من أين تأتي الكهرباء وما هي أهميتها.

من أين تأتي الكهرباء لدينا؟ سؤال قد يسأله الكثير من الناس، حيث لا يستطيع الإنسان الاستغناء عن الكهرباء بأي شكل من الأشكال، لذلك في المقال التالي سوف نتحدث عن من أين تأتي الكهرباء وما هي أهميتها.

من أين تأتي الكهرباء.

الكهرباء ضرورية للحياة الحديثة، ومع ذلك يعيش ما يقرب من مليار شخص دون الوصول إليها. تتطلب التحديات مثل تغير المناخ والتلوث وتدمير البيئة أن نغير طريقة توليد الكهرباء، فعلى مدار القرن الماضي، كانت مصادر الطاقة الرئيسية المستخدمة لتوليد الكهرباء هي الوقود الأحفوري والطاقة الكهرومائية، ومنذ الخمسينيات من القرن الماضي، الطاقة النووية. على الرغم من النمو القوي لمصادر الطاقة المتجددة على مدى العقود القليلة الماضية، لا يزال الوقود الأحفوري هو السائد في جميع أنحاء العالم. يستمر استخدامها لتوليد الكهرباء في الزيادة من حيث القيمة المطلقة والنسبية: في عام 2017، ولّد الوقود الأحفوري 64.5٪ من الكهرباء في جميع أنحاء العالم، مقارنة بـ 61.9٪ في عام 1990. يعد الوصول إلى الكهرباء الموثوقة أمرًا حيويًا لرفاهية الإنسان. حاليا واحد من كل سبعة أشخاص في العالم لا يحصل على الكهرباء. على هذا النحو، سيستمر الطلب على الكهرباء في الارتفاع. في الوقت نفسه، يجب أن تنخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بشكل كبير إذا أردنا التخفيف من تغير المناخ، ويجب علينا التحول إلى مصادر طاقة أنظف للحد من تلوث الهواء. سيتطلب هذا على الأرجح زيادات كبيرة في جميع مصادر الطاقة منخفضة الكربون، والتي تعد الطاقة النووية جزءًا مهمًا منها.

كيف تعمل الكهرباء.

من أجل تحقيق عالم مستدام، ستحتاج جميع قطاعات الاقتصاد إلى إزالة الكربون، بما في ذلك النقل والتدفئة والصناعة. توفر الكهرباء وسيلة لاستخدام مصادر الطاقة منخفضة الكربون، ولذا يُنظر إلى الكهرباء على نطاق واسع كأداة رئيسية لقطاعات إزالة الكربون التي تعمل تقليديًا بالوقود الأحفوري. مع نمو الاستخدامات النهائية للكهرباء، ومع انتشار فوائد الكهرباء لجميع الناس، سيزداد الطلب بشكل كبير. الفحم والغاز والنفط تحرق محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري الفحم أو الزيت لتوليد الحرارة التي تستخدم بدورها لتوليد البخار لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء. في محطات الغاز، تعمل الغازات الساخنة على تشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء، بينما تستخدم محطة التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة (CCGT) أيضًا مولد البخار لزيادة كمية الكهرباء المنتجة. في عام 2017، أنتج الوقود الأحفوري 64.5٪ من الكهرباء في جميع أنحاء العالم، وتولد هذه المحطات الكهرباء بشكل موثوق على مدى فترات طويلة من الزمن، وهي رخيصة بشكل عام. ومع ذلك، فإن حرق الوقود الكربوني ينتج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى تغير المناخ.

مخاطر الكهرباء.

تنتج هذه المصانع التي تعمل على إنتاج الكهرباء الكثير من الملوثات، مثل أكاسيد الكبريت والنيتروجين، والتي تسبب المطر الحمضي، والتي تستخدم الفحم والغاز لتوليد الكهرباء يتسبب حرق الوقود الأحفوري للطاقة في حدوث أعداد كبيرة من الوفيات بسبب تلوث الهواء. على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أنه في الصين وحدها يموت 670 ألف شخص قبل الأوان كل عام بسبب استخدام الفحم. تتطلب محطات الوقود الأحفوري كميات كبيرة جدًا من الفحم أو الزيت أو الغاز. في كثير من الحالات، تحتاج هذه الأنواع من الوقود إلى النقل لمسافات طويلة، مما قد يؤدي إلى مشكلات محتملة في الإمداد. تاريخياً، كان سعر الوقود متقلباً، ويمكن أن يرتفع بشكل حاد في أوقات النقص أو عدم الاستقرار الجيوسياسي، مما قد يؤدي إلى عدم استقرار تكاليف التوليد وارتفاع أسعار المستهلك.

أشكال أخرى لإنتاج الكهرباء.

• الطاقة الكهرومائية

تولد معظم محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة الكهرباء عن طريق تخزين المياه في خزانات شاسعة خلف السدود. تتدفق المياه من الخزانات عبر التوربينات لتوليد الكهرباء. يمكن أن تولد السدود الكهرومائية كميات كبيرة من الكهرباء منخفضة الكربون، ولكن عدد المواقع المناسبة للسدود الجديدة واسعة النطاق محدود. يمكن أيضًا إنتاج الطاقة الكهرومائية عن طريق محطات جريان النهر ولكن تم بالفعل تطوير معظم الأنهار المناسبة لذلك. سد الخوانق الثلاثة في الصين هو أكبر سد في العالم لتوليد الطاقة الكهرومائية وأكبر محطة طاقة في العالم في عام 2017، شكلت الطاقة الكهرومائية 16٪ من توليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم. كما يمكن أن يكون لإبطاء تدفق نظام النهر أسفل السد تأثير خطير على البيئة والسكان المحليين. على سبيل المثال، أثناء بناء أكبر سد لتوليد الطاقة الكهرومائية في العالم سد الخوانق الثلاثة في الصين نزح حوالي 1.3 مليون شخص.

من حيث عدد الوفيات الناجمة عن الحوادث، فإن الطاقة الكهرومائية هي أكثر مصادر الطاقة فتكًا. كان الحادث الذي أدى إلى سقوط أكبر عدد من القتلى هو انهيار سد بانكياو في مقاطعة خنان الصينية عام 1975، مما أدى إلى وفاة 171 ألف شخص بشكل مباشر وغير مباشر وفقًا للتقديرات الرسمية.

• محطات الطاقة النووية

مثل محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري، موثوقة للغاية، ويمكن أن تعمل لعدة أشهر دون انقطاع، وتوفر كميات كبيرة من الكهرباء النظيفة، بغض النظر عن الوقت من اليوم أو الطقس أو الموسم. يمكن أن تعمل معظم محطات الطاقة النووية لمدة 60 عامًا على الأقل، وهذا يساهم في جعل الكهرباء النووية أكثر تكلفة عند مقارنتها بمولدات الكهرباء الأخرى، ويمكن استخدام الوقود النووي في المفاعل لعدة سنوات، وذلك بفضل الكمية الهائلة من الطاقة الموجودة في اليورانيوم. الطاقة من كيلوغرام واحد من اليورانيوم تعادل حوالي 1 طن من الفحم. نتيجة لذلك، يتم إنشاء كمية صغيرة مماثلة من النفايات. في المتوسط، ينتج عن المفاعل الذي يوفر احتياجات الفرد من الكهرباء لمدة عام حوالي 500 جرام من النفايات يمكن وضعها داخل علبة صودا. يستخدم 5 جرامات فقط من هذه الكمية وقودًا نوويًا أي ما يعادل ورقة. هناك العديد من استراتيجيات الإدارة المتاحة للوقود المستخدم، مثل التخلص المباشر أو إعادة التدوير في المفاعلات لتوليد المزيد من الكهرباء منخفضة الكربون، وتنتج مصادر الطاقة المتجددة، مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية الصغيرة الحجم، الكهرباء بكميات منخفضة من غازات الاحتباس الحراري. الانبعاثات عبر دورة حياتها بأكملها. في عام 2017 ، أنتجت طاقة الرياح والطاقة الشمسية 4.4٪ و 1.3٪ على التوالي من الكهرباء في العالم. لا ينتجون الكهرباء بشكل متوقع أو ثابت بسبب اعتمادهم المتأصل على الطقس. يختلف توليد الكهرباء من توربينات الرياح باختلاف سرعة الرياح، وإذا كانت الرياح ضعيفة جدًا أو قوية جدًا ، فلا يتم إنتاج الكهرباء على الإطلاق. يعتمد ناتج الألواح الشمسية على قوة أشعة الشمس، والتي تعتمد على عدد من العوامل المختلفة، مثل الوقت من اليوم وكمية الغطاء السحابي (وكذلك كمية الغبار على الألواح).