مصطلح توليد الكهرباء هو مصطلح بسيط للغاية يشير إلى عملية توليد الكهرباء من المصادر الأولية للطاقة في أي نظام للطاقة, ليبدأ الجزء الأكثر أهمية وأساسية في توليد الكهرباء, الكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة التي لا توجد في الطبيعة بحرية ويجب إنتاجها عادة, يتم إنتاج الكهرباء بشكل أساسي في محطات الطاقة قبل أن ننكب على تقسيم قطاع توليد الكهرباء إلى وجهات نظر مختلفة, دعونا أولاً نلقي نظرة خاطفة على تاريخ قطاع توليد الكهرباء.

التاريخ

تم وضع أساس توليد الكهرباء في عشرينيات وثمانينيات القرن التاسع عشر من قبل عالم بريطاني مشهور يدعى مايكل فاراداي, حيث أن الطريقة التي ابتكرها منذ ثلاثينيات القرن التاسع عشر لا تزال تستخدم حتى اليوم, كان مايكل قادرًا على توليد الكهرباء عن طريق تحريك سلك نحاس على شكل حلقة عبر أقطاب مغناطيسين دائمين, وأصبح تطوير محطات الطاقة الكهربائية ممكنًا فقط من خلال تطوير نقل الطاقة المتناوب (AC), كما ساعد نقل طاقة التيار المتناوب على نقل مستويات عالية من الطاقة مع فقد الجهد المنخفض.

مايكل فارادي

بدأ إنتاج الكهرباء التجارية في سبعينيات القرن التاسع عشر مع ظهور اقتران دينامو بمحطات توليد الطاقة الهيدروليكية, وغالبًا ما يشار إلى سبعينيات القرن التاسع عشر بالثورة الصناعية الثانية بسبب كثرة الإختراعات التي قام بها أثنان من الثقل في ذلك الوقت وهم: “توماس ألفا إديسون” و “نيكولا تسلا”, وقبل تطوير وحدة إنتاج الكهرباء الكبيرة كان من الممكن فقط توليد كميات صغيرة من الكهرباء بمساعدة التفاعلات الكيميائية بإستخدام خلايا البطارية, وفي عام 1882 تم اختراع مقدمة محرك بخار يقود دينامو, وقد إستخدم هذا للإضاءة العامة لشارع اللؤلؤ في نيويورك, كما إستندت أول محطات توليد الطاقة الكبيرة على الإطلاق إلى الفحم والطاقة المائية.

طرق لتوليد الكهرباء

هناك العديد من الطرق التي يمكن للمرء أن يولد الكهرباء منها, وتتضمن بعض التطبيقات المتخصصة لتوليد الكهرباء بدلاً من محطات الطاقة الأكبر حجمًا التقليدية مثل التأثير الكهربي الكهربية والتأثير الكهرو إجهادي وأجهزة Beta voltaic, حيث أن التأثير الكهربي هو نوع من كهربة التلامس حيث تصبح بعض المواد مشحونة كهربائيا بعد فصلها عن مادة مختلفة كانت على اتصال بها, ويحدث التأثير الكهرو إجهادي عندما يوضع الضغط الميكانيكي على مواد معينة والتي تميل إلى إنتاج كمية معينة من الكهرباء, وتعمل الأجهزة Beta voltaic في شكل بطاريات عن طريق إنتاج الكهرباء من خلال امتصاص موجات بيتا من الانحلال النووي.

الأشكال الرئيسية الأخرى لتوليد الكهرباء تشمل المولدات الكهربائية ردود الفعل الكهروكيميائية والضوئية, الطريقة الأكثر انتشارًا وشائعة الإستخدام لتوليد الكهرباء هي في شكل مولدات, المولدات الكهربائية هي الشكل الأكثر استخدامًا لتوليد الكهرباء, وكما ذكرنا سابقًا تعتمد على قانون فاراداي, ويتم توليد الكهرباء التجارية بالكامل تقريبًا عن طريق تسخير الطاقة الميكانيكية لدوار المولد, كما يتم وصف أنواع الوقود المختلفة المستخدمة لتوليد الطاقة الميكانيكية لدوار المولد في المخطط الدائري التالي:

توليد الكهرباء

الكيمياء الكهربائية هي ثاني أكثر الوسائل شعبية لتوليد الكهرباء ويتم تعريفها على أنها تحول مباشر للطاقة الكيميائية إلى كهرباء, أي في حالة البطارية توليد الكهرباء الكهروكيميائية مهم جداً في التطبيقات المحمولة حاليا, معظم الطاقة الكهروكيميائية تأتي من البطاريات وأكثر أنواع البطاريات شيوعًا هي بطاريات الزنك والكربون والتي تعمل كمصادر طاقة مباشرة, لكن الخلايا الثانوية (مثل البطاريات القابلة لإعادة الشحن) تستخدم لأنظمة التخزين بدلاً من أنظمة التوليد الأولية, وتعد خلايا الوقود نوعًا فريدًا من البطاريات التي تستخدم القوة التناضحية للماء, حيث يتم تسخير الطاقة من إنقسام ذرات الهيدروجين والأكسجين, مما ينتج عنه إطلاق الطاقة.

الطاقة الكهربائية

الطريقة الأكثر شعبية لتوليد الكهرباء

الطريقة التالية الأكثر شعبية لتوليد الكهرباء هو تأثير الضوئية, التأثير الكهروضوئي هو عملية يتم خلالها تحويل الضوء إلى كهرباء, الألواح الضوئية تحول أشعة الشمس إلى كهرباء, وعلى الرغم من أن أشعة الشمس مجانية وفيرة, إلا أن الطاقة الشمسية لا تزال أغلى من الطاقة الميكانيكية التقليدية المولدة صناعياً, وذلك لأن تكاليف إنتاج لوحات عالية الكفاءة إلى جانب الصيانة الدورية تجعل الألواح الشمسية خيارًا أكثر تكلفة اقتصاديًا حتى وقت قريب, كانت الخلايا الكهروضوئية موجودة بشكل أساسي في المناطق النائية, حيث لم تتمكن الشبكة الكهربائية من التمدد, لذلك أثبتت أنها مصدر طاقة موثوق وموثوق به للمنازل في الأماكن النائية.

مع وضع كل ذلك في الاعتبار, أنت تعرف الآن كيف يعمل قطاع توليد الكهرباء من خلال أشكاله المختلفة لتوليد الكهرباء!

المصدر: science abc

نُشر بواسطة محمد درايسة

محمد درايسة مصمم جرافيك ومونتير وموشن جرافيكس وكاتب ومنشئ محتوى الكتروني, حيث انه لديه الخبره في انشاء المحتوى الألكتروني وادارة صفحات مواقع التواصل الأجتماعي مثل فيسبوك وتويتر وانستقرام.

انضم إلى المحادثة

تعليقين

اترك تعليقًا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *