مصادر الطاقة وكيفية الحفاظ عليها

لا يستطيع إنسان القرن الحادي والعشرين العيش بدون مصادر الطاقة الموجودة حاليًا، سواء كانت مصادر الطاقة طبيعية وهي المصادر المتجددة أو حتي المصادر الغير متجددة مثل البترول ومشتقاته والذي يعد من أكثر مصادر الطاقة استخدامًا حتى الآن منذ اكتشاف هذا السائل الأسود الذي يمد الإنسان بطاقة حرارية كبيرة يستغلها في مجالات عدة.

وكان البحث عن مصادر طاقة بديلة أمرًا حتميًا مع الوقت، حيث صب العلماء تركيزهم على ابتكار آليات جديدة تكون بديلة لمصادر الطاقة الحالية والتي ستنتهي بعضها في المستقبل، وذلك بالاستعانة بالتكنولوجيا الحديثة، وكذلك تقوم الحكومات بتوعية المواطنين على كيفية المحافظة على الطاقة وأهمية الطاقة بشكل عام في تسهيل سير الحياة اليومية.

وفي هذا الموضوع نناقش مدى أهمية الطاقة للإنسان، وكذلك أنواعها المختلفة والمصادر البديلة التي يمكن أن يعتمد عليها الإنسان، وبعض أسهل الطرق التي يجب أن يتبعها الجميع للمحافظة على الطاقة بشتى أنواعها.

منذ الثورة الصناعية أو حتى من قبل ذلك بقرون والإنسان يحتاج الطاقة لتسيير حياته، ومع التقدم التكنولوجي والعلمي الكبير في عصرنا الحديث أصبحت حاجة الإنسان لمصادر طاقة جديدة وبديلة ملحة للغاية، واستخدام المصادر التقليدية مثل الوقود الأحفوري والغاز والنفط وكذلك الفحم الحجري سينتهي في يوم ما، وذلك بالإضافة إلى أضرارها الكبيرة على البيئة والإنسان وكذلك الحيوان.

وفي بعض الأحيان تؤثر على الحياة البحرية والثروة السمكية وذلك عن طريق تلويث مياه المحيطات والبحار, فكانت حاجة الحكومات للبحث عن مصادر طاقة بديلة أحد أهم الأولويات في العصر الحديث، والطاقة توفر للإنسان خدمات وحاجات أساسية لا يستطيع أي فرد العيش بدونها.

ويسعى العلماء لاكتشاف مصادر طاقة بديلة للنفضِ والفحم باستمرار، وذلك بالعمل على اختبار آليات متطورة تساعد في توليد أنواع مختلفة من الطاقة تكون صديقة للبيئة وغير ضارة بالإنسان أو أي كائنات حية أخرى, وقد تغيرت طبيعة ما يشكل مصدرًا للطاقة البديلة تغيرًا كبيرًا مع مرور الوقت، حيث يقوم العلماء باختبار ما يمكن اختباره لتوليد الطاقة حتى الطحالب والمحار, وحتى توصلوا إلى عمل براكين صناعية لإنتاج الكهرباء بكفاءة أعلى من كفاءة المحطات العادية.

أنواع مصادر الطاقة

تتنوع مصادر الطاقة الموجودة على كوكب الأرض، ويستخدمها الإنسان لتسهيل حياته، ولكن في بعض الأوقات يجهل مدى أهميتها وكيفية المحافظة عليها.

من أهم مصادر الطاقة الموجودة على كوكب الأرض

مصادر الوقود الوايلية

والمصادر التي يتم الحصول منها على البترول ومشتقاته والغاز الطبيعي، وكذلك الفحم، وجميع هذه الأنواع تحتوي على كمية هائلة من الطاقة الكيميائية، والتي يقوم الإنسان باستخراجها بسهولة عند حرق هذه المواد تحت ظروف خاصة، ومع ذلك تسبب هذه المصادر في مشكلات عديدة من أهمها مشكلة التلوث البيئي.

الطاقة الشمسية

منذ القدم ويقوم الإنسان باستخدام الشمس كمصدر للطاقة إما للحصول على الدفء من الحرارة المنبعثة من الشمس أو لتسخين المياه، ومع التطور استغل الإنسان الطاقة الشمسية في الحمامات الشمسية، وهي حمامات منزلية كان يتم استخدامها قديمًا في تسخين المياه الموجودة بالمنزل، وفي العصر الحديث ومع التقدم الهائل في التكنولوجيا ظهرت الخلايا الشمسية، والتي عمل الإنسان على تطويرها مستغلاً أشعة الشمس في توليد طاقة كهربية وحركية.

الكتل الحيوية

وهي مصدر يتمثل في المخلفات النباتية والحيوانية والتي يتم دفنها في الأرض في حفر خاصة وينتظر الإنسان حتى تتخمر تلك الكتل من المخلفات وينبعث منها غاز الميثان، ويقوم الإنسان بإشعالِ غاز الميثان والاستفادة منهِ كطاقة حرارية.

غاز الهيدروجين

يعتبر من أهم مصادر الطاقة التي اكتشفها الإنسان حديثًا، ويستخدم على نطاق واسع في توليد طاقة كهربائية وحركية لأنواع مختلفة من الآلات والمحركات، إذ يعتبر نوعًا جديدًا من أنواع الوقود، والذي سيسيطر على العالم بعد انتهاء البترول والنفط.

المصادر الميكانيكية للطاقة

وهذه المصادر تتمثل في السدود والأنهار وحركة الرياح وكذلك حركات المد والجزر، ويعمل الإنسان على تطوير آليات عديدة لتوليد طاقة من هذه المصادر بتشييد مراكز تعمل على توليد الكهرباء عن طريق استغلال حركة المياه والرياح وتحويلها إلى قوىِ دفع ميكانيكية، ويجب إنشاء هذه المراكز بالقرب من الأنهار والسدود والمناطق الواسعة التي تتميز بسرعة الرياح فيها.

الطاقة الحرارية الجوفية

باطن الأرض يتميز بدرجة حرارة مرتفعة جدًا، يعمل الإنسان على استغلالها في توليد طاقة حرارية مناسبة لتسخين المياه وتوفير الدفء، ويقوم العلماء بمجهودات كبيرة للعمل على الاستفادة بصورة كاملة من الطاقة الحرارية الموجودة بالقرب من سطح الأرض، حيث يمكن استخراجها بوسائل غير مكلفة واستغلالها بطريقة جيدة، وتعد آيسلندا من أهم الأمثلة على هذا النوع من مصادر الطاقة، حيث يتم الاستفادة من الينابيع الحارة الموجودة بالبلاد بشكل كامل.

الطاقة النووية

في العصر الحديث تعد الطاقة النووية من أهم مصادر الطاقة التي يعمل الإنسان على استغلالها في المستقبل، وتنبعث الطاقة النووية من الانشطارات النووية التي تحدث في المفاعلات النووية تحت ظروف معينة وبشكل آمن، وكميات الطاقة التي تنتجها الانشطارات هي كميات هائلة من الطاقة بمختلف أشكالها، وتستخدم في السفن والغواصات لتوليد الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل المحركات، ومع ذلك في أخطر أنواع مصادر الطاقة على الإطلاق بسبب التسرب الإشعاعي النووي، لذلك يجب توفير طرق آمنة عند التخلص من بقايا ونفايات عمليات الانشطار.

مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة

مصادر الطاقة على كوكب الأرض نوعان:

الطاقة المتجددة

وهي أهم مصادر الطاقة التي توفر الطاقة بشكل دائم ويتم استغلالها لأنها غير قابلة للنفاذ، ومصادر الطاقة المتجددة موجودة في الطبيعة منذ بداية استخدام الإنسان للطاقة في حياته، ومن أهم مميزاتها سواء كانت كميات الطاقة محدودة في الطبيعة أو غير محدودة إنها تتجدد باستمرار، وبالإضافة كذلك تعد مصادر الطاقة المتجددة مصادرة نظيفة وغير ملوثة للبيئة.

ومن أشهر هذه المصادر التي يعتمد عليها الإنسان من القدم وحتى عصر الآلة والتكنولوجيا، ظاهرة المد والجزر وطاقة الرياح التي يتم استغلالها في تحويل طاقة الحركة إلى طاقة كهربائية وحرارة باطن الأرض، وهي مصدر طاقة غير مكلف نهائيًا ويستغل بقوة في عدة أماكن على سطح الكوكب، والطاقة الشمسية، ويستخدمها البشر بعدة طرق وأشكال في تسخين المياه وحتى تحويل الطاقة الحرارية الموجودة في أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية، وكذلك الوقود الحيوي المستدام، والذي يعتبر من أهم مصادر الطاقة التي ستستخدم في المستقبل.

الطاقة غير المتجددة

وهي على عكس المصادر المتجددة، هي مصادر غير متوفرة لفترات كبيرة، ونتيجة كثرة الاستخدام ستنتهي من الوجود في فترة زمنية معينة، وتكون أحيانًا موجودة في الطبيعة بكميات صغيرة، وتحتاج هذه المصادر إلى فترات زمنية طويلة لإعادة تكوينها أو حتى إيجادها، ومن أهم مصادر الطاقة غير المتجددة المعروفة، الوقود الأحفوري وكذلك الفحم.

ويتم استغلال مصادر الطاقة غير المتجددة بشكل كبير في تحويل كميات الطاقة الكيميائية الكبيرة الموجودة بها إلى طاقة حرارية بسهولة من خلال عمليات احتراق تتم تحت ظروف خاصة، ومن أهم مصادر الطاقة غير المتجددة، الوقود الأحفوري، وهذا النوع يحتاج إلى سنوات طويلة جدًا للتكوين، وبعض الأنواع تحتاج إلى أكثر من مائتي مليون سنة حتى تتجدد مرة أخرى، وهي تتكون نتيجة تحلل الكائنات الأحفورية التي دفنت في باطن الأرض من العصور الجيولوجية القديمة، وقد تحولت هذه الكائنات إلى أحفوريات تحت القشرة الأرضية بفعل عاملي الضغط والحرارة.

ويتم تقسيم الوقود الأحفوري إلى ثلاث أنواع رئيسة، أولها النفط الخام، وهو يعد أهم مصادر الطاقة الموجودة على الكوكب حاليًا وأكثرها انتشارًا، وهذا النفط عبارة عن سائل أسود مركب من مجموعة من المركبات العضوية، التي يعد الكربون والهيدروجين أهم المكونات لهذه المركبات العضوية التي يطلق عليها اسم الهيدروكربونات وهي مواد كثيفة تشتعل بسرعة عالية.

النوع الثاني من أنواع الوقود الحفري، هو الغاز الطبيعي، وهو مصدر نظيف من مصادر الطاقة الأحفورية، ويتواجد في باطن الأرض منفردًا أو مختلطًا مع مواد أخرى كالنفط, ومن أهم مكوناته غازات الميثان والإيثان والبيوتان والبروبان، وهي عناصر مهمة جدًا لإعداد وقود نظيف غير مضر للبيئة، ويتم استخدام الغاز الطبيعي عادة بعد إزالة الشوائب المتعلقة به كأكسيد الكربون والهيدروجين.

النوع الأخير هو الفحم، ويتواجد بكميات كبيرة، وهو خليط من مواد كربونية، ويتواجد في الطبيعة في نوعين، الفحم الحجري والفحم النباتي، ويتم استخدام بكثرة لإنتاج طاقة حرارية كبيرة، يتم استخدامها في محركات السفن والقطارات.

مصادر الطاقة الطبيعية

تعتبر مصادر الطاقة المتجددة كما ذكرنا هي مصادر طبيعية موجودة دائمًا في الطبيعة لا تنفذ وتتجدد باستمرار، ومن أهم مصادر الطاقة الطبيعية المعروفة التي يستغلها الإنسان في توليد الطاقة، الطاقة الكهرومائية، وهو مصطلح يشمل الكهرباء والماء، حيث يتم استغلال الطاقة الناتجة من حركة المياه في توليد طاقة كهربائية، وتعد أفضل مصادر الطاقة النظيفة المعروفة، وتستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، حيث يتم إنشاء مراكز لتوليد الطاقة بالقرب من الأنهار والسدود تحول طاقة الوضع إلى طاقة حركة عن طريق توربينات تعمل على توليد طاقة كهربائية.

وعلى الرغم من كونها مصدر طاقة صديق للبيئة، فإن عملية عملية الحصول على الطاقة الكهرومائية غير مكلفة للغاية، وعملية تركيب التوربينات ليست بالعملية المعقدة.

طاقة ظاهرتي المد والجزر، تقع ظاهرتي المد والجزر تحت تأثير الجاذبية بين الشمس والقمر, وكذلك حركة كوكب الأرض حول محوره, ويتم استغلال التيارات المائية المتولدة من هذه الظواهر في توليد طاقة كهربائية في عدد من الدول.

طاقة الرياح، تعد أهم مصادر الطاقة الحديثة التي يستغلها الإنسان في توليد طاقة من حركة الرياح, حيث تستخدم حركة الرياح في تشغيل توربينات تعمل على توليد طاقة كهربائية، وفي بعض الأحيان إنتاج طاقة ميكانيكية، وتسمي التوربينات بطواحين الهواء، ويتم استخدام طاقة الرياح في عدة صور، منها ضخ المياه، حيث يتم استخدام مضخات رياح للري في أستراليا وآسيا وأجزاء من أفريقيا، وكذلك يتم الاعتماد على طاقة الرياح في تحريك السفن العملاقة بدلاً من استخدام الوقود.

الطاقة الحيوية، تستخرج مصادر الطاقة الحيوية من ما يدعي بالكتلة الحيوية، والتي تكون على شكل خشب أو سماد، وهي مواد عضوية تختزن الطاقة التي تمتصها من أشعة الشمس ثم يتم العمل على تحويل هذه الطاقة إلى طاقة كيميائية، وهي مصادر طاقة مثل مصادر الطاقة الموجودة في الوقود الأحفوري.

الطاقة الشمسية، وهي أهم مصادر الطاقة الطبيعية المعروفة للإنسان، ويستغل الإنسان الطاقة الشمسية منذ القدم، كمصدر للحرارة والضوء، ويعمل العلماء في العصر الحديث على تسخير التكنولوجيا للاستفادةِ بشكل أكبر من الطاقة المنبعثة من الشمس، حيث يتم استخدام محركات حرارية وخلايا شمسية لتوليد طاقة كهربائية، وكذلك محولات فولتوضوئية.

أهم مصادر الطاقة البديلة

نتيجة سعي الدول والحكومات وراء مصادر طاقة جديدة استطاع العلماء العمل على تطوير بعض المصادر التي من الممكن الاستفادة منها مستقبلاً، وأول هذه المصادر البديلة هو المفاعل النووي الحراري الدولي، وهو مفاعل يتم بناؤه بجنوب فرنسا وتشترك فيها مجموعة من دول الاتحاد الأوروبي والهند والولايات المتحدة وبالإضافة إلى الصين واليابان، وفكرة عمله هي إنتاج الطاقة عن طريقة الالتحام النووي كما يحدث تمامًا في الشمس.

صناعة براكين مفتعلة، تعتمد فكرة هذه البراكين على ضح المياه في أنفاق عميقة تصل بين 3 إلى 9 كيلومتر في باطن الأرض، وعند وصول المياه إلى باطن الأرض وبفعل درجات الحرارة العالية لباطن الأرض تنبعث أبخرة هائلة من المياه تستخدم في تشغيل عدد من التوربينات والتي بدورها تعمل على إنتاج الكهرباء، وهذا ما يعتبره العلماء حل بديل مناسب جدًا لتوفير الكهرباء في المستقبل، حيث سيفوق إنتاج الكهرباء بهذه الطريقة إنتاج الكهرباء من محطات الإنتاج التقليدية بعشرات الأضعاف.

الغاز الحيوي، ويعتبر من أهم مصادر الطاقة البديلة، ويعرف بغاز الميثان، ويتم استخراج هذا الغاز من المخلفات العضوية، وكذلك من مخلفات النفايات والأطعمة كالفاكهة والخضروات، وباستخدامِ عمليات تكنولوجية معينة يتم الحصول عليه واستخدامه في توليد الطاقة البديلة.

الطحالب، ولها استخدامات عدة عندما يتعلق الأمر بتوليد الطاقة، إذ يتم استخدام الطحالب في الحصول على الغاز الطبيعي وإنتاج الوقود الحيوي، وأيضًا يتم استغلال الطحالب في تنقية مياه الصرف الصحي.

كيفية الحفاظ على مصادر الطاقة

توفير أهم مصادر الطاقة التي يحتاجها الإنسان يوميًا أصبح مشكلة تشغل تفكير كل الناس، وذلك لأن الطاقة أصبحت هي المحرك الأساسي لكل شيء في الحياة بعد التطور العلمي الهائل الذي حدث في السنوات الأخيرة، حيث أن الحياة من غير طاقة ستصبح مثل الحياة في العصور القديمة، لذلك يوجه العلماء والحكومات كامل تركيزها على استغلال أهم مصادر الطاقة الطبيعية كمصادر رئيسية للطاقة.

وكذلك العمل على تطوير طرق جديدة يستطيع الإنسان استخدامها في توليد طاقة حتى في منزله، وعملية توفير الطاقة تعتمد اعتمادًا أساسيًا على استخدام الإنسان للطاقة بالشكل المناسب، وللحفاظ على أهم مصادر الطاقة تقوم الجمعيات والحكومات بتوعية السكان وتعريفهم بعدة طرق للمحافظة على أهم مصادر الطاقة الموجودة في حياته.

وهذه مجموعة من أبسط الطرق التي يجب على الإنسان الاهتمام بها للحفاظ على أهم مصادر الطاقة التي تساعده في منزله وعمله وحياته بشكل عام، يجب أولاً عمل عدة حملات لتوعية المواطنين بأهمية الطاقة وأهمية المحافظة على مصادرها والعمل على ترشيد استخدامها في أي مجال.

ويجب أيضًا على المواطنين العمل على تغيير ثقافة الاستهلاك التي تضر بالحياة وشراء الأجهزة الكافية فقط التوقف عن شراء الأجهزة التي لا حاجة لها، وكذلك التأكد من غلق جميع الأجهزة بعد الانتهاء من استخدامها، حيث يوفر ذلك في الكهرباء، وبالإضافة كذلك الاعتماد على الأجهزة التي توفر الطاقة والتي أصبحت متواجدة في الأسواق حاليًا ويعمل المهندسون على تطوير عدد أكبر من الأجهزة التي توفر الطاقة.

ويجب استخدام البطاريات التي تشحن أكثر من مرة عند الحاجة لاستخدام بطاريات لأي غرض، والاهتمام بالمواد الخفيفة عند الاستعمال، حيث أن تلك المادة لا تستهلك طاقة عالية عند تصنيعها أو عند نقلها، ولا تحتاج مواد خام كثيرة، إذ غالبًا ما تصنع من مواد بلاستيكية يتم إنتاجه من مشتقات النفط، وعلى المواطنين كذلك الاستعانة بالأكياس الورقية، وإعادة استخدام الأكياس مرة أخرى قبل التخلص منها في القمامة.

وفي حالة استخدام المكيفات الهوائية، يجب تقليل درجة حرارة المكيف عن الدرجة الطبيعية، وتجنب تشغيله على درجات حرارة أعلي أو أقل من درجات الحرارة الطبيعية، وتشغيل المكيف عند الحاجة كذلك، لتقليل الاستهلاك الزائد في الكهرباء.