تعريف الطاقة

الطّاقة

تُعرَّف الطّاقة (بالإنجليزيّة: Energy) بأنّها القُدرة التي تملكها المادّة لإعطاء قوىً قادرة على إنجاز عمل مُعيّن، كما أنّها المَقدرة التي يمتلكها نظامٌ ما لإنتاج الفاعليّة أو النّشاط الخارجيّ، وهي الكيان المُجرّد الذي لا يُعرَف إلا من خلال تحوّلاته. وتُعرّف بأنّها كمية فيزيائيّة يتم التّعبير عنها بوحدة الجول في النّظام العالميّ للوحدات.^[١]

أشكال الطّاقة

من المُمكن تصنيف أشكال الطّاقة كما يأتي:^{[٢][١][٣][٤]}

• الطّاقة الميكانيكيّة: (بالإنجليزيّة: Mechanical Energy)، وتُصنَّف إلى:
  • طاقة الوضع: وهي الطّاقة التي يختزنها الجسم عند موضع مُعيّن، ومثال على ذلك الأجسام المُرتفعة عن الأرض، والغاز المَضغوط، والزّنبرك، والتّجاذب المغناطيسيّ بين الاجسام الحديديّة.
  • الطّاقة الحركيّة: وهي الطّاقة التي يكتسبها الجسم نتيجة انتقاله من موضع إلى آخر، ويُطلَق على هذا النّوع من الطّاقة مُصطلح الشّغل (بالإنجليزيّة: Work)، وهي الطّاقة التي يبذلها الجسم عند تحريك جسم ما بمقدار مُعيّن من القوّة من موقع الى موقع آخر.
• الطّاقة الكهربائية: (بالإنجليزيّة: Electrical Energy)، وتُصنَّف الطاقة الكهربائيّة إلى:
  • طاقة كهربائيّة مُختَزنة، ومن الامثلة على هذا النّوع الكهرباء الكهروسكونيّة عند تراكم الشّحنات الكهربائيّة على سطح مُواسع الكهربائيّ.
  • طاقة كهربائيّة انتقاليّة: مثل نشوء تيّار كهربائيّ نتيجة مرور الإلكترونات خلال موصل.
• الطاقة الحرارية: (بالإنجليزيّة: Thermal Energy)، وتحمل مُصطلح آخر أكثر شيوعاً وهو الحرارة (بالإنجليزية: Heat)، وهي انتقال الحرارة من الجسم ذي الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي الحرارة الأقل، وتُصنّف أنواع انتقال الحرارة بين الأجسام إلى ثلاثة أنواع، وهي:
  • التّوصيل الحراريّ: (بالإنجليزيّة: Heat Conduction)، وهي انتقال الحرارة بين الأجسام المُتلامسة. يعتمد التّوصيل الحراريّ على عدّة عوامل، منها نوع المادّة، واختلاف درجات الحرارة بين الجسمين المُراد توصيل الحرارة بينهما، ومساحة المقطع العرضيّ للجسم؛ فكُلّما زادت المساحة زادت كميّة الطّاقة الحراريّة المُنتقلة من الجسم إلى الجسم الآخر، وطول الجسم؛ فكلّما زاد طول الجسم قلّت كميّة الحرارة المُوصَلة اليه؛ أي يحتاج وقتاً أكبرَ لانتقال مِقدار الحرارة المطلوب إليه، والوقت الزمنيّ؛ حيث يزداد مِقدار انتقال الحرارة بين جسمين بزيادة الوقت الذي يتعرّض له هذا الجسم للحرارة.
  • انتقال الحرارة بالحمل: (بالإنجليزيّة: Heat Convection)، وهو عبارة عن انتقال الحرارة الموجودة في مائع مُعيّن إلى مادة أُخرى مُجاورة له. هناك نوعان من الحمل الحراريّ: وهو الحمل الطبيعيّ (بالإنجليزيّة: Natural Convection)، والحمل القسريّ (بالإنجليزيّة: Forced Convection).
  • انتقال الحرارة بالإشعاع: (بالإنجليزيّة:Thermal radiation)، وهو انتقال الحرارة بين الأجسام دون الحاجة إلى وسط بينهما، وقد يندرج هذا النّوع تحت مُسمّى الطّاقة الإشعاعيّة (بالإنجليزيّة: Radiant Energy).
• الطّاقة الكيميائيّة: (بالإنجليزيّة: Chemical Energy)، وهي الطّاقة النّاشئة من تفاعل كيميائيّ مُعيّن، وتكون مُخزّنةً بين روابط وجزيئات المادة، حيث تُصنَّف التّفاعلات الكيميائيّة حسب التغيّر في كميّة الحرارة إلى التّفاعل الكيميائيّ الطّارد للحرارة (بالإنجليزيّة: Exothermic reaction)، والتّفاعل الكيميائيّ الماصّ للحرارة (بالإنجليزيّة: Endothermic reaction).
• الطّاقة النوويّة: (بالإنجليزيّة: Nuclear Energy)، وهي الطّاقة النّاتجة من تَكسُّر الرّوابط بين مُكوّنات نواة الذرّة.

مصادر الطّاقة

تُصنّف مصادر الطّاقة إلى نوعين، وهما:^[١][٥][٦]

مصادر الطّاقة غير المُتجدّدة

(بالإنجليزيّة: Non-Renewable Energy resources)، وهي الطّاقة المُعرّضة للنّضوب نتيجة الاستهلاك البشريّ لها، وتتمثّل هذه المصادر في نوعين:

• الوقود الأحفوريّ: وهو المُتمثّل بالفحم الطبيعيّ، والنّفط، والغاز الطبيعيّ. يختزن هذا النّوع من الوقود طاقةً كيميائيّةً يُستفاد منها عند حرقه، ويُعتَبر والوقود الأحفوريّ مصدرَ الطّاقة الرّئيس؛ حيث يُسهم بما يُقارب 78.3% من الطّاقة المُستخدَمة اليوم.
• اليورانيوم: وهو مصدر الطّاقة النوويّة، يتواجد في الغرانيت، والصّخور الرمليّة.

إيجابيّات وسلبيّات الطّاقة غير المُتجدّدة

تتمثل إيجابيات هذا النّوع من مصادر الطّاقة بسهولة الاستخدام، وقلّة تكاليف إنتاج الطّاقة من هذه المصادر، بالإضافة إلى إمكانيّة استخدام كميّة صغيرة من هذه الأنواع لإنتاج كميّة طاقة كبيرة، مثل استخدام اليورانيوم بهدف إنتاج الطّاقة النوويّة.^[٥][٧]
أمّا سلبيّات استخدام مصادر الطّاقة غير المُتجدّدة فهي إمكانية نضوب هذه المصادر، والتغيُّر السّريع المُتزايد في أسعار البيع لهذه المصادر بسبب نضوبها مع الوقت، والتسبّب في تلوّث البيئة، والتّغيير في التنوّع الحيويّ البيئيّ، بالإضافة إلى أنّها تُعدّ سبباً رئيساً في التغيُّر المناخيّ وظاهرة الاحتباس الحراري، ونتيجةً لهذه السلبيّات فإنّ البحث الحثيث لتوفير وتطوير مصادرَ أُخرى للطّاقة أصبح مَطلباً رئيساً.^[٥][٧]

مصادر الطّاقة المُتجدّدة

(بالإنجليزيّة: Renewable Energy resources)، وهي الطّاقة التي تُؤخَذ من مصادرَ طبيعيّةٍ لا تنضب، وقد شكّلت ما يُقارب 19.1% من إجماليّ استهلاك الطّاقة في العام 2013م، وتشمل مَصادر الطّاقة المُتجدّدة ما يأتي:^[٦][٨]

• الطّاقة الشمسيّة: (بالإنجليزيّة: Solar energy)، يُستفاد منها عبر التّسخين المُباشر في عمليّات تسخين المياه والتّدفئة والطّهي، كما يُمكن تحويلها مُباشرةً إلى طاقة كهربائيّة بوساطة الخلايا الشمسيّة، حيث أسهمت هذه الخلايا بتزويد العالم بمِقدار إجماليّ بلغ 406 جيجاواط تقريباً حتّى نهاية عام 2014م.
• طاقة الرّياح: (بالإنجليزيّة: Wind energy)، وهي الطّاقة النّاجمة عن حركة الرّياح، حيث يتم تحويل الطّاقة الحركيّة إلى طاقة كهربائيّة باستخدام المُولّدات، وقد أسهمت هذه الطّاقة بإمداد دول العالم المُستخدِمة لهذا النّوع من الطّاقة بما يُقارِب 20% من حاجتهم للكهرباء.
• الطّاقة الحراريّة الجوفيّة: (بالإنجليزيّة: Geothermal energy)، حيث يُستَفاد من ارتفاع درجة الحرارة في جوف الأرض وفي الينابيع الحارّة في أغراض التّدفئة والتّسخين. يتميّز هذا النّوع من الطّاقة بأنّه صديق البيئة وغير مُلوِّث، بالإضافة إلى قلّة التّكاليف بالمُقارنة مع استخراج الوقود الأحفوريّ واستخدامه، إلا أنّ وجودها بالقرب من الأماكن المُعرَّضة للزلّازل والبراكين يجعل استخدامها والاستفادة منها أمراً صعباً.
• طاقة الكتلة الحيويّة: (بالإنجليزيّة: Biomass energy)، وهي الطّاقة النّاتجة من تحويل مُخلَّفات المواد العضويّة إلى طاقة، مثل إنتاج غاز المِيثان النّاتج من المُخلّفات العضويّة.
• طاقة المُحيطات: (بالإنجليزيّة: Ocean energy)، حيث تتمّ الاستفادة من مَساقط المياه والسّدود وحركة المدّ والجزر، حيث تُقام مَحطّات توليد الكهرباء عند السّدود والشلّالات ومناطق المدّ العاليّ لاستغلال قوّة الدّفع الميكانيكيّة في تشغيل التّوربينات.

إيجابيّات وسلبيّات الطّاقة المُتجدّدة

تتمثّل إيجابيّات هذا النّوع من مصادر الطّاقة بأنّها مصادر مُتجدّدة لا نهاية لها، كما أنّها مصادر صديقة للبيئة لا تُنتِج أيّ نوع من الغازات السامّة، بالإضافة إلى أنّها مُتاحة وغير مَحدودة بأماكن مُحدّدة.^[٩]
أمّا سلبيّات مصادر الطّاقة المُتجدّدة، فهي كلفة التّركيب العالية، ومشاكل تخزين الطّاقة النّاتجة عنها، بالإضافة إلى تأثّر كميّة الطّاقة النّاتجة عنها بالطّقس.^[٩]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} Yasar Demirel (2012), Energy, London: Springer, Page 27. Edited.
2. ↑ The New Mexico Solar Energy Association Staff, “What are the different forms of energy?”، The New Mexico Solar Energy Association, Retrieved 2016-12-14. Edited.
3. ↑ Study.com Staff, “Forms of Energy: Thermal, Radiant, Chemical, Electric & Nuclear Energy”، Study, Retrieved 2016-12-14. Edited.
4. ↑ Boundless Staff (2016-5-26), “Exothermic and Endothermic Processes “، Boundless, Retrieved 2016-12-14. Edited.
5. ^ ^{أ ب ت} Conserve Energy Future Staff, “What are Non-Renewable Sources of Energy?”، Conserve Energy Future, Retrieved 2016-12-14. Edited.
6. ^ ^{أ ب} RENEWABLE ENERGY POLICY NETWORK FOR THE 21st CENTURY (2015), RENEWABLES 2015 GLOBAL STATUS REPORT, France: UNEP, Page 27. Edited.
7. ^ ^{أ ب} Horizon Discovery Zone Staff, “NON RENEWABLE ENERGY”، Horizon Discovery Zone , Retrieved 2016-12-14. Edited.
8. ↑ Rinkesh , “What are Alternative Energy Sources?”، Conserve Energy Future, Retrieved 2016-12-14. Edited.
9. ^ ^{أ ب} Friederike Adra (2014), Renewable Energy – An Eco-Friendly Alternative? , Ghana: Friedrich Ebert Stiftung, Page 6. Edited.