كيفية توليد الكهرباء من الحركة
إن كيفية إنتاج الكهرباء من الحركة تتطلب دراسات عميقة في مجال الفيزياء. أصبح توليد الكهرباء الآن هو القضية الرئيسية التي تشغل أذهان الجميع. ولذلك يبحث العلماء والمهندسون عن طرق محسنة لإنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة المختلفة. فكيف يمكننا إنتاج الكهرباء من الطاقة الحركية؟ وهذا ما سنتعرف عليه من خلال موقع ايوا مصر.
كيف يتم إنتاج الكهرباء من الحركة؟
فلا حياة بدون طاقة لتحريك مسارها. الطاقة كما نعلم لا تفنى ولا تستحدث من العدم، بل تتحول من شيء إلى شيء آخر.
والطاقة التي تنشأ نتيجة الاصطدام تتحول باستمرار إلى طاقة أخرى ولا تنتهي بهذه الطريقة، بل تتحول إلى شكل آخر. ولهذا السبب تم استخدام الطاقة الحركية لتحويلها إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها في جميع مجالات الحياة.
واتجه العلماء إلى مصادر بديلة أخرى تكون نظيفة وغير ملوثة، مثل الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الرياح وحركة المياه، وهو نوع من الطاقة المتجددة.
بعد إنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة الطبيعية المختلفة مثل الطاقة الحرارية والطاقة الميكانيكية، وذلك باستخدام الوقود الأحفوري مثل النفط والضغط والحرارة على بقايا الكائنات الحية، إلا أن مصدر الطاقة هذا بدأ في النفاد لأنه طاقة غير متجددة و يلوث البيئة.
اخترع الإنسان العديد من الأجهزة التي أتاحت تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية حتى عام 1831م، اخترع العالم الأمريكي (مايكل فاراداي) المولد الكهربائي الذي يعتمد على الحث الكهرومغناطيسي، أي حركة المغناطيس داخل الجوف. الدوار.
أولا: كيف يتم توليد الكهرباء من المولد الكهربائي؟
يعمل المولد الكهربائي بالاعتماد على حركة المغناطيس بداخله على طول الدوار المجوف المحيط به. بفضل حركة الدوار، يتم توليد تيار كهربائي، والذي ينتقل إلى الجزء الثابت، والذي يتكون من مجموعة من ملفات الأسلاك. وهي تشكل أسطوانة ثابتة وتسمى بالملف أو الجزء الثابت.
يعمل التيار الكهربائي بشكل منفصل في كل قسم من الملف، ثم تتحد التيارات الكهربائية لتشكل تيارًا كبيرًا، وهو الكهرباء الناتجة عن الطاقة الحركية للمغناطيس. تعتمد كمية الكهرباء المنتجة على سرعة دوران المغناطيس. المغناطيس داخل الملف.
يمكن لهذا المولد الكهربائي أن يضيء منزلًا كبيرًا ويعتمد ذلك على ما إذا كان المولد قويًا أم لا. كما أنه يستخدم في العديد من الآلات الصناعية، ومصابيح الإضاءة، والسفن، والطائرات، وتحركات السيارات، وعدد لا يحصى من الاستخدامات الأخرى.
ثانياً: كيف يتم إنتاج الكهرباء من حركة الرياح؟
من المصادر الحديثة لتوليد الطاقة الكهربائية وتوليد الكهرباء من الحركة هي طاقة الرياح والتي تعتبر مصدر طاقة متجدد أي متجدد باستمرار.
وبما أن الطاقة المتجددة تتمتع أيضاً بخاصية تقليل انبعاثات الكربون، فهي لا تلوث البيئة وبالتالي تشكل 20 بالمائة (20%: 29%) من الطاقة الكهربائية المتاحة منذ بداية القرن الحادي والعشرين وحتى الوقت الحاضر. 2024.
وبحسب آخر الأبحاث التي أجريت حتى عام 2024، فقد ذكر أن مصادر الطاقة الكهربائية المنتجة من الطاقة المتجددة ستزيد بنسبة 8%.
أما كيفية إنتاج الكهرباء من حركات مثل حركة الرياح، فهي تنتج عن طريق توربينات الرياح التي تقع على مسافات عالية من سطح الأرض وبالتالي تواجه حركة الرياح. تحتوي هذه التوربينات على عدة أجزاء أساسية تساعد في إنتاج الكهرباء.
- شفرات التوربينات التي تشبه المراوح وتمثل الجزء من توربينات الرياح الذي يدور بحيث يكون الجزء الأمامي من التوربين مواجهًا للريح ومثبتة بزاوية.
- يدور عمود السرعة المنخفضة مع الجزء الدوار بنفس السرعة ويتصل بالجزء التالي، ناقل الحركة.
- يزيد ناقل الحركة من سرعة دوران عمود السرعة المنخفضة من خلال سلسلة من التروس.
- يعمل العمود الذي يدور بسرعة عالية على زيادة سرعة هذا العمود من خلال ربط أحد طرفيه بناقل الحركة، ويتم توصيل الطرف الآخر بالمولد الكهربائي ونقل الحركة إليه.
- يتحرك العمود الذي يدور بسرعة عالية داخل الجزء الثابت للمولد الكهربائي ثم ينتج طاقة كهربائية عن طريق إنشاء مجال مغناطيسي.
- هناك أجزاء أخرى تعمل داخل توربينات الرياح ولكنها مخصصة لتوجيه سرعة الرياح ونظام الحماية والإيقاف.
ثالثاً: توليد الطاقة الكهربائية من حركة المياه
توليد الكهرباء من حركة المياه، والمعروفة باسم الطاقة الكهرومائية من خلال التوربينات المائية، يوجد في المناطق المرتفعة من المياه مثل الشلالات.
تعتمد كيفية توليد الكهرباء من الحركة على تدفق المياه المتدفقة وسرعتها. كلما زاد مصدر تدفق المياه، زادت الطاقة التي تتحول إلى طاقة حركية ومن ثم إلى طاقة كهرومائية بفضل التوربينات الموجودة في الماء. هناك ثلاث طرق لتحويل الطاقة الحركية للمياه إلى طاقة كهرومائية.
- الطريقة الأولى: إنشاء سدود على ارتفاعات عالية تقوم بتخزين المياه بداخلها، ثم دفع المياه المخزنة عبر السدود وتحريك التوربينات المائية عبر ريش التوربينات، وذلك باستخدام الطاقة الكامنة، مما يحدث حركة داخل المولد.
- أما الطريقة الثانية فهي استخدام القنوات المائية التي توجه الحركة السريعة لمياه النهر إلى توربينات مائية تنتج الكهرباء.
- أما الطريقة الثالثة فهي تحويل الطاقة الكهربائية المتحصل عليها من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة النووية إلى طاقة محتملة عن طريق تخزينها في أماكن مرتفعة في الماء لاستخدامها عند الحاجة.
ما هي مميزات توليد الكهرباء من الحركة؟
إن توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الحركية، وهي نوع من أنواع الطاقة المتجددة، له العديد من المزايا.
- وهي طاقة نظيفة وصديقة للبيئة وبالتالي يمكن استخدامها دون خوف من المخاطر، على عكس الطاقة غير المتجددة: حرق الوقود الأحفوري الذي يلوث الهواء ويزيد من معدل ثقب الأوزون.
- وهو مورد مهم جداً لإنتاج الطاقة وحل مشكلة الكهرباء بأقل التكاليف الممكنة.
- وتتميز الطاقة المتجددة بتقليل انبعاثات الكربون الناتجة عن استخدام الوقود وبالتالي الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري.
- فهو يقلل من خطر ثقوب الأوزون عن طريق تقليل نسبة مركبات الكربون الكلورية فلورية المنتجة من مداخن المصانع والسيارات.
- تعتبر مصدراً موثوقاً وموثوقاً لتوليد الكهرباء وذلك لأنها لا تنفد أبداً ولا يتم إنشاؤها من الصفر، مثل طاقة الرياح والطاقة المائية.
- وتتميز بأنها لا تتطلب تكاليف صيانة عالية بعد التشغيل كما أن الطاقة الكهربائية المولدة تغطي كافة تكاليف الصيانة.
- وبما أنها تنتج الوقود بأقل تكلفة ممكنة، فإنها تزيد من النمو الاقتصادي وتزيد من الدخل القومي والعالمي.
- كما أن إعدادها في البداية غير مكلف مقارنة بالمصادر الأخرى مثل الآبار، التي تتطلب مبالغ باهظة لاستخراج النفط.
- ويوفر فرص عمل جديدة للعديد من الموارد البشرية ويلبي الحاجة لإنتاج الطاقة لأغراض الصيانة والتركيب وإدارة المشاريع.
- فهو يوفر جميع التسهيلات الأمنية الممكنة لموظفيه، مما يجعله ميزة مطلوبة للغاية.
- وبينما توسعت بيئة الاستثمار بشكل كبير في البلدان العاملة بالطاقة المتجددة، فإن تطور الاستثمار بعد استخدامها جذب الاهتمام.
ولا تزال الأبحاث العلمية مستمرة حول كيفية إنتاج الكهرباء من الحركة وكيفية تحويل العالم إلى مكان نظيف وخالي من ملوثات الهواء في السنوات القادمة.
