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 21^شارعيتميز 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.

المائية:يتم تحويل الطاقة المائية (المائية) إلى طاقة كهربائية. يتم تحويل كمية هائلة من المياه ذات الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية عندما تسقط مياه السد من ارتفاع لتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء.فحم:تُستخدم الطاقة الحرارية الناتجة عن حرق الفحم لإنتاج بخار عالي الضغط. علاوة على ذلك، يتم تحويل هذا البخار لإنتاج الكهرباء.النفط والغاز الطبيعي:يتم حرق النفط والغاز الطبيعي لإنتاج بخار عالي الضغط لتشغيل التوربينات وإنتاج الكهرباء.الكتلة الحيوية:وينتج حرق الكتلة الحيوية أيضًا طاقة حرارية لتوليد الكهرباء.رياح:من أقدم الطرق الطبيعية حيث تعمل الرياح على جعل طاحونة الهواء تتحرك بسرعة، ويتم تحويل الطاقة الحركية إلى كهرباء.شمسي:الطريقة الأكثر ملاءمة لكل فرد حيث تقوم الألواح أو الخلايا الشمسية بتخزين الطاقة الشمسية، والتي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية. ويمكن تنفيذها في أي مكان على أسطح المنازل أو أماكن العمل أو أي مكان تتوافر فيه أشعة الشمس بسهولة.النووية:في محطات الطاقة النووية، تنتج طاقة الانشطار الذري بخارًا عالي الضغط لتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء.

أنواع الكهرباء

وبشكل عام فإن الكهرباء نوعان:

كهرباء ساكنة:تتولد الكهرباء الساكنة عندما تنتقل الجسيمات المشحونة من جسم إلى آخر. يحدث هذا عادةً في حالة فرك الأشياء معًا. ويعتبر عدم التوازن بين الشحنات السلبية والإيجابية. في الحياة العادية، يمكن ملاحظة ذلك عندما نفرك الصوف على بالون ونرفعه إلى الحائط، وعندما يضرب القماش الصوفي، ينتج جسم آخر (الجلد، القماش، الشعر، إلخ) بريقًا.التيار الكهربائي:يعتبر معدل تدفق الإلكترون الكهرباء الحالية. تتحرك الإلكترونات أو الجسيمات المشحونة عبر سلك يمكن قياسه بالأمبير أو الجهد، ووحدة قياس الكهرباء هي واتس . الكهرباء الحالية هي من نوعين: التيار المباشر والتيار المتناوب. من خلال مادة موصلة، يتدفق التيار الكهربائي مع مرور الوقت حسب ما يسمح به المستخدم. على سبيل المثال، يسخن السخان الكهربائي بعد تلقيه هدية عبر سلك السخان.

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.

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.

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:

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.