توفر لنا الطبيعة نحن البشر الهواء للتنفس، والماء للشرب، والأرض للتحرك، والأشجار للبقاء على قيد الحياة، والإضاءة الطبيعية مع الشمس التي تنير حياتنا من الأعلى إلى الأسفل (وهو ما نعتبره أمرا مفروغا منه) ولكن ماذا يحدث بعد غروب الشمس. بدون الشمس، يسود الظلام في كل مكان، والذي أضاء بضوء صناعي يسمى 'الكهرباء'. وبما أن الشمس هي مصدر طبيعي للطاقة والضوء عكس ذلك، فإن الكهرباء هي طاقة غير طبيعية وجزء أساسي من حياتنا، والمعروفة أيضًا بتدفق الإلكترونات.
قبل اختراع الكهرباء، منذ ما يقرب من 100 عام، كان الناس يشعلون النيران، ويشعلون الضياء، ويستخدمون مصابيح زيت الحوت، والشموع، ومصابيح زيت الكيروسين لتوفير الرؤية في الظلام. ومع ذلك، كان من الممكن أن تكون هذه أكثر كفاءة في إضاءة كل منطقة وزاوية. لقد حل العلم هذه المشكلة واخترع مصدرًا ثانويًا للطاقة لإضاءة كل غرفة من غرف حياتنا. يساهم علماء مثل بنجامين فرانكلين، ونيكولا تيسلا، وتوماس إديسون في تعزيز حاجتنا للكهرباء واستخدامها.
في عصرنا هذا، هل يمكنك تخيل الحياة بدون كهرباء لبضع دقائق فقط؟ بضع ساعات بدون كهرباء تعيث فسادا في حياتنا. الكثير من أعمالنا تذهب سدى بدون كهرباء لأن البشر يعتمدون على العناصر الإلكترونية. تعمل هذه العناصر الإلكترونية بالكهرباء أو تأخذ الكهرباء كمصدر للطاقة. هذا 21شارعيتميز القرن بالذكاء التكنولوجي حيث تحيط بالجميع الأدوات التقنية والعناصر الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والثلاجات والغسالات والتلفزيون وأجهزة الكمبيوتر وأساسيات المطبخ الإلكترونية مثل الخلاطات والمطاحن والأفران وأجهزة الميكروويف والسخانات وما إلى ذلك. حتى بناء المنزل لا يكتمل بدون الأسلاك الكهربائية. هكذا أثرت الكهرباء على حياتنا منذ الولادة وحتى الموت.
إنها أسطورة أن الكهرباء تم اختراعها بشكل خاص، ولكنها كانت دائمًا جزءًا من الطبيعة، مثل جميع العناصر. وهي موجودة حولنا، منها احتكاك مادتين مشحونتين بالكهرباء الساكنة، أو تفريغها إلى الأرض، أو على شكل برق. أثبت اختراع الكهرباء أن الضرورة هي أم القصة. وقد وجد أنه يمكن توليد الكهرباء عن طريق مولد كهربائي ونقلها إلى المستخدم على شكل تيار كهربائي عبر الأسلاك. الكهرباء هي نوع من الطاقة ذات نقطتين -ve (سلبية) أو + (إيجابية) تتدفق عبر سلك لإنتاج الكهرباء. 'يمكن تعريف الكهرباء بأنها حركة الإلكترونات عبر الأسلاك المنتجة للتيار.' يمكن إنتاج الكهرباء من مصادر مختلفة متجددة وغير متجددة مثل الطاقة المائية والنفط والغاز الطبيعي والطاقة النووية والفحم والطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية.
أنواع الكهرباء
وبشكل عام فإن الكهرباء نوعان:
مزايا الكهرباء
أ. يمكن الوصول إليها وإنتاجها بسهولة
إن استخدام مجموعة واسعة من مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة في إنتاج الكهرباء يجعل من السهل تجميعها. يمكن للجميع الحصول على الكهرباء.
ب. مصدر متجدد للطاقة
يتم توليد الكهرباء من قبل البشر بطرق مختلفة بانتظام لتلبية احتياجاتهم الكهربائية من البشر. ولذلك يعتبر مصدراً للطاقة المتجددة حيث يمكن إنتاجه يومياً.
ج. سهلة الإدارة والنقل
مع التخطيط أو الإدارة السليمة، يصبح نقل الكهرباء ممكنًا على نطاق واسع وعلى مسافات طويلة. يمكن للكهرباء أن تنتقل وتغطي مسافات طويلة عبر وسائط مثل الأسلاك.
د. متعددة الاستخدامات وسهلة التحويل
قاعدة بيانات خصائص الحمض
تعتبر الكهرباء متعددة الاستخدامات حيث يمكن تحويلها إلى نوع آخر من الطاقة حسب استخدام المستخدم. يمكن تحويلها إلى حركة (عن طريق المحرك)، وضوء (إضاءة لمبة)، وحرارة (إضاءة مشعاع كهربائي).
ه. يقلل من الانبعاثات المسببة للاحتباس الحراري
يمكن إنتاج الكهرباء عبر مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وهي أكثر نظافة وصديقة للبيئة. ونتيجة لذلك، فإن الكهرباء وعملية إنتاجها لا تنتج انبعاثات غازات الدفيئة.
F. أكثر كفاءة وملاءمة
تعتبر الكهرباء مصدرًا مناسبًا وفعالًا للطاقة، مما يجعل العديد من الأجهزة والأجهزة تعمل. لديها الحد الأدنى من فقدان الطاقة في عملية التوليد والنقل عبر مسافات طويلة.
ز. لديك صيانة أقل
بمجرد الانتهاء من ضبط الكهرباء، يجب أن تكون هناك حاجة للصيانة على فترات منتظمة فقط عندما تتلف المعدات الكهربائية (اللمبة، المصباح الأنبوبي وغيرها) مع مرور الوقت. تعتبر صيانة السيارات الكهربائية أرخص بسبب عدم تغيير الزيت، وقلة الأجزاء التي تحتاج إلى التآكل، وصيانة المحرك بشكل أقل لأن السيارات الكهربائية لا تحتوي على محركات احتراق داخلي.
ح. يتطلب قوة عمل أقل.
يتطلب تنفيذ الكهرباء عمالة، لكن 2-3 ساعات فقط تكفي. أنها لا تحتاج إلى قوة العمل.
أنا. عدم انبعاث النفايات أو الغازات من محطة الطاقة الكهرومائية
في محطات الطاقة الكهرومائية، تنتج المياه الكهرباء، ولا يتم استخدام الوقود الأحفوري أو المداخن. لا يصدر هذا المصنع انبعاثات غازات دفيئة مباشرة لأنه لا يطلق الملوثات في الهواء.
استبدال اللون في الأعرج
ي. يمكن إعداده بأحجام عديدة.
يمكن قياس قدرة توليد الكهرباء بمضاعفات الكيلووات مثل جيجاوات (GW) وميجاوات (MW). يمكن التحكم في تدفق التيار الكهربائي حسب احتياجات المستخدم. على سبيل المثال: يتم استخدام حوالي 2 كيلو وات أو 3 كيلو وات من الكهرباء في المنزل، ولكن يتم استخدام كمية كبيرة من الكهرباء تجاريًا.
عيوب الكهرباء
أ. الإهمال في الكهرباء يمكن أن يشكل خطرا على الجميع.
كم مرة تصلنا أخبار عن وفاة شخص ما (بما في ذلك البشر أو الحيوانات) بسبب الصدمة الكهربائية؟ عندما تتلامس الكائنات الحية مع الكهرباء الحية دون أمان، فإنها تتعرض لصدمة كهربائية عالية الجهد قد تودي بحياتها، مما يؤدي إلى حروق شديدة ونوبات صرع وفقدان الوعي وسكتة قلبية أو تشنجات عضلية وإصابات أخرى. يقوم جسم الإنسان بالفعل بتوصيل الكهرباء، وبعد الالتقاء بالكهرباء الحية، يتدفق تيار كهربائي عبر الأنسجة مسببًا صدمة كهربائية، وتسمى أيضًا الصعق الكهربائي. يعتمد الضرر على كمية التيار، ولكن في بعض الحالات، حتى كمية صغيرة من الكهرباء يمكن أن تكون قاتلة، اعتمادًا على الظروف. يمكن أن يؤدي التيار الذي يزيد عن 0.01 أمبير إلى صدمة مؤلمة إلى شديدة، أو أن تدفق التيار أكثر من 0.1 إلى 0.2 أمبير يمكن أن يكون مميتًا.
ب. تسبب إصابات
قد تؤدي الصدمة الكهربائية إلى إصابات تنقسم إلى أربعة أجزاء: لهب، برق، فلاش، وصحيح.
| إصابات اللهب | في هذا، قد تمر أو لا تمر الإصابات عبر الجلد لأنها تحدث عندما يشعل وميض القوس ملابس الفرد. |
| إصابات البرق | تحدث هذه الإصابة عندما يتدفق التيار الكهربائي ذو الجهد القصير للغاية ولكن العالي جدًا عبر جسم الفرد بأكمله. يمكن اعتبارها صدمة كهربائية خفيفة. |
| إصابات اللهب | في هذه الحالة، تحدث الحروق السطحية بسبب التيار الكهربائي أو لأسباب أخرى، لكن التيار الكهربائي لا ينتقل عبر الجلد. |
| إصابات حقيقية | في هذه الحالة، عندما يصبح الفرد جزءا من الدائرة الكهربائية. يمكن أن يسبب أضرارا جسيمة. |
ج. الكهرباء تسبب اندلاع الحرائق.
أكثر من 60% من أسباب حوادث الحرائق هي الكهرباء نتيجة للدوائر الكهربائية القصيرة، واستخدام الأجهزة غير القياسية، والإهمال، والأسلاك الكهربائية غير المناسبة، والجهل بالمشكلة الكهربائية، والسخونة الزائدة، والتحميل الزائد، والتنصت غير القانوني على الأسلاك الكهربائية، واستخدام التمديدات. أو الكابلات أو الأسلاك أو المنافذ المعيبة أو قواطع الدائرة أو المقابس المؤرضة بشكل غير صحيح. كل هذه الأسباب تقف وراء الحوادث المميتة وتؤدي إلى حرائق خطيرة. الأماكن التي بها أسلاك كهربائية هي الأكثر عرضة للحرائق بسبب الدوائر الكهربائية القصيرة.
د. محطة توليد الكهرباء تسبب التلوث.
تتسبب محطات الطاقة الكهربائية في تلوث المياه والأرض والهواء مما يؤثر على صحة الكائنات الحية. تنبعث من محطات الطاقة المعتمدة على الفحم غازات ومواد كيميائية ضارة مثل النترات والكبريتات والزئبق والمواد الجسيمية الثانوية (التي تتكون من انبعاث أكاسيد الكبريت). تطلق محطات الطاقة الحرارية (وحدة توليد الكهرباء التي تعمل بالفحم والنفط) ملوثات ضارة مثل الغازات الحمضية والسموم المعدنية غير الزئبقية والزئبق وسموم الهواء العضوية مثل الديوكسين.
| التلوث سمعي | تستخدم محطات توليد الطاقة الكهربائية معدات كبيرة مثل التوربينات والغلايات والكسارات، مما يصدر عنها ضوضاء عالية تؤثر على العاملين في المحطات. |
| تدهور الأراضي | تبعث محطات توليد الطاقة بالفحم النفايات (الغازات والأحماض السامة) التي تلوث الهواء والماء. إذا ظلت ملوثات الهواء والماء دون معالجة، فإنها يمكن أن تؤثر على مناطق المياه والدقيق والحيوانات، مما يجعلها غير صالحة لأنشطة المعيشة أو سبل العيش. |
| تلوث الهواء | تنبعث من محطات توليد الطاقة بالفحم العديد من الملوثات في الهواء مثل ثاني أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون)، والأوزون، وثاني أكسيد الكبريت (ثاني أكسيد الكبريت)، وأكاسيد النيتروجين (أكاسيد النيتروجين)، والهيدروكربونات الرصاصية وغير الميثان، وSPM (الجسيمات العالقة). |
| تلوث المياه | يعتبر الماء مهمًا في محطات توليد الطاقة بالفحم حيث يتم استخدامه في أفران الغلايات لإنتاج البخار وغسل الفحم وتبريد المعدات. إذا تم سكب الماء الساخن مباشرة في المسطحات المائية، فإنه يرفع درجة حرارتها ويؤثر على النباتات والحيوانات المائية. يتم استخدام الماء لتنظيف العناصر الموجودة في محطات توليد الطاقة، كما أن المياه المتربة تلوث المياه الجوفية. |
ه. التأثير على الصحة
تتسبب الطاقة الكهربائية المولدة من محطات توليد الطاقة في أضرار جسيمة على الصحة. وتؤثر الملوثات الكيميائية المنبعثة على مناطق أو أعضاء مختلفة في جسم الإنسان مسببة الأمراض. على سبيل المثال:
| ملوث كيميائي | وتأثيرها على الصحة |
|---|---|
| الأمونيا | خلق حروق في الجلد والعين ومشاكل في الجهاز التنفسي |
| الزئبق | بسبب هذا الجهاز العصبي، تتضرر الكلى والدماغ والكبد. كما أنه يخلق العيوب الخلقية والعصبية. |
| يقود | يمكن أن يؤدي الرصاص إلى إتلاف كليتي الطفل وجهازه العصبي، مما يؤثر على الذاكرة والتعلم والسلوك. يمكن أن يسبب فقر الدم وأمراض القلب والأوعية الدموية. |
| اليورانيوم | يؤثر على الرئتين والجهاز الليمفاوي ويسبب أمراض الكلى |
| الراديوم | يؤدي إلى تورم الدماغ وفقر الدم وسرطان الرئة والعظام |
| الديوكسينات والفيوران | تؤثر هذه المواد الكيميائية على الغدد الصماء والجهاز التناسلي والجهاز المناعي ويمكن أن تسبب سرطان المعدة |
| كلوريد الهيدروجين والفلورايد | يؤدي إلى تهيج في العينين والحنجرة والأنف والجلد وممر التنفس |
| ثاني أكسيد الكبريت | هل يسبب تهيج العين الربو أو أمراض القلب أو التهاب الشعب الهوائية المزمن؟ كما أنه يؤثر على الجهاز التنفسي ووظائف الرئة |
| أكاسيد النيتروز | يؤدي إلى مرض الانسداد الرئوي المزمن والربو والسكتة القلبية وتوقف نمو الرئة |
F. تكلفة البناء
يمكن أن تتقاضى الكهرباء أو الأعمال الكهربائية في البناء حوالي 10٪ - 12٪ من إجمالي تكلفة البناء، باستثناء تكاليف الأرض. بناء وصيانة محطات توليد الطاقة يحتاج إلى المال.
ز. الكهرباء أغلى من البنزين.
صحيح أن البنزين أرخص من الكهرباء، حيث يمكن شحن الكهرباء أو تحديد سعر قياسي من قبل الولاية أو الحكومة المركزية. يمكن توليد الكهرباء بالغاز والوقود الأحفوري حيث أن حرق الغاز يولد الحرارة والبخار الذي ينتج الكهرباء. يمكننا أن نرى أن الكهرباء أغلى من البنزين أو الديزل من حيث الصيانة والاستخدام. تحتوي السيارات الكهربائية على عدد أقل من محطات الخدمة، وقد يكون تركيب محطة شحن من المستوى الثاني مكلفًا مقارنة بالبنزين لأن محطات الوقود متوفرة وبأسعار معقولة. تتمتع بطارية السيارة الكهربائية بعمر افتراضي طويل (10 سنوات)، ولكن تكلفة استبدالها قد تكون صعبة على الجيب. الغاز المستخدم في المطبخ أرخص من التوصيل الكهربائي، الذي يستخدم الكهرباء في كل شيء.
ح. السيارات الكهربائية ليست خالية من الانبعاثات
تعتبر المركبات الكهربائية أسوأ بالنسبة للمناخ من المركبات التي تعمل بالبنزين أو البنزين أو الديزل بسبب انبعاثات محطات توليد الطاقة. لا تحتوي هذه السيارات الكهربائية على أي انبعاثات من أنبوب العادم وبصمة كربونية أصغر.
أنا. فقدان الأنواع
يؤدي تسارع الأنشطة البشرية إلى فقدان التنوع البيولوجي (بمستوى 100-1000 مرة قبل مستوى الإنسان). يعد توليد الكهرباء أحد الأسباب الرئيسية التي تؤدي إلى تلويث كمية كبيرة من المياه العذبة أثناء إنتاج الكهرباء. ارتفع توليد الكهرباء على مستوى العالم، بما في ذلك الطاقة الحرارية (77% من الإجمالي) والطاقة الكهرومائية (16%) في عام 2018. وأثناء التحويل الديناميكي الحراري للحرارة لإنتاج الكهرباء، تؤثر كمية كبيرة من المياه العذبة الموجودة في الخزانات على التنوع البيولوجي المائي. قد يؤدي ذلك إلى فقدان الأنواع عن طريق إزعاج بيئتها وطريقة معيشتها. يتسبب في تلوث المياه أو جلب الجفاف إلى بعض المناطق التي قد تحتوي على أنواع مائية أو برية مختلفة.
خاتمة:
تعتبر الكهرباء المصدر الثاني للطاقة التي يمكن الحصول عليها من تحويل مصدر آخر للطاقة، مثل الغاز الطبيعي، والطاقة النووية، والفحم، وغيرها من الموارد الطبيعية. الكهرباء جزء أساسي من الطبيعة، وهي واحدة من أكثر أشكال الطاقة استخدامًا على نطاق واسع.