الطاقة
1.
تعريف الطاقة :
بداية لنتعرف
على الطاقة كمفهوم و ليس رمزا او شكلا من اشكالها المتنوعة و المتعددة التي هي من اهم مقومات المجتمعات المعاصرة, لانها تدخل في كافة عناصر مناحي الحياة
الاجتماعية و الاقتصادية , لانها جزء مهم في تسيير دفة الاعمال اليومية للانسان ,
بدءا من المنزل و المصنع . فلانسان يستمد
طاقته الحيوية من خلال ما يتناوله من غذاء يمده بالطاقة اللازمة لانجاز مهامه
الجسمانية و العقلية و الحياتية بما تحرقه الخلايا والانسجة من مواد كربوهيدراتية
و دهون ,لانتاج كمية من السعرات الحرارية
الكافية لحركته . انها المقدرة على انجاز او اداء عمل( حركة ) او شغل , وقد تكون قدرة مخزونة ( كامنة) يمكن
الحصول عليها بوسائل مساعدة, كما في المواد القابلة للاشتعال او بتفاعل مواد او
بفعل اداء ميكانيكي حركي . او عن تحريرها من قوى دمج نووي او انشطار نووي . مما سبق يتضح جليا انها تكون تارة على شكل روابط جذب و احيانا
على انطلاقة تحرر من الجاذبية . كذلك الامر في بعض التفاعلات الكيماوية , فمنها ما
ينطلق منه طاقة , و بعضها يمتص تلك الطاقة . و كذلك الحال في تحول المادة في
تكوينها من صلب الى سائل او غاز . فهي في تحولها من حالة الى اخرى, فهي تطلق حرارة
او تمتص حرارة تبعا " لخط " التحوّل .
2.
مصادر الطاقة المستعملة
حاليا :
2-1- اهم مصادر الطاقة المستعملة في الوقت الراهن
و على مدى واسع هي :
-
النفط و الفحم الحجري و الغاز الطبيعي ( الوقود الاحفوري) : فهي
مواد عضوية ( سلسلة من مركبات كربونية )تنتج طاقة حرارية عند حرقها و ثاني اكسير
الكربون و غازات اخرى , اكاسيد النيتروجين و الكبريت , هذه من مسببات التلوث و
تحدث اضرارا بيئية , كما ان الوقود الاحفوري , ايا كانت احتياطياته العالمية , فهو
في نضوب . خاصة ان معظم الطاقة المنتجة حاليا تعود الى هذا الوقود الاحفوري.
-
الحركة
الميكانيكية( الرياح ومساقط المياه ) : تعتبر الشلالات و مخارج مياه السدود من
المصادر العالمية و المنتشرة في معظم دول العالم , كما يضاف لها , حركتي المد و
الجزر و مزارع الرياح " طاقة الرياح" و يضاف لها حركة الامواج و قوتي المد و الجزر .
-
الطاقة
الشمسية : تعتبر الشمس هي المصدر الرئيسي لكل انواع الطاقة , فهي اصل كل معظم
الطاقة الكامنة و المستغلة على الكرة الارضية او في جوفها . تستغل اشعة الشمس في
تسخين المياه و في انتاج الكهرباء , ام عن طريق الخلايا الضوئية او عن طريق تسخين
الغازات او بخار الماء و تحويل ضغط الغاز الى توربينات تحرك مولدات كهربائية .
-
الطاقة
النووية : تمثل الطاقة النووية ( الدمج النووي او الانشطار النووي ) من المصادر
المهمة في توليد الطاقة الكهربائية . اذ ان الطاقة النووية تنتج حرارة مرتفعة ,
تحول المياه الى بخار تحت ضغط مرتفع يحرك توربينات غازية مرتبطة بمولدات كهربائية
.
-
الكتلة
الحيوية : تتنوع مكونات الكتلة الحيوية ( صلبة, سائلة و غازية ) كمخلفات عضوية (
نباتية و حيوانية ) و حسب طريقة استعمالها لانتاج الطاقة عن طريق الحرق المباشر او
التحويلات التي تجرى عليها من اضافات او تحلل و تخمر .
-
غاز
الهيدروجين: ازداد الاقبال على غاز الهيدروجين المنتج كوقود او من خلال ادخاله في
خلايا الطاقة , فهو لا يسبب اية اضرار في تفاعله( حرقه بالاكسدة ) لان ناتج تلك
العملية ( بخار الماء) مع انتاج طاقة عالية .
توجد تقسيمات اخرى للطاقة, منها ما يعود الى كونها طبيعية و اخرى
صناعية . كما انه يمكن تقسيمها ايضا الى طاقة نظيف او ملوثة للبيئة . اما التقسيم
الثالث الذي تهتم فيه بعض الدراسات, فانه يعتمد على كون الطاقة متجددة او غير
متجددة مستنفذة .
2 – 2 – الاستخدام الحالي للطاقة :
تعتمـد المجتمعات المتقدمة على مصادر الطاقة
المختلفة في كافة مرافق الحياة. وغالبية المصادر المستخدمة حالياً هي مصادر الوقود
الأحفوري . وقد كانت النسـب المئـوية لاسـتهلاك مصـادر الطـاقة المختلـفة فـي عــام
1992 هي : النفط 33% ، الفحم الحجري 22.8% ، الغاز الطبيعي 18.8% ، مصادر الكتلة الحيوية
13.8% ، المحطات المائية 5.9% ، والمحطات التي تعمل بالطاقة النووية 5.6% .
تستخدام مصادر الطاقة في أربعة مجالات رئيسية
ملموسة هي : النقل ، الصناعة ، السكن (دور منفردة اوعمارات سكنية) ، و اخيراالقطاع
التجاري (مكاتب، مدارس ، مخازن ....... الخ) . إنّ جزءاً كبيراً من الطاقة المستهلكة
يذهب كحرارة وليس لإنتاج شغل ، ويُمثل ما نسبتة حوالي 50% من الطاقة المستهلكة كخسائر
حرارية ، اغلب تلك الطاقة الحرارية المهدورة تتسبب فيها محطات توليد الطاقة الكهربائية
, التي تبلغ نسبة الفاقدعلى شكل حرارة 64% من الطاقة المستهلكة (الداخلة) مقابل
36% من الطاقة الكهربائية المنتجة أو المفيدة, أي أن الكفاءة تساوي 36% فقط .
3.
انواع / اشكال الطاقة الرئيسية :
-
3- 1 - الطاقة
الكهربائية :
·
تعتبر الطاقة الكهربائية اهم انواع الطاقة المستخدمة حاليا,
خصوصا في الدول المتقدمة , فهي تستأثر على بقية الانواع الاخرى من انواع الطاقة
الاخرى لدخولها الى كافة الانشطة
الانسانية , فتوجد في المصانع و المزارع , كما في السكن و في الاعمال و الانشطة
التجارية و المرافق الخدمية و في انارة الشوارع و غير ذلك الكثير من المجالات .
تزداد اهميتها و يزيد الطلب عليها و الحاجة لها كلما زاد التقدم الحضاري للانسان .
·
تعود اهمية الطاقة الكهربائية, الى مجموعة من العوامل منها,
سهولة تحويلها الى الاشكال الاخرى للطاقة , و سهولة الحصول عليها و توليدها من
مصادر الطاقة , من انظف انواع الطاقة و الاكثر امانا و الاسهل استخداما , توفرها
الدائم و المستمر , بفضل وجود شبكات توزيع تغطي معظم المناطق الجغرافية.
·
تنتج الطاقة الكهربائية وتتولد بواسطة – دينامو – يتلخص عمله,
بتقطيع المجال المغناطيسي بواسطة ملفات معدنية ( نحاسية) تدورها طاقة حركية .
·
يمكن الحصول عليها من تفاعلات كيماوية بين مواد معينة كما في البطاريات
الجافة , و يتم الحصول عليها بواسطة الطاقة الضوئية الساقطة على الواح من المواد
اشباه الموصلات ( السليكا و السيزيوم )و كذلك من خلال تسخين
اطراف معادن الى درجات حرارة معينة تحفز الالكتروانات على الانطلاق من
مداراتها .
-
3 – 2 - الطاقة الحرارية
:
·
تتولد الطاقة الحرارية من اشتعال الكتلة الحيوية (المواد التي
اصلها نباتي او حيواني) و من تاكسد المواد القابلة للاشتعال و من تفريغ الشحنات
الكهربائية و من الاالانشطار او الاندماج النووي , كما تأتينا الحرارة من خلال
الاشعة الشمسية على شكل موجات اشعاعية ( الاشعة تحت الحمراء) و من باطن الارض على
شكل ينابيع حارة او غازات منبعثة من جوف الارض مع المقذوفات البركانية .
·
الطاقة الحرارية اما ان تكون نيران متوهجة او اشعاعات حرارية
تقاس بالاحساس بها او بموازين حرارية خاصة بها ( المئوية , الفهرنهايتية, كلفن ,
...) . و هي ايضا,طاقة تنتجها الكائنات الحية من خلال العمليات الحيوية داخل
اجسامها , تستمدها من المواد الغذائية . الطاقة الحرارية ضرورية لبقاء الكائنات
الحية في نموها و استمرار وجودها, كما ان الانسان يستعملها للطهو و للدفئ وتسخين
المياه و في العديد من الصناعات المختلفة و في وسائل انتقاله , كما في السيارات و
الطائرات و السفن (تستعمل الحرارة بطريقة او غير مباشرة) اما بتسخين المياه لتوليد
البخار او في الات الاحتراق الداخلي .
·
يضاف الى ذلك انبعاث الطاقة الحرارية من احتكاك الاجسام ببعضها
البعض , فالاحتكاك يولد حرارة هائلة, يمكنها ان تحرق ( النيازك )الاجسام الساقطة
من الفضاء الخارجي و تبخرها . ان الانشطار او الاندماج النووي عندما يحدث في داخل
نواة الذرة , يطلق حرارة هائلة تصل الاف الدرجات المئوية , هذه الانفجارات النووية
هي التي تحدث باستمرار في سطح الشمس و النجوم و في اعماقها و تنطلق تلك الحرارة
الى ملايين الكيلومترات .
·
لقد تمكن الانسان من الحصول على طاقة حرارية هائلة ( ربما تصل
الى ملايين الدرجات ) من خلال تفريغ كهربائي (البلازما ) عبر غازات مخلخلة الضغط
باقطاب كهربائية ذات فرق جهد كهربائي عالي .
-
3 – 3 - الطاقة الضوئية والاشعاعية :
·
اننا نرى
الاشياء لانها تعكس الضوء الساقط عليها , فيدخل الى تجويفات العين واصلا الى
الشبكية و التي تتاثر نهاياتها العصبية بالضوء كصورة مقلوبة تنتقل في سيلانات
عصبية الى مركز الابصار في الدماغ , الذي يحللها و يتعرف على مكوناتها .
·
ان
الطاقة الضوئية , مكونة موجات لها اطوال موجية ذات ترددات متفاوتة , بعضها يمكن
للعين ان تراها و موجات اخرى تبقى خارج حدود الرؤية , لكن الانسان تغلب على بعض
تلك الترددات و اخضعها بموجب اجهزة , تحولها الى اشكال مرئية , يتمكن الانسان من
رؤيتها على شكل اطوال موجية او ترددات مرئية
.
·
ا لاشعاعات متنوعة و متباينة تعتمد في تنوعها على العمليات
الانتاجية و الاغراض منها , لكل منها طاقة تبعا لطولها الموجي و سرعة ترددها .
-
3 – 4 - الطاقة الحركية :
·
تنقسم الحركة الى حركة ذاتية و اخرى مكتسبة ( كامنة ) , فالحركة
الذاتية هي الحركة التي تمتلكها الكائنات الحية و المتولدة بفعل الانشطة الحيوية
لانسجة العضلات و اربطتها في حركات ارادية مسيطر عليها او غير متحكم فيها . اما
الحركة الاخرى المكتسبة فهي لوجود مؤثر( مسبب) خارجي , كالضغط والجاذبية و الحرارة او بانتقالها من جسم الى اخر في ردود
افعال .
·
للحركة عدة اشكال و انواع , الا انها تكون داخل
حدود او حيّز مكاني فيحركة كلية او جزئية
او انتقالية من حيّز الى اخر , ايضا يكون الانتقال كليا او جزئيا .
-
3 – 5 - الطاقة النووية :
·
للطاقة
النووية شكلان رئيسيان , طاقة نووية ناتجة عن انشطار النواة بتفتتها تنتج مادة او
مواد جديدة و تنطلق منها طاقة على عدة اشكال ذات اشعاعات متعددة الاطوال الموجية ,
و طاقة ناتجة عن اندماج عدد من الانوية تنتج عنها نواة جديدة لعنصر جديد و تنطلق
منها طاقة متعددة الاشكال او الانواع .
·
من انواع
تلك الاشعاعات عدد من الاشعاعات التي يطلق عليها برموز لاتينية الف, بيتا و جاما ,
و درجات حرارة عالية جدا تصل الى الاف الدرجات المئوية و انبعاث قوة انفجارية بسبب
تمدد الغازات و تايينها , و تنطلق ايضا موجات كهروضوئية مختلفة الترددات . هذه
الطاقة الحرارية يمكن ضبطها داخل مفاعلات مصغرة , تعمل على انتاج بخار ماء تحت ضغط
يمكنه ادارة محركات كهربائية او الات حركية تسيّر السفن و الغواصات .
·
الوقود
النووي المستعمل في الطاقة النووية الانشطارية نظائر اليورانيوم والراديوم و غيرها
من عناصر ذات عدد ذري غير مستقر . اما الهيدروجين فانه غالبا هو الوقود المستعمل
في الاندماج النووي .
-
3 – 6 - طاقة الجاذبية :
·
تظهر
اثار الجاذبية الارضية من تكوينات الغلاف الجوي باحتافظها به و من خلال تساقط
الاجسام و من الحاجة الى قوة رفع و دفع للطائرات و لمراكب الفضاء للانطلاق الى
خارج المجال الارضي .
·
كما ان
الجاذبية ما بين الاجرام السماوية تكون واضحة للعيان في المد و الجزر بسبب جاذبية
القمر لسطح الارض و ازدياد ارتفاع المد و الجزر عند حدوثظاهرة الكسوف الكلي للشمس
( تموضع الارض والقمر و الشمس عل خط واحد مستقيم مفترض ) . و ما ظاهرة المواد
المغناطيسية و فقدانها او اكتسابها قوة مغناطيسية الا ظواهر تؤكد وجود الجاذبية (
او تنافر اقطابها المتشابهة) بين الاجسام
.
·
تعمل
الجاذبية الارضية على تساقط الاجسام باتجاه مركز الارض المتخيل , في اندفاع تلك
الاجسانم و خصوصا عند مساقط الانهار و السدود , فانه يتم تركيب توربينات مائية (
محركات لها شفرات كالمراوح تتحرك باندفاع
الماء تحت قوة الجذب الارضية , فتدور تلك المراوح على عمود وسط ) متصلة بمولدات
كهربائية .
·
ان عمل
مولدات الكهرباء – الدينمو – قائم على الجاذبية , فوجود الجاذبية( باقطابها
الشمالية و الجنوبية ) و مجالا للجاذبية, التي يتم تقطيعها بملفات معدنية مركبة
بطريقة تعمل على الدوران داخل المجال المغناطيسي منتجة بذلك للتيار الكهربائي .
·
لا تزال
الابحاث على قوى الجذب في خطواتها الاولى رغم التقدم العلمي الهائل , فهنالك روابط
بين ادق مكونات الذرة الالكترونات مع نواتها لوجود اختلافات في الشحنة الكهربائية
كقطبين مختلفين ( سالب و موجب) و جاذبية تماسك ( مفترضة بين مكونات نواة الذرة )
تمنعها من التفكك و الانشطار , فما هي طبيعة تلك الجاذبية او فوة الترابط في
مكونات النواة . في حين يتعاظم السؤال عن ماهية او نوعية الجاذبية بين الاجرام
السماوية و الامتداد الكوني الهائل, مما
هو على سطح او داخل تلك الاجرام من نجوم و مجرات و ما هو ابعد من ذلك تماسكا و
انفلاتا .
-
3- 7 – الطاقة الصوتية : تختلف ترددات الاصوات فمنها ما هو
سمعي و منها ما هو فوق السمعي , تنتج عن حركة تسبب ترددا له سرعات و قوى تصل في
بعضها الى تحطيم الاشياء . الا انه لا يزال استخدامها في انتاج طاقة كهربائية غير
ذي بال , مع وجود ابحاث تؤكد اهميتها كمصدرللطاقة .
4.
المصادر الطبيعية للطاقة البديلة : تعتبر المصادر الطبيعية للطاقة, مصادر بديلة للطاقة الاحفورية (
البترول , الفحم الحجري و الغاز الطبيعي ) و بديلة ايضا للطاقة النووية, و
اقل خطرا منه , متجددة وغير ناضبة ( مستدامة), لانها تاتي في مجملها من الطاقة
الشمسية, بعض هذه المصادر – الطاقة الحيوية و مياه الينابيع الحارة – تتعرض لانتهاكات
الانسان , بسبب ان المستهلك منها يفوق المنتج دون تجديد لما يتم استهلاكه منها .
·
4 – 1- الطاقة الشمسية : ان الطاقة الشمسية هي مصدر كافة انواع الطاقة على الكرة الارضية , و
ما اشكال تلك الطاقة , الا مخزونا للطاقة الشمسية , و ستبقى الشمس مصدرا لا ينضب
في التاريخ المنظور على الاقل , فقد كانت منذ ظهور الانسان على الارض مصدر الدفء
للمنازل و المياه . تمكن الانسان من استغلال الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء من
الطاقة الكهروضوئية و من الطاقة الكهروحرارية . التي يمكن الاستفادة منها مباشرة
او تخزينها في بطاريات لحين الحاجة اليها . لا يتولد عن الخلايا الكهروضوئية اية
ضوضاء لعدم وجود اجزاء ميكانيكية متحركة و لا تنتج مخلفات لانتفاء الحاجة الى مواد
تشغيل لها . فهي تعتمد كليا على ضوء الشمس . اما الطاقة الكهروحرارية الشمسية,
فانها تمتاز عن الطاقة الكهروضوئية في قدرتها على انتاج طاقة كهربائية اعلى من
الخلايا الضوئية , الا انها بحاجة الى اجسام متحركة ( توربينات بخاريو مولدات
كهرباء ) تحدث ضجيجا . و بحاجة الى كلفة صيانة و تشغيل اعلى من نظيرتها الخلايا
الشمسية .
·
4 – 2 - الطاقة الكهرومائية : تتنوع الطاقة الكهرومائية
بتنوع اماكن التواجد المائي , فهنالك مساقط المياه الناجمة عن الشلالات و المنحدات
و السدود , كما توجد الامواج و التيارات المائية تحت سطح البحر , و حركة المد و
الجزر . هي على شكل حركة تستغل الحركة لتوليد الطاقة الكهربائية .
·
4 – 3 - طاقة الرياح : ان حرارة الاشعة الشمسية تعمل على تسخين الغلاف
الجوي بدرجات حرارة متفاوتة على سطح الكرة بسبب اختلاف زاوية سقوط الاشعة الشمسية
لدوران الارض حول محورها وشكل تضاريسه و وجود اختلاف تركيز العوالق في الغلاف
الجوي , عوامل تؤثر على وجود فروقات في الضغط الجوي , تعمل على تحرك الرياح من
الضغط المرتفع الى الضغط المنخفض , فتدث حركة الرياح . هذه الحركة عرفها الانسان ,
فصنع السفن الشراعية و طواحين الهواء و مطاحن الحبوب و استخراج المياه . تستغل
طاقة الرياح في توليد التيار الكهربائي بواسطة مراوح ( توربينات هوائية ) في الاماكن التي تكون فيها
طاقة الرياح قادرة على ادارة التوربينات . انها طاقة مجانية باستثناء تكاليف
تجهيزها و اعمال الصيانة و التشغيل .نظيفة و متجددة ولا تلوث الهواء . الا انه
يعاب عليها تاثيرها الملوث بما يطلق عليه بالتلوث البصري و اثرها على حركة الطيور
وقتلها لها بشفراتها الدوارة و احداثها للضوضاء بسبب اصواتها المرتفعة .
·
4 – 4 - الكتلة الحيوية : لقد عرف الانسان النار و
استعملها و كانت الاشجار هي مصدره لاشعال تلك النار ليطهو عليها طعامه و يتدفأ بها
في اوقات البرد . تتالف الكتلة الحيوية من انسجة الحيوانات و النباتات و من
مستخرجاتها كالزيوت و الدهون و من مخلفاتها و ما يتبقى منها بعد فنائها . مع
التطور الصناعي و اكتشاف الفحم الحجري و المشتقات النفطية , تحول العالم الحديث
الى هذه المكتشفات . الا ن الدول الفقيرة و النامية لا زالت تحصل على الطاقة من
الكتلة الحيوية . و مع الازمات النفطية و الاقتصادية , ازداد اقبال الدول الصناعية
المتقدمة على الطاقة الحيوية , كمصدر للوقود .
·
4 – 5 - الطاقة الحرارية الأرضية : تتواجد ينابيع مياه حارة بسبب قدوم تلك المياه
من خزانات جوفية قريبة من صهرة باطن الارض , يستغلها الانسان في الحصول على المياه
الساخنة او الاستفادة منها في تشغيل مولدات كهرباء , كما يمكن الحصول على مياه
حارة ( بخار ماء حار) بحفر ابار عميقة تصل الى تلك الصخور الساخنة ,؟ تعمل على رفع
درجة حرارة الماء و تبخيره , و تركيب توربينات بخارية لتوليد الكهرباء منها . ان
انتشار تلك الينابيع محصور في مناطق دون غيرها على مستوى القارات . لذلك يبقى
الامر محصورا في مناطق بعينها . بعض المناطق العربية توجد فيها ينابيع للمياه الحارة
, على تلك الدول الاستفادة من تلك الطاقة المجانية , مع مراعاة وجود مياه كبريتية
وغازات سامة تزيد من التلوث البيئي و الاخذ بعين الاعتبار التكاليف و التجهيزات
اللازمة .
5.
المصادر الطبيعية الاخرى للطاقة ( الوقود الاحفوري / الطاقة
النووية ) غير المتجددة :
·
85% من الطاقة المستخدمة حاليا هي من الطاقة غير المتجددة ,
تستعمل هذه الطاقة في التدفئة و الطبخ و
النقل و الصناعات و في الاعمال التجارية و المرافق الخدمية .
·
البترول, الفحم الحجري , الغاز الطبيعي و الوقود الذري , هي
مواد غير متجددة , بانتهاء مخزونها تنتهي من الوجود , فهي قابلة للنضوب , الا ان
هنالك ما يحد من التخوفات بوجود تقنيات حديثة , تسهم في المزيد من الاكتشافات ,
كما تعمل الشركات على تخفيض نسبة الاستهلاك برفع كفاءة الالات و العمل على الحد من
انبعاث ثاني اكسيد الكربون.
·
تشكلت المواد الاحفورية من تعرض النباتات و الاحياء الى الطمر
تحت ضغوط و درجات حرارة عالية عبر ملايين
السنين , عملت على تكوينها على الشكل الذي تعرف به حاليا .
·
توجد عدة انواع اخرى من النفط الصخري و النفط الرملي , منتشرة
على بقاع عديدة على سطح الكرة الارضية و في الاعماق, كلفة استخلاص النفط منها اكثر
من مثيلها النفط المعروف .
-
البترول (
النفط ) :
·
يطلق مصطلح النفط على عدد من السوائل و الغازات ( البنزين ,
السولار, وقود الطائرات, الكاز , الغاز الخفيف,الزيوت المعدنيةو الاسفلت و غيرها ) كما ينتج منه مشتقات بلاستيكية و لدائن متنوعة
و اسمدة كيماوية و البرافين و غير ذلك من
المواد , كما انه يحتوي على الكبريت و مركبات النيتروجين و تدخل فيه معادن و مركبات
مختلفة.
·
في منطقتنا العربية اكثر من 50% من الاحتياطي العالمي من المخزون
النفطي , يستهلك العالم في وتيرة ان استمرت فان مخزون النفط العالمي سينضب خلال
الثلاثين سنة القادمة .
·
يعطي النفط طاقة تفوق الطاقة المتحصل عليها من الفحم الحجري و
حرق النفط اقل من الفحم في تلوث البيئة من المواد الكبريتية ب 50% .
·
يتولد عن احتراق النفط غازات دفيئة ملوثة مثل المركبات
الكبريتية و النيتروجينية و ثاني اكسيد الكربون , تسبب ما يعرف بالاحتباس الحراري
.
·
يتم استخراج مكونات النفط عن طريق عملية تسمى التكرير , بمصافي
تعد خصيصا لذلك .
-
الفحم الحجري :
·
الفحم الحجري هو اكثر انواع الوقود الاحفورية تواجدا في الطبيعة
, تكثر اماكن استخراجه في اوروبا الشرقية و اسيا , يستهلك منه اكثر من خمسة
مليارات طن سنويا , اما الاحتياطيات المقدرة فقد بلغت تريليون طن . تكفي لمئتي سنة
ان استمر معدل الاستهلاك كما هو .
·
تشكل الفحم من مخلفات نباتية تعرضت لضغوط عالية عبر ملايين
السنين .
·
يستعمل الفحم في التدفئة و في انتاج الطاقة الكهربائية في دول
اوروبا و في امريكا الشمالية , باحتراقه فانه ينتج غازات ضارة بالبيئة , ثاني
اكسيد الكربون و غازات كبريتية و اكاسيد النيتروجين . مما يستدعي العمل على الحد
من تلك الانبعاثات بعمل فلاتر لتنقية الغازات . كما ان مخلفاته من الرماد ضارة
بالبيئة خصوصا مخزونات المياه الجوفية .
-
الغاز الطبيعي :
·
يتكون الغاز الطبيعي في خزانات ارضية مصاحبة للنفط تعمل كمضخات
ضاغطة للخروج النفط من حزانات تحت سطح الارض . كما ان الغاز الطبيعي يكون متواجدا
في فجوات خاصة به .
·
تكون الغاز الطبيعي كما تشير نظريات تشكل البترول و الفحم
الحجري من طمر بقايا المخلفات العضوية و تحللهاتحت ضغط و درجة حرارة مرتفعين خلال
ملايين السنين .
·
هو خليط من غازات الميثان و الايثان و البروبان و كبريتيد
الهيدروجين و غيرها من الغازات , يستخدم مباشرة دون و يمكن تكريره ( تنقيته ) من
مكونات غازية اخرى , فغاز الميثان يشكل 90% من مكوناته .
·
يدخل في العديد من الصناعات مكونا الاسمدة الكيماوية و يستعمل
في البيوت و المصانع و انتاج الطاقة الكهربائية .
-
الطاقة النووية :
·
يتم تسخين الماء من حرارة المفاعلات النووية , يوجه البخار الى
توربينات لتوليد التيار الكهربائي .
·
تتولد الحرارة من تصادم النيتورونات في ذرات اليورانيوم في
سلسلة من الانقسامات , داخل مفاعلات ذرية. بينما يتم دمج ذرات الهيدروجين , تحت
ضغط وحرارة عالية , لانتاج جزيئات الهيليوم مطلقة اشعاعات حرارية عالية جدا.
·
كان تعتبر الطاقة النووية من الطاقة النظيفة , واقل كلفة عن
غيرها من اشكال الطاقة ,لكن ما حدث من انفجارات في مفاعل تشيرنوبل( اوكرانيا )
الروسي و مفاعلات امريكا( بنسلفانيا) و
مؤخرا في اليابان , كل ذلك ادى الى الخوف من الاثار الضارة للمفاعلات الذرية , وظهرت
مشكلة و صعوبات التخلص من النفايات الذرية .
6.
الطاقة المستنفذة :
هي الطاقة التي تنتهي مصادرها بتحولها الى شكل اخر
من اشكال الطاقة و يصعب استعادة تحويلها بطرق بسيطة , فاحتراق المشتقات النفطية
على سبيل المثال, تنتج طاقة و موادا كيماوية اخرى ( ثاني اكسيد الكربون و مركبات
لمكوناته ) كلها ذات روابط كيماوية يصعب
اعادة تحليلها و تركيبها الى بترول بطرق عادية . هذه المصادر لها مخزون محدود ايا
كان حجمه, فمن المتوقع ان تستنفذ هذه الاحتياطيات في سنوات حسبما يتم من معدلات
استهلاك حالي او متوقع , ما لم يتم ايجاد طرق للحد من حجم الاستهلاك الحالي لها و
ايجاد مخزونات اضافية اخرى . هذه التخوفات من نفاذ تلك المصادر للطاقة , دفعت
بالبحث عن طرق لاستغلالها بكفاءة لانتاج كمية اكبر كمية من الطاقة من نفس الكتلة
او الحجم .بادخال تحسينات على الات الاحتراق و بادخال اضافات من مواد تعمل على
الاحتراق الكامل لها .
الطاقة المتجددة :
-
لا تزال قوى الطبيعة منذ فجر الخليقة تعمل لتزويدنا بطاقة
دائمة, باليات و بقوة تفوق ما توصل اليه الانسان من صناعات او اختراعات . فالشمس التي هي المصدر الرئيسي و المستودع
الاكبر لمعظم ما نعرفه من اشكال الطاقة , تمنح الارض في دقيقة واحدة ما يكفي حاجة
الانسان المعاصرعلى مدار عام كامل .
-
هذه الطاقة الهائلة في معظمها غير مستغلة مع ان ما يصل كرتنا
الارضية من الطاقة الشمسية الكلية هو جزء يسير , بينما تتشتت بقيتها الى الفضاء
الخارجي . فما يصل الى الارض انما هو بحجم ما تعترضه مساحتها من اشعاعات, في حين يعمل غلافها
الجوي على تفتيت الاشعة و عكس بعضها و ادخال انواع من تلك الاشعاعات دون غيرها ,
لما يحتويه الغلاف الجوي الارضي من طبقات جوية . بعض هذه الاشعاعات ضار و منها ما
هو قاتل , كما هي حال الاشعة الفوق بنفسجية المعروفة اضرارها على خلايا الجلد و
المسببة لسرطان الجلد .
-
تسخن الاسعة الشمسية الغلاف الجوي و مياه المحيطات و يعمل سطح
الارض كمرآة يمتص بعض تلك الحرارة و يعكس الباقي منها . تسخين مياه المحيطات يتولد
عنه بخار الماء و يتصاعد الى طبقات الجو , و هنالك يتكاثف ليتساقط مرة اخرى الى
سطح الارض على السهول و الهضاب و المرتفعات ,ثم بفعل الجاذبية الارضية ينحدر من
المناطق المرتفعة الى المناطق المنخفضة. هذه الحركة للمياه المتساقطة يتم
استغلالها في توجيهها الى توربينات مائية تعمل على انتاج الطاقة الكهربائية . من
تجميع المياه في سدود و من ثم استغلالها لانتاج الطاقة الكهربائية . ثم لتستقر
المياه من جديد في عودتها الى المحيطات , في تكرار مستمر لا يتوقف .
-
ان تنوع تضاريس الارض ببحارها و سهولها ووديانها و جبالها و
اختلاف حركة الارض حول محورها ليلا و نهارا و تعاقب فصول السنة من شتاء و ربيع و
صيف و خريف ثم بحركتها في اعتدال حول
محورها و دورانها حول الشمس في مدار اهليجي كلها عوامل تؤثر على توزيع درجات
الحرارة . تؤدي الى تخلخل الضغط لطبقات المجال الجوي للارض بما يحتويه من غازات (
النيتروجين و الاكسجين يمثلان اكثر من 90% من مكوناته ) تتحرك من منطقة الى اخرى ,
متسببة في هبوب نسيم عليل, ا و اعاصير و عواصف تقتلع ما في طريقها بقوة و عنف .
هذه الطاقة الهائلة للرياح ,غير متماثلة على وجه الكرة الارضية , و غير ساكنة ايضا
, لبعضها سرعات عالية و للبعض الاخر سرعات مقبولة يمكن استغلالها بوضع توربينات
هوائية تعترض طريقها لتعمل على تحريك مولدات الطاقة الكهربائية , باحجام و
ارتفاعات و اعداد تغطي حاجة المنطقة و ما يجاورها من طاقة .
-
تتدخل الشمس بطريقة مباشرة في عملية التمثيل الضوئي, التي تعتبر
مصدر الحياة للنباتات , عملية تفاعل بسيطة تجري في اكبر مصنع غذائي لدورة الحياة ,
انها بسيطة مركبة و معقدة , يتم فيها تحويل ثاني اكسيد الكربون و الماء الى مركبات
عضوية ( السكريات و غيرها) مطلقة لغاز الاكسجين,
بوجود فوتونات ضوئية مصدرها الاشعة الشمسية المباشرة او المنعكسة تسهم في تايين
تلك المدخلات و تفاعلها. ان هذا التمثيل الضوئي سببا موجدا للغطاء النباتي و للنمو
النباتي و لاستمرارها , تتحول تلك النباتات الى ثمار و اخشاب و اعشاب, تنتج منها موادا
كربوهيدراتية ( زيوتا و دهونا) و موادا غذائية اخرى, يستفيد منها الانسان و الحيوان
, لتمدهما بالطاقة اللازمة لاستمرارهم . ان الوجود النباتي , هو اصل الوقود
الاحفوري بانواعه, من تراكماته تحت ضغط و حرارة مرتفعين عبر ملايين السنين. يستعمل
الوقود الاحفوري في 90% من الطاقة المنتجة حديثا ,بعد ان كانت الاخشاب و الاعشاب
الجافة , هي المصدر الرئيسي للتدفئة و التسخين و الطهو .كما ان النباتات هي مصدر
مهم في كتلتها لانتاج الوقود الحيوي باشكاله , الغازية ( كالميثان) او السائلة (
الديزل الحيوي) او الصلبة ( الاخشاب و الفحم النباتي) . هذه المنظومة الحيوية من
اصولها النباتية , يمكن اعادة تشكيلها بالمحافظة على الثروة النباتية , بتجديدها
المستمر و المحافظة على انواعها من الاندثار , بعدم الاستغلال الجائر لها , مع
استنباط طرق علمية تعجل من نمو النباتات المنتجة للطاقة الحيوية لاستغلالها بافضل الطرق و الاستفادة من طاقاتها
باساليب اقتصادية و اقل اضرارا بالبيئة .
-
للاشعة الشمسية عدة مكونات, تبعا لطول تردداتها الموجية, يحمل
كل مكون اشعاعي طاقة من نوع مختلف , فمنها ما هو ضوئي ,كهرومغناطيسي, حراري , كوني
و غيرها من اشعاعات . بعضها يصل الى سطح الكرة الارضية, اما بعضها الاخر , فان
الغلاف الجوي يعكسه الى خارج المجال
الارضي او يشتته و يبعثره في شتى الاتجاهات . يستفاد من الاشعة الشمسية الضوئية ,
في توليد طاقة كهربائية نظيفة, بواسطة خلايا كهروضوئية, لهذه الخلايا الضوئية
خاصية اطلاق الكترونات عندما تتعرض للضوء في سيلان الكتروني , يتم تجميعه و
الاستفادة منه مباشرة او تخزينه في بطاريات كهربائية لحين الحاجة . هذه الطاقة
الكهربائية لا تحتاج الى ادوات متحركة و لا تحتاج الى وقود و عمرها الافتراضي يصل
الى 30 سنة . تعمل بكفاءة اذا تمت صيانتها بالنظافة المنتظمة التي تقتصر في معظمها
على ازالة الاتربة و المحافظة على سلامة التوصيلات . كما يستفاد من حرارة اشعة
الشمس في تجفيف المحاصيل الزراعية , و حفظ الاطعمة , و تدفئة المنازل و المنشآت
. تدور الابحاث الحالية الى استغلال حرارة
الاشعة الشمسية المركزة في تدفئة مركزية و تكييف الاجواء و صناعة الثلج ( بواسطة
مبادلات تبريد امتصاصية – غاز الامونيا) و يتم
توليد البخار بواسطة الاشعة الشمسية المركزة , لادارة توربينات بخارية متصلة مع محركات توليد التيار الكهربائي.
-
تشر بعض النظريات الى ان كرتنا الارضية , كانت قطعة من الشمس ,
انفصلت عنها كغيرها من كواكب المجموعة الشمسية , ثم حدث للكرة الارضية مجموعة من
التغيرات حتى بردت و صبح لها قشرة صلبة باردة و مجالا جويا غازيا , احتفظت به
لوجود جاذبية ارضية مركزها تلك الصهارة
المعدنية في باطن الكرة الارضية . تظهر هذه الصهارة , المكونة من معادن و صخور
ذائبة على شكل حمم بركانية و انبعاثات غازية و مياه حارة . هذه المياه الحارة , هي
ينابيع للمياه التي تكون بالقرب من صخور قريبة الى باطن الارض , بعض تلك الينابيع
تندفع على شكل بخار يمكن الاستفادة منها في التدفئة و في ادارة توربينات بخارية ,
كما انه يمكن حقن تلك الينابيع او حفر ابار عميقة
و دفع مياه اليها لتخرج مرة اخرى على شكل بخار مضغوط . كلفة مثل تلك
المشاريع القائمة على الابخرة الصناعية الجوفية رهن بعمق تلك الابار و احجام
التوربينات المقامة عليها و الطاقة المنتجة منها.
7.
الطاقة النظيفة :
-
لقد سبق التطرق للطاقة النظيفة في مقتطفات عما تم ذكره عن
الطاقة و مصادرها و انواعها في الصفحات السابقة. يحتاج موضوع الطاقة النظيفة الى
تفصيلات و بيانات لمصادرها و انواعها و تكاليفها و تحديد الفروقات فيما بينها و
اثر كل منها على الصحة و السلامة العامة للانسان و الحيوان و النباتات و مدى
تاثيرها على البيئة الحيوية و على تقلبات الطقس و المناخ و اثرها المباشر على
منسوب البحار و المياه و ذوبان الجليد في القطبين الشمالي و الجنوبي و ما تحدثه من
تغييرات على بنية و مكونات الكرة الارضية
.
-
لذلك سيتم ايجاز المتوفر حاليا من موارد للطاقة النظيفة دونما
خوض في تلك التفاصيل , لاتساعها و تشعبها و تعدد الاراء و النظريات التي تناولتها
الابحاث و الدراسات و تناقض بعضها فيما وصلت اليه من نتائج . اشهر تلك الاختلافات
, كان و لا يزال من اثر انبعاث اغازات الدفيئة على طبقة الاوزون , فهنالك من يؤكد
اضرار مواد بعينها , بينما هنالك دراسات تنفي اي اثر لتلك الانبعاثات على طبقة
الاوزون . و لكل من الطرفين ما يؤكد او ينفي صحة ما توصل اليه من نتائج . ساختصر
انواع و مصادر الطاقة النظيفة في عناوين رئيسية لاهمها و اكثرها سلامة و اقل
تلويثا للبيئة , معتمدا على المواد الداخلة في تصنيعها وعلى مكوناتها وما تحتاجه
من مواد و من ثم على مخرجاتها و تتركه من مخلفات لها اثارها على البيئة و سلامتها
.
-
ان معظم الطاقة المستخدمة حاليا , يتم تحويلها و توجيهها لان
تكون طاقة كهربائية و الى طاقة حرارية و طاقة حركية , فالطاقة الكهربائية ,عصب
الحياة المعاصرة , يعاد تحويلها الى اشكال اخرى من الطاقة بيسر و سهولة , كما يمكن
تخزينها و نقلها الى مناطق نائية و بعيدة و ربطها في شبكات عابرة القارات و
المحيطات.
-
اما الطاقة الحرارية, فانها كمنتج يتم الاستفادة منه مباشرة ,
يصعب تخزينها او نقلها دون فقدانها للكثير من طاقتها . و كذلك الحال للطاقة
الحركية التي تعتمد على غيرها في نشأتها و هي قائمة في مكان و حيز محصور باثرها و
غير ممتدة و غير قابلة للنقل نسبيا دون ان تهدر الشغل الكامن فيها عبر المسافات . فيما
يلي اهم اشكال و انواع الطاقة النظيفة , في ترتيب اقل اضرارا في البيئة :
الطاقة الكهربائية , الطاقة الكهروضوئية , الطاقة
الكهروحرارية الشمسية , طاقة الرياح , طاقة الينابيع الحارة , الوقود الحيوي, الغاز
الطبيعي , المشتقات النفطية, الوقود النووي.
8.
الطاقة واثرها على البيئة الحيوية :
-
يقصد بمفهوم البيئة الحيوية, كافة اشكال وتنوعات الكائنات الحية
و ما يلزمها من عناصر و عوامل تتفاعل معا لاستمرار تلك الاحياء و بقائها, في
منظومة مناسبة و ملائمة لممارسة انشطتها العضوية و اداء وظائفها , دونما تدخلات
خارجية طبيعية او مفروضة على تلك البيئة الطبيعية . انه لمن المؤسف ان تدخل
الانسان المباشر و غير المباشر في مكونات تلك البيئة, بفرض انظمته و قوانينه , و
ما يظن انه في صالح الطبيعة , ادى الى اكبر الاضرار فيها . ناهيكم عما يتم من
القاء للمخلفات الصناعية و ما ينبعث من وسائل النقل و المواصلات من ابخرة و غازات و تلك الامتدادات للشوارع و اختراقها للاراض
البكر و مسخ معالمها و طمس مقوماتها و الاعتداء على نقاء اجوائها .
-
لقد اقدم الانسان على خطوات
اكثر ايلاما , بان اجتث اشجارا و احرق الغابات و لعب في تضاريس الطبيعة لزراعة محاصيله , حارما الارض من رئة تمنح الكائنات اهم مكون
وجودها ( الاكسجين الذي تنتجه تلك الغابات) .
-
ثم اصبح الامر اشد ايلاما واعظم مرارة بما ينتج عن التفاعلات
النووية و مخلفاتها. انما هي اعتداءات صارخة على البيئة , ظهرت اثارها جلية واضحة
من انقراض اعداد كبيرة في كل عام من انواع من المخلوقات التي لم يعد لها وجودا
الان , الا في ذاكرة العلماء و صفحات بعض الكتب القديمة.
-
كان الانسان يحصل على الدفء و طهي طعامه من حرق الاخشاب,
ثم بعدم اكتشف الفحم الحجري و البترول
,اتسعت دائرة الاضرار بالحياة الفطرية و في تغيير شكل الارض و التاثير على مناخها
و على كافة انواع الاحياء فيها , فظهرت تشوهات في اشكال و وظائف اجهزة
الكائنات الحية بانواعها .علينا ان نسعى جاهدين للمحافظة على سلامة الحياة الفطرية
, بالحد من المخلفات باعادة تدوير ما يمكن تدويره منها, او التخلص منها بطرق
لاتؤدي الى اضرار من اي نوع كان
-
.
فالحياة كل متكامل , لم يوجد فيها كائن من الكائنات عبثا, انما هي في تناغم و
انسجام مع مكونات الوجود , لكل منها وظائف و ادوار مكملة لبعضها البعض , تعمل في
صمت خفي علينا ان لم ندركه الان فقد يفوت الاوان , ثم نجد ويلات افعال ما اقدمنا
عليه من عمل , يطيح بالانسان قبل غيره من تلك الكائنات و المكونات الطبيعية .
-
على كافة
الدول و مؤسساتها ان تعمل سوية و في تعاون مشترك مثمر , للنهوض من جديد , لاستعادة
ما تم اتلافه و ما لحق بالطبيعة من اضرار , كنا جميعا سببا لحدوثه , في صمتنا او
في عدم معرفتنا لتلك المآسي , فاننا نسهم مع اصحاب ادوات الهدم و التخريب , لنكن
حماة لامنا الارض , امنا جميعا , فهي في حاجة الى ثمرات جهودنا و اخلاصنا للحد من
تدهورها.
9.
الطاقة و الانسان :
-
منذ فجرالخليقة اكتشف الانسان النار , فاستعملها في الدفء و
الطهي و الانارة , فكانت رفيقته منذ فجر التاريخ , كان يصل على الدفء من اشعة
الشمس و من ضوئها في رؤية الاشياء من حوله و استعان بضوء القمر في سيره و اهتدى
بالنجم في خوض غمار البحار لاكتشاف ما حوله و جني صيد البحر و الاتجار مع امم اخرى
مجاورة .
-
عمد الانسان الى النار لشوي الاجر و الطين لصنع اوعية و اواني
فخارية , يحفظ فيها حصاده و مؤنته , ثم ظهر
له الخزف و الزجاج و اكتشف المعادن فزادت حاجته الى تلك الطاقة التي كان مصدرها
الحطب و الخشب و الفحم .
-
كانت طاقة النار خير معين له في التغلب على صعوبات الاشياء من
وله , فهي التي طوّعت له الحديد و النحاس و غيرهما من معادن كان يكتشفها تباعا .
ثم استعان بالزيوت النباتية و دهون الحيوانات للحصول على انارة تتقد لتضيء له ما
حوله .
-
مع الثورة الصناعية التي دخلت فيها الالة البخارية قد وسعت
الحاجة الى وقود يفي بحاجات المصانع من الطاقة الحرارية لدوران عجلتها و زيادة
انتاجها , فدخلت الالة البخارية بوقودها من الفحم الحجري و الاخشاب , الى ان ادخلت
تلك الالات البخارية في تسيير السفن البخارية و القطارات البخارية و السيارة
البخارية ثم جاء عصر النفط باكتشافات واسعة حول العالم , فحفرت الابار و استخرجت
كميات هائلة منه بعد الوصول الى الة الاحتراق الداخلي , فتعاظمت الحاجة الى الطاقة
و انتشرت الالات العاملة بالاحتراق الداخلي , الى ان اصبحت تشاهد في كل بقاع الارض
, في البر و البحر و الجو. و في كل الانشطة الانسانية و لم يعد الانسان قادرا عن
الاستغناء عنها .
-
تكاد تكون قصة سرد تاريخي لمسيرة الانسان , فالصلة وثيقة بين
الطاقة و الحضارة الانسانية . لكنها ليست كل القصة و انما هي زاوية من زوايا
العلاقة . فحرق الوقود له جوانب اخرى و زوايا معتمة , لان نواتج الحرق ليست حرارة
او طاقة و انما هنالك انبعاثات غازية اقلها ضررا ثاني اكسيد الكربون الذي يسبب
ضبابا اسودا يجلل المدن الصناعية و يؤدي الى ارتفاع واضح في درجات الحرارة , ثم
تلك الغازات الاخرى التي تبثها المداخن من مركبات و اكاسيد الكبريت و النيتروجين و
الرصاص و الزئبق.
-
كلهامواد تؤثر على الجهاز التنفسي للانسان و تسبب له امراضا
كالحساسية و الربو و تسمما في الدم و تاثيرا مباشرا على وظائف اعضاء جسمه .
-
ان الضوضاء المصاحبة للحركة الميكانيكة للالات و احتكاكها و صوت
انبعاث الغازات , عوامل تزيد من اضطرابات الانسان و تؤثر على سلامة جهازه العصبي و
الحسي. هنالك امراض تصيب الانسان عن طريق ما يتناوله من اغذية نباتية او حيوانية ,
لان التلوث البيئي يمر في دورة (حياتية) فهو يصعد الى الاجواء , ليختلط مع ابخرة
الماء و يتساقط على الارض فتمتصه النباتات ويتناوله الحيوان و الانسان .
-
تستقر تلك المواد في داخل جسد الانسان فيتركز مع مرور الايام .
فتنقص المناعة ولتظهر عوارض امراض ربما لم تكن معروفة في منطقة في المناطق . الا
انها تنتقل اليها ( ربما ) بتلك الملوثات او عن طريق الاتصال بغيره ممن لديهم تلك
الحالات .
-
كان لانفجار القنبلة الذرية التي القيت على هيروشيما وقع
الزلزال على مخترعيها لما احدثته من قتل عشراف الالاف و تشويه اكثر في بين الضحايا
و ما سببته من دمار و ما اعقبه من تلوث قضى على كافة اشكال الحياة لفترة زادت عن
الخمسين سنة . من حق الانسانية ان تنعم بالسلام و الامن و الاطمئنان , فويلات
الاسلحة الفتاكة , انما عمادها تلك الطاقة المخزونة فيها من قوة انفجارات هائلة ,
فقد ادت الحربين العالمتين الاولى و الثانية الى دمار اوروبا و قتل عشرات الملايين
.
-
ان الطاقة ليست مشروع دمار و انما هي مشروع لسلامة الانسانية و
لسلامة الحياة بتنوعاتها لراحة الانسان و
رفاهه وسعادته .
