددة لتكون وقودًا للعديد من الآلات والمحركات ومصدرًا للكهرباء.
يمكن أيضًا تحويل الزيت إلى بنزين، ويمكن استخدامه أيضًا في العديد من المنتجات السائلة والصلبة والتي غالبًا ما تصنع منها العديد من المنتجات.
تستخدم بعض أنواع الطاقة في الصناعات الثقيلة مثل: أنابيب المياه والصناعات المباشرة مثل: أقلام التلوين.
عادة ما تولد مصادر الطاقة غير المتجددة طاقة كهربائية، مثل: الطاقة الذرية والفحم وغيرها. وقليل من الدول تعتمد عليها في الإضاءة والتشغيل.
إيجابيات وسلبيات الطاقة غير المتجددة
- تتمثل مزايا هذا النوع من مصادر الطاقة في سهولة الاستخدام، وانخفاض تكاليف تصنيع الطاقة من هذه المصادر. بالإضافة إلى احتمال استخدام القليل من هذه الأنواع لتزويد كمية ضخمة من الطاقة، مثل: استخدام اليورانيوم لغرض تصنيع الطاقة الذرية.
- أما سلبيات استخدام مصادر الطاقة غير المتجددة فهي احتمالية استنفاد هذه المصادر، وبالتالي التغير السريع في أسعار البيع لهذه المصادر بفضل نضوبها مع مرور الوقت، مما تسبب في تلوث بيئي وتغير بيولوجي بيئي. بالإضافة إلى أنها تفسير جاد لتغير المناخ العالمي. نتيجة لهذه السلبيات أصبح البحث الدؤوب عن توفير مصادر أخرى للطاقة وتطويرها مطلبًا جادًا.
للمزيد:
ظاهرة الاحتباس الحراري وفصل الصيف
الاحتباس الحراري .. حقيقة قادمة لا مفر منها !