منظم شحن البطاريات وأفضل أنواعه

بواسطة Norhan | نوفمبر 23, 2021 | طاقة شمسية

يتطلب كل نظام يعمل بالطاقة الشمسية تنظيمًا لمنع تلف البطارية، ولهذا السبب قمنا بتجميع قائمة بأفضل أجهزة التحكم في شحن البطاريات بالطاقة الشمسية لمجموعة متنوعة من الاستخدامات، من أصحاب المنازل المهتمين بالبيئة إلى بناة المخبأ تحت الأرض الذين يدرسون ذاتيًّا، يحتاج أي شخص يستخدم لوحة شمسية أكبر من أنظمة الهزيلة الصغيرة إلى نوع من تنظيم البطاريات، حيث تأتي أجهزة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية. 

تتطلب معظم أجهزة التحكم في شحن البطاريات الطاقة الشمسية استثمارًا مقدمًا ضخمًا، وأحيانًا يزيد عن 600 دولار، سعر وحدة التحكم، إلى جانب سعر الألواح والبطاريات، يعني أن مستخدمي النظام الشمسي قد يخافون من مجموعة واسعة من الطرز المتاحة في السوق، ولكن هناك أخبار سارة: من السهل نسبيًّا معرفة الجهد الذي ستحتاجه لخدمة نظامك الشمسي بشكل صحيح، سواء كان ذلك لعربة سكن متنقلة أو مقطورة أو حظيرة أو ورشة عمل أو منزل.

مع القليل من الرياضيات، يمكن أن يكون العثور على أفضل جهاز تحكم بالشحن بالطاقة الشمسية وشرائه أمرًا بسيطًا في الواقع، هناك بالطبع العديد من الاعتبارات المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار، مثل ميزات الأمان وسمعة الجودة ونقطة السعر.

كيفية اختيار جهاز تحكم شحن البطاريات بالطاقة الشمسية

لتحديد جهاز التحكم بشحن البطاريات  بالطاقة الشمسية، يلزمك معرفة نوع النظام الذي ستستخدمه معه؛ سواء كانت أنظمة التيار المتردد 12 أو 24 أو 48 فولت أو 110 فولت / 220 فولت، تحتاج أيضًا إلى معرفة إجمالي عدد البطاريات التي يحتوي عليها نظامك، بالإضافة إلى سعات أمبير ساعة، أخيرًا حدد ما إذا كنت لا تريد أي نوع من الثنائيات المحجوبة داخل وحدة التحكم الخاصة بك، اعتمادًا على نوع البطاريات 

يعد شراء وحدة تحكم شحن بالطاقة الشمسية عالية الجودة استثمارًا، خاصةً بالنسبة لنماذج MPPT عالية الجودة، هذا هو السبب في أنه من الأهمية بمكان النظر في حالة الاستخدام الخاصة بك قبل اتخاذ قرار بشأن جهاز التحكم في الشحن.

هناك العديد من العوامل المختلفة التي يجب إلقاء نظرة عليها، بالإضافة إلى الرياضيات الفعلية لمعرفة الأمبير / الواط / الفولت في مجموعة الطاقة الشمسية والبطاريات، سيحتاج كل مستخدم أيضًا إلى أن يأخذ في الاعتبار نوع الجهاز الذي يريد شحنه، سواء كان منزلًا كبيرًا به نظام خارج الشبكة، أو عربة سكن متنقلة مع بطاريات ذات دورة عميقة.

منظم شحن البطاريات وأفضل انواعه

ما نوع الطقس الذي ستعرضه اللوحات الخاصة بك؟

ومن المفارقات أن مجموعات الألواح الشمسية تعمل بشكل أفضل في ظل الظروف الباردة والغائمة مع أشعة الشمس الكاملة، وذلك لأن درجة الحرارة تؤثر على كفاءة الألواح الشمسية؛ ستصبح اللوحة 100 وات في درجة حرارة الغرفة لوحة 83 وات في 110 درجة.

ومع ذلك، إذا كانت الألواح الشمسية الخاصة بك تتعرض بانتظام لطقس ممطر أو بارد، فسيتم سحب تصنيفات جهد الدخل لوحدة التحكم في PWM مع انخفاض درجة الحرارة، وفي درجات حرارة عالية جدًّا، قد ينخفض ​​دخل الجهد إلى ما دون النقطة المطلوبة لشحن البطارية بالكامل.

في هذه الحالات، يعد جهاز التحكم MPPT هو الخيار الأفضل لأنه ينظم درجة الحرارة ويعوض التغيير في الجهد. في الواقع، يمكنك الحصول على 10-15٪ زيادة في الطاقة في الصيف و20-45٪ في الشتاء باستخدام أداة التحكم بالشحن MPPT، على الرغم من أن هذا قد يختلف اعتمادًا على مجموعة متنوعة من العوامل المختلفة.

توفر بعض وحدات التحكم في الطاقة الشمسية مستشعرات لدرجة حرارة البطارية مما يعزز سعة البطارية، يعد هذا خيارًا رائعًا لأولئك الذين يتطلعون إلى وضع لوحاتهم في بيئات متنوعة ذات أنماط طقس قوية.

أين سيتم وضع الألواح الشمسية بالنسبة للبطارية؟

إذا تم وضع الألواح الشمسية على مسافة معقولة من البطاريات، فستواجه فقدًا كبيرًا في الطاقة وانخفاضًا في الجهد، إلا إذا كنت تستخدم سلكًا كبيرًا، قد يكون هذا مرهقًا للغاية بالنسبة لأولئك الذين ليس لديهم مساحة أو ميزانية لاستخدام الأسلاك الكبيرة عبر مسافات كبيرة، خاصة أولئك الذين لديهم أنظمة شبكية.

ومع ذلك يمكن لوحدة التحكم بالشحن الشمسي MPPT أن تسمح لك باستخدام سلك أصغر بكثير لأنها ستحول الجهد. في هذه الحالة، يعد MPPT هو الخيار الأفضل مقارنة بوحدة التحكم في الشحن PMW.

منظم شحن البطاريات وأفضل انواعه

ما هو أفضل جهاز منظم شحن البطاريات ؟

يشير نوع وحدة التحكم شحن البطاريات بالطاقة الشمسية إلى ما إذا كان نموذج MPPT أو PMW، يتم قبول وحدات تحكم MPPT على نطاق واسع باعتبارها الأفضل من بين الأفضل، لذا فهي بطبيعتها تتصدر قائمتنا، ومع ذلك، فقد أدرجنا أيضًا في تصنيفاتنا عددًا قليلًا من وحدات التحكم في PWM نظرًا لأن الخيارات عالية الجودة تكون في بعض الأحيان أكثر ملاءمة لأولئك الذين يتطلعون إلى ابتكار أنظمة بسيطة لتشغيل الفوانيس الشمسية في حديقة أو جهاز محمول وفيما يلي بعض المعايير التي تحدد اختيار أفضل نوع منظم لشحن البطاريات.

• قوة البطارية

تقع معظم وحدات شحن البطاريات في نطاق 12-48VDC، ومع ذلك قد يحتاج البعض إلى سعة 60 فولت أو 72 فولت. المعيار الأساسي هو 12VDC، ولكن بالنسبة لأولئك الذين يشغلون أنظمة كبيرة جدًّا، مثل المركبات أو المنازل بأكملها، فإن سعة الجهد العالي ضرورية، من المهم أن تفي سعة جهد البطارية باحتياجاتك الفردية، ولكننا نضع في الاعتبار أيضًا القدرة على توسيع نطاق نظامك إذا كنت ترغب في ذلك.

• مدخلات الجهد

على الرغم من أنه قد يبدو أن لوحة 12 فولت ستكون متوافقة مع بنك بطارية 12 فولت، إلا أنها ببساطة غير صحيحة، لا تعمل معظم الألواح في الواقع بجهدها المقنن لأن الطاقة التي تولدها الشمس يمكن أن تختلف تبعًا لعوامل مختلفة، مثل مدى سطوع الشمس في ذلك اليوم.

ليس ذلك فحسب، بل قد يرغب بعض أصحاب المنازل أو أصحاب الأعمال في توصيل لوحات متعددة معًا لإنشاء نظام ربط شبكي، قد يتطلب ذلك جهد إدخال أقصى أعلى لوحدة التحكم من أجل التعويض عن الطاقة الإضافية.

أفضل أجهزة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية هي تلك التي تحتوي على جهد إدخال أقصى أعلى، بحيث يمكن للمستخدمين توسيع نطاق أنظمتهم وفقًا لاستخدامهم واهتماماتهم، سيؤدي الإدخال الأقصى الأعلى أيضًا إلى حساب أنماط الطقس المتغيرة أيضًا.

• الحد الأقصى لإخراج التيار

يعد عدد الأمبيرات التي ستقدّمها وحدة التحكم الخاصة بك إلى أجهزتك من بنك البطارية أمرًا مهمًّا؛ لأنه يحدد نوع وحجم الأجهزة التي يمكنك شحنها بالفعل باستخدام الألواح الشمسية، تلك التي تتوافق فقط مع 20-30A لها سعة أصغر من تلك المصنفة عند 80A أو أعلى، على الرغم من أن المستوى الأعلى ليس بالضرورة أفضل، إلا أنه عامل رئيسي يجب مراعاته عند تحديد النموذج الذي ترغب في شرائه.

الخلاصة :- 

تأتي معظم أجهزة التحكم في شحن البطاريات بالطاقة الشمسية مزودة بمجموعة متنوعة من الميزات الإضافية. تسمح هذه الميزات بأقصى قدر من التخصيص، مما يعني أنه يمكن للمستخدمين تصميم النظام المثالي لخدمة مجموعة الطاقة الشمسية والبطاريات الخاصة بهم، ربما تكون أهم الميزات الإضافية هي تلك المتعلقة بالسلامة، لأنها تمنع وقوع الحوادث الخطيرة وهي مشكلة حقيقية جدًّا عند العمل مع الأنظمة الكهربائية عالية الجهد.

كيف تصنع محطة طاقة شمسية ؟

بواسطة Norhan | سبتمبر 16, 2021 | طاقة شمسية

تُعدّ الطاقة الكهربائية التى تنشأ عن محطة طاقة شمسية  ضرورة حيوية لمجموعة متنوعة من التطبيقات المنزلية والتجارية والصناعية، حيث تتطلب كل من هذه التطبيقات طاقة كهربائية متوافقة مع التطبيقات، وتشمل الطرق التقليدية لتوليد الطاقة الكهربائية الطاقة المائية والحرارية والطاقة النووية، وفي هذه الأيام، أصبحت الأشكال الأخرى لتوليد الكهرباء مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح شائعة بسبب الطبيعة المتجددة للمصدر الأساسي للطاقة، وتتمثل إحدى الطرق الشائعة لتوفير الكهرباء المستمدة من الطاقة الشمسية، وفي هذا المقال سنقدم لك كافة المعلومات المتعلقة بإنشاء محطة طاقة شمسية  تجارية في مصر.

عمل محطة طاقة شمسية 

عادةً ما يشتمل عمل محطة طاقة شمسية على مجموعة من الألواح الشمسية التي تستقبل طاقة الشمس، والتي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية بالتيار المستمر عن طريق التأثير الكهروضوئي الذي تنتجه الخلايا الكهروضوئية في الألواح، ثم يتم تحويل هذه الطاقة الكهربائية إلى بطارية ليتم تخزينها هناك، وبذلك يتم تحويل طاقة التيار المستمر هذه إلى طاقة التيار المتردد عن طريق العاكس ويغذي خرج التيار المتردد للعاكس الأنابيب الرئيسية التي تستمد منها التطبيقات المختلفة الطاقة الكهربائية.

كيف تصنع محطة طاقة شمسية ؟

العوامل التي يجب مراعاتها فى محطة طاقة شمسية 

يجب التخطيط بعناية لإعداد محطة طاقة شمسية مناسبة للتطبيقات التجارية؛ وذلك لضمان الاستثمار في محطة طاقة شمسية بشكل صحيح، ومن أجل بناء محطة طاقة شمسية تجارية، يجب مراعاة العوامل التالية:

1- كمية الطاقة المنتجة

أول شيء يجب تحديده هو الحمل المطلوب لتشغيل الآلات والمعدات المختلفة في المنشأة التجارية، وهذا مهم لتحديد عدد الألواح الشمسية المطلوبة لتوليد الطاقة اللازمة في المنشأة، وللبدء يجب حساب متوسط ​​الحمل اليومي الذي يتم التعبير عنه بالواط، وبالإضافة إلى ذلك يجب تحديد نوع الطاقة المطلوبة إذا كانت تيارًا مترددًا أو تيارًا مستمرًا.

على سبيل المثال: إذا كان بإمكان الألواح الشمسية إنتاج 300 واط عند تعرضها للشمس لمدة ساعة واحدة، فإنها تنتج 2400 واط في 8 ساعات من أشعة الشمس، وهذا يعني أن هذه اللوحة الشمسية يمكنها إنتاج 2.4 كيلو واط في الساعة يوميًّا لمدة 8 ساعات كافية لتشغيل الإضاءة والأجهزة الكهربائية في منزل مصري عادي، ومع ذلك بالنسبة للتطبيقات التجارية ستكون المتطلبات أعلى، وستكون هناك حاجة إلى المزيد من اللوحات، وإذا كانت وحدة صغيرة الحجم تستهلك 240 كيلووات ساعة من الكهرباء يوميًّا، فإن محطة الطاقة الشمسية ستتطلب 100 لوحة شمسية لإنتاج الكهرباء المطلوبة يوميًّا.

إذا كانت كل لوحة مختارة بحجم 77 × 39 بوصة (حوالي 21 قدمًا مربعًا)، فإن المساحة المطلوبة لإيواء 100 لوحة ستكون 2100 قدمًا مربعة، ويمكن أن يكون هذا سطحًا أو فناءً خلفيًّا، بالإضافة إلى ذلك، إذا كان وزن كل لوحة شمسية حوالي 50 رطلًا، فهذا يعني أن السطح أو الفناء الخلفي يجب أن يدعم حوالي 2 طن من الوزن الإجمالي.

هذا مهم لأن تكلفة الألواح الشمسية تشكل 50-60٪ من التكلفة الإجمالية لمحطة الطاقة الشمسية التجارية.

2- البطارية

يمكن استخدام الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية لشحن البطاريات المتصلة بالنظام، وبطاريات الرصاص الحمضية هي البطاريات الأكثر استخدامًا، وهي متوفرة بشكل عام في 6 أو 12 فولت.

3- العاكس

تتضمن عملية محطة الطاقة الشمسية توليد طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية، وهذا يحتاج إلى تحويل إلى طاقة تيار متردد، بحيث يمكن استخدامها لتشغيل آلات مختلفة في وحدة الأعمال، ويخدم العاكس هذا الغرض، والأهم من ذلك أن الطاقة التي يتم توفيرها يجب أن تتطابق مع الجهد والتردد اللذين تتطلبهما آلات ومعدات الوحدة الصناعية.

4- شبكة

من أجل ضمان تدفق الطاقة الكهربائية المطلوبة من محطة الطاقة الشمسية، يجب ربط المكونات المختلفة من خلال الكابلات المناسبة وأنواع مختلفة من المفاتيح والصمامات وأجهزة الحماية وكابلات التأريض، يمكن تغذية الناتج من محطة الطاقة الشمسية في أنابيب وحدة الأعمال لتوفير الطاقة الكهربائية المطلوبة عند الحاجة.

كيف تصنع محطة طاقة شمسية ؟

ما هو نوع محطة طاقة شمسية  ؟ 

هناك ثلاثة أنواع من محطة طاقة شمسية التجارية، والتي يمكن تطويرها لتناسب أنواعًا معينة من المتطلبات.

النوع المتصل بالشبكة متوافق مع طاقة التيار المتردد لإمداد الشبكة، يقوم هذا النظام بتزويد الطاقة مباشرة من محطة الطاقة الشمسية خلال النهار، وإذا كان الإمداد غير كافٍ فإنه يسمح بالتزويد من الشبكة، يتيح هذا النظام أيضًا جني الإيرادات من خلال توفير الطاقة الزائدة المتولدة للشبكة من خلال صافي القياس.

النظام خارج الشبكة مستقل عن إمداد الشبكة، ويكون هذا مفيدًا عندما يكون إمداد الشبكة غير منتظم أو عندما لا يكون هناك مصدر للشبكة على الإطلاق.

النظام الهجين هو مزيج من نظام خارج الشبكة ونظام متصل بالشبكة، ويوفر هذا العديد من المزايا، مثل العمل كطاقة احتياطية وتوليد الإيرادات عند توفير الطاقة الزائدة للشبكة.

الخلاصة :- 

كما يتضح مما سبق، هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها لإنشاء محطة طاقة شمسية تجارية في مصر، تحدد هذه العوامل أيضًا تكلفة الألواح الشمسية التجارية في مصر، ومن الضروري مراعاة جميع العوامل قبل تركيب محطة للطاقة الشمسية.

معلومات خاطئة عن الطاقة الشمسية

بواسطة Norhan | سبتمبر 2, 2021 | طاقة شمسية

عندما يكتسب أي علم أو تقنية جديدة زخمًا في مجتمعنا الحديث، تميل حصة عادلة من المعلومات الخاطئة والأساطير إلى الانتشار وإثارة الشكوك في الكثير منا، الطاقة الشمسية ليست استثناء، وهناك العديد من المفاهيم الخاطئة الشائعة التي تمنع الكثير من الناس من إجراء التبديل وتركيب الألواح الشمسية في منازلهم.

الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة بديل أنظف يستخدِم الشمس لتزويد المنازل والشركات بالطاقة، ظهرت الألواح الشمسية في جميع أنحاء البلاد، حيث يسعى المزيد والمزيد من الناس إلى أن يصبحوا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ولكن لا يزال هناك العديد من الأشخاص الآخرين الذين يؤمنون بالمعرفة الخاطئة ولا يزالون يستخدمون الوقود الأحفوري.

التحول إلى الطاقة الشمسية في مصر له فوائد بيئية واقتصادية لا حصر لها، وفي هذه المقالة، نتفهم أهمية القضاء على الأساطير وتثقيف الآخرين بشكل صحيح حول الطاقة الشمسية، فيما يلي 7 مفاهيم خاطئة شائعة عن الطاقة الشمسية إلى جانب حقائقها الفعلية:

• لن تعمل الألواح الشمسية في الطقس الغائم

صحيح أن الألواح الشمسية تعمل بشكل أفضل مع أشعة الشمس العادية، لكن اليوم الملبد بالغيوم لن يقلل بشكل كبير من كمية الطاقة التي تولدها الألواح الشمسية، حيث تعمل الألواح الشمسية من خلال جمع الضوء المرئي، ولا تزال الغيوم تعكس الضوء المرئي المنبعث من الشمس، لذلك ستظل الألواح الشمسية تعمل حتى في الأيام الملبدة بالغيوم، لا يعني مجرد إخفاء الشمس خلف السحب أن منزلك سيفقد الطاقة فجأة.

• تحتاج الألواح الشمسية إلى مناخ دافئ

قد يعتقد البعض أن الألواح الشمسية لا تجمع الضوء من الشمس فقط، ولكن الدفء أيضًا، وقد يخشون أن منزلهم لا يتوافق مع الطاقة الشمسية إذا كانوا يعيشون في مناخ أكثر برودة، وعلى العكس ذلك تمامًا؛ تعمل الألواح الشمسية بشكل أفضل في البيئات الباردة.

وظيفة الألواح الشمسية هي جمع الضوء من الشمس وليس الحرارة، لذا فإن العيش في مناخ أكثر دفئًا لا يعني أن الألواح الشمسية ستعمل بشكل أفضل، طالما أن المنطقة لا تزال تتلقى الكثير من ضوء الشمس على مدار العام، فإن الطقس البارد يزيد فعليًّا من توصيل الألواح الشمسية، مما يسمح بتوليد المزيد من الكهرباء.

• الألواح الشمسية ستضر بسقف المنزل

قد يخشى الأشخاص الذين يترددون في تركيب الألواح الشمسية على أسطح منازلهم من كل العمل الذي يجب القيام به لاستيعابهم، قد يتصورون أن سقفهم سيتدمر بشكل جزئي لاستيعاب الألواح وسيتضرر الهيكل المحيط في هذه العملية، ولكن لقد تحسن تصميم الألواح الشمسية وتركيبها على مر السنين، وقد تم تصميم العديد من الألواح بطريقة سهلة التركيب وتحمي بالفعل سقفك بدلًا من إتلافه.

• لن تمنحني الألواح الشمسية عائد استثمار بالسرعة الكافية

يعد التحول إلى الطاقة الشمسية استثمارًا كبيرًا لأي شخص، وقد يشعر بعض الأشخاص بالقلق من أن التكلفة الأولية لشراء الألواح ستفوق فوائدهم المالية في المستقبل، ولكن يمكن للألواح الشمسية أن تعطي أصحاب المنازل عائدًا على الاستثمار بسرعة إلى حد ما جنبًا إلى جنب مع الفوائد الاقتصادية الأخرى.

يجب أن تدفع الألواح الشمسية عن نفسها في غضون 25 عامًا بعد التثبيت، وربما في وقت أقرب بكثير اعتمادًا على الحوافز الاقتصادية لبلدك وحجم مجموعة الألواح الشمسية الخاصة بك.

• تحتاج الألواح الشمسية إلى صيانة مستمرة

نظرًا لأن الهدف من الألواح الشمسية هو زيادة كفاءة منزلك بشكل كبير لسنوات قادمة، فقد تم تصميم الألواح لتكون متينة لتجنب مشاكل الصيانة والإصلاح المستمرة، لا يمكن أن يضر فحصها على أساس سنوي، ولكن الألواح الشمسية المثبتة بشكل صحيح لا تحتاج إلا إلى الحد الأدنى من الصيانة.

• الألواح الشمسية تشوه منظر البيت

يعد امتلاك منزل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة أمرًا رائعًا، ولكن قد يشعر بعض مالكي المنازل بالقلق من أن وجود الألواح الشمسية الضخمة غير الجذابة على أسطحهم سوف يفسد جاذبية منازلهم، على الرغم من أن مدى جودة مظهر المنزل مع الألواح الشمسية أمر متروك حقًّا لصاحب المنزل الفردي لاتخاذ القرار، يتم الآن تصميم الألواح الشمسية مع مراعاة الجماليات.

العديد من الألواح الحديثة مصقولة ورقيقة، ويمكن أن تظهر بشكل أكثر جمالًا على السقف المحيط، لمنح أصحاب المنازل مظهرًا رائعًا قدر الإمكان.

• الطاقة الشمسية باهظة الثمن

وفقًا لجمعية صناعات الطاقة الشمسية، فإن تكلفة امتلاك نظام الألواح الشمسية، بما في ذلك التركيب والسعر للكيلووات، قد انخفضت بنسبة تزيد عن 70٪ منذ عام 2009، وقد شهدت السنوات القليلة الماضية أن الطاقة الشمسية أصبحت منافسة لمصادر الطاقة التقليدية أيضًا وهو شيء ليس كذلك ممكن خلال العقود الستة أو السبعة الأولى من تكنولوجيا الطاقة الشمسية الحديثة، كما أصبح تمويل نظام الألواح الشمسية أسهل من أي وقت مضى.

تركيب الطاقة الشمسية في المنازل في مصر

على جميع دول العالم أن تكون ملتزمة بجعل كوكب الأرض أكثر خضرة ونشر الوعي حول الطاقة الشمسية، ولقد قامت الدولة المصرية – بكل فخر – بتركيب الألواح الشمسية في منطقة عديدة وفي محافظات مختلفة منذ عام 2010، وتسعى الحكومة المصرية جاهدة لرؤية عدد المنازل والشركات التي تعمل بالطاقة الشمسية تستمر في الزيادة في السنوات القادمة.

ما هي الطاقة؟ مفاهيم ومعاني عامة

بواسطة Norhan | أغسطس 26, 2021 | طاقة شمسية

تُعرَّف الطاقة بأنها قدرة النظام المادي على أداء العمل، ومع ذلك من المهم أن تضع في اعتبارك أنه لمجرد وجود الطاقة، فهذا لا يعني بالضرورة أنها متاحة للقيام بالعمل.

أشكال الطاقة

توجد الطاقة في عدة أشكال مثل الحرارة والطاقة الحركية أو الميكانيكية والضوء والطاقة الكامنة والطاقة الكهربائية.

• الحرارة: الحرارة أو الطاقة الحرارية هي الطاقة الناتجة عن حركة الذرات أو الجزيئات، يمكن اعتبارها طاقة مرتبطة بدرجة الحرارة.
• الطاقة الحركية: الطاقة الحركية هي طاقة الحركة، البندول المتأرجح لديه طاقة حركية.
• الطاقة الكامنة: هذه هي الطاقة الناتجة عن موضع الجسم، على سبيل المثال: الكرة الموضوعة على طاولة لها طاقة كامنة بالنسبة للأرض لأن الجاذبية تؤثر عليها.
• الطاقة الميكانيكية: الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للجسم.
• الضوء: الفوتونات هي شكل من أشكال الطاقة.
• الطاقة الكهربائية: هي الطاقة الناتجة عن حركة الجسيمات المشحونة، مثل البروتونات أو الإلكترونات أو الأيونات.
• الطاقة المغناطيسية: ينتج هذا النوع من الطاقة عن مجال مغناطيسي.
• الطاقة الكيميائية: يتم إطلاق أو امتصاص الطاقة الكيميائية عن طريق التفاعلات الكيميائية، يتم إنتاجه عن طريق كسر أو تكوين روابط كيميائية بين الذرات والجزيئات.
• الطاقة النووية: هذه هي الطاقة الناتجة عن التفاعلات مع البروتونات والنيوترونات في الذرة، عادةً ما يتعلق هذا بالقوة الشديدة، ومن الأمثلة على ذلك الطاقة المنبعثة من الانشطار والاندماج.

قد يكون هناك تداخل بين أشكال الطاقة، فعلى سبيل المثال: يحتوي البندول المتأرجح على طاقة حركية وطاقة كامنة وطاقة حرارية و (اعتمادًا على تركيبته) قد يحتوي على طاقة كهربائية ومغناطيسية.

ما هي الطاقة؟ مفاهيم ومعاني عامة

قانون حفظ الطاقة

وفقًا لقانون حفظ الطاقة، تظل الطاقة الإجمالية للنظام ثابتة، على الرغم من أن الطاقة قد تتحول إلى شكل آخر، فعلى سبيل المثال: قد تتصادم كرتا بلياردو، وتصبح الطاقة الناتجة صوتًا وربما قليلًا من الحرارة عند نقطة الاصطدام، عندما تكون الكرات في حالة حركة، فإنها تمتلك طاقة حركية، سواء كانوا في حالة حركة أو ثابتة، لديهم أيضًا طاقة كامنة لأنهم على طاولة فوق الأرض.

لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها، لكنها يمكن أن تغير أشكالها وترتبط أيضًا بالكتلة، وتنص نظرية تكافؤ الكتلة والطاقة على أن الجسم الساكن في إطار مرجعي لديه طاقة راحة، إذا تم توفير طاقة إضافية للجسم، فإنها في الواقع تزيد من كتلة ذلك الجسم، على سبيل المثال: إذا قمت بتسخين قطعة من الحديد، فإنك تزيد من كتلته بشكل طفيف جدًّا.

وحدات الطاقة

وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات هي الجول (J) أو نيوتن متر (N * م)، والجول هو أيضًا وحدة عمل النظام الدولي للوحدات.

أنواع الطاقة

هناك فئتان رئيسيتان للطاقة: المتجددة وغير المتجددة.

تتوفر موارد الطاقة غير المتجددة بإمدادات محدودة، عادة لأنها تستغرق وقتًا طويلًا لتجديدها، ميزة هذه الموارد غير المتجددة هي أن محطات الطاقة التي تستخدمها قادرة على إنتاج المزيد من الطاقة عند الطلب، مصادر الطاقة غير المتجددة هي:

• فحم.
• نووي.
• بترول.
• غاز طبيعي.

الموارد المتجددة، من ناحية أخرى، تجدد نفسها باستمرار، فمصادر الطاقة المتجددة الخمسة الرئيسية هي:

• الشمس.
• الرياح.
• الماء.
• الكتلة الحيوية، أو المواد العضوية من النباتات والحيوانات.
• الطاقة الحرارية الجوفية، وهي الحرارة التي تحدث بشكل طبيعي من الأرض.

بينما تتمتع موارد الطاقة المتجددة بميزة العرض غير المحدود على المدى الطويل، إلا أنها محدودة في توفرها في أي لحظة.

على سبيل المثال: تُشرق الشمس كل يوم، لكن قدرتها على توليد الطاقة تكون محدودة عندما تكون غائمة، وهناك عيب آخر وهو أن مشغلي محطات الطاقة لا يمكنهم زيادة إنتاج الطاقة المتجددة عندما يستهلك الناس المزيد من الطاقة، كما هو الحال في يوم حار عندما يقوم العديد من الأشخاص بتشغيل مكيفات الهواء في نفس الوقت.

تحاول بعض الدول مثل الولايات المتحدة حل هذه المشكلة باستخدام تخزين الطاقة، مثل البطاريات الكبيرة، لتجميع الكهرباء من مصادر متجددة عندما يكون الطلب منخفضًا لاستخدامها لاحقًا عندما يرتفع الطلب.

ما هي الطاقة؟ مفاهيم ومعاني عامة

الطاقة غير المتجددة وتغيُّر المناخ

عندما يتم حرق الفحم والغاز الطبيعي والنفط لإنتاج الطاقة، فإنها تنبعث منها غازات احتباس الحرارة، مثل ثاني أكسيد الكربون، وعملية حبس الحرارة هذه هي ما يدفع تغير المناخ، والفشل في معالجة هذه المشكلة هو ما يحفز أزمة المناخ الحالية.

الوقود الأحفوري عبارة عن مواد تحتوي على الهيدروكربونات مثل الفحم أو الغاز والتي توجد في قشرة الأرض وتشكلت في الماضي الجيولوجي من بقايا الكائنات الحية، تمثل مصادر الطاقة هذه غالبية انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العالم.

إذا استمرت الانبعاثات دون قيود، فقد ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي بما يصل إلى 2.7 درجة فهرنهايت فوق مستويات ما قبل الصناعة بحلول عام 2040، وفقًا لأحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، وهي مجموعة من العلماء الدوليين الذين تم تفويضهم من قبل الأمم المتحدة لتقديم المشورة لقادة العالم أملًا في إيجاد حل.

يقول العلماء إن هذه الزيادة في درجة الحرارة من شأنها أن تهدد الحياة على الكوكب بطرق لا تُعد ولا تُحصى، بما في ذلك النقص الحاد في المياه، المزيد من تلوث الهواء، ارتفاع مستوى سطح البحر وفقدان الموائل، موجات حرارية ذوبان الصفائح الجليدية في غرب أنتاركتيكا وغرينلاند، وتدمير الشعاب المرجانية في العالم.

على مدار الـ 150 عامًا الماضية، كان البشر مسؤولين عن الغالبية العظمى من زيادة هذه الغازات في الغلاف الجوي، كما أن حرق الوقود الأحفوري من خلال أنشطة مثل قيادة السيارة هو أكبر مصدر لهذه الانبعاثات.

هناك مجموعة من العلماء من جامعة ستانفورد قاموا بتطوير خطة قابلة للتجديد بنسبة 100٪ لكل دولة على حدة والذين يصرون على أن تكون شبكة الطاقة بين البلدان مدعومة فقط بالموارد المتجددة.

غالبًا ما يفعل صانعو السياسات الذين يستثمرون في الطاقة المتجددة ذلك بهدف توليد الطاقة دون انبعاث هذه الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

الطاقة النووية

يناقش الخبراء ما إذا كان ينبغي اعتبار الطاقة النووية موردًا متجددًا أم غير متجدد للطاقة.

تعتبر الطاقة النووية طاقة نظيفة؛ لأنها لا تسبب أي تلوث للهواء أو تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون، ولكنها تولد الطاقة من خلال الانشطار النووي، وهي عملية تفكك الذرات، لهذا السبب يجادل مؤيدو الطاقة النووية بأنه ينبغي اعتبارها قابلة للتجديد.

يعتقد أولئك الذين يؤيدون المزيد من الطاقة النووية أنه حتى مع الاستثمار في طاقة الرياح والطاقة الشمسية والموارد المتجددة الأخرى، فإن الطاقة النووية ضرورية، لأنه بدونها لا يمكننا تقليل الانبعاثات بسرعة كافية لدرء أسوأ آثار تغير المناخ.

يقول منتقدو هذا النهج إن كلًا من تعدين وتكرير اليورانيوم وبناء محطات الطاقة النووية يتطلبان طاقة مكثفة، والجوانب السلبية الأخرى للطاقة النووية هي الكمية المحدودة من رواسب اليورانيوم على الكوكب وإنتاج النفايات الضارة من المفاعلات النووية.

لهذه الأسباب، تعتبر إدارة معلومات الطاقة الأمريكية أن الطاقة النووية مصدر طاقة غير متجدد.