بحث عن مصادر الطاقة في الكرة الأرضية

الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل وهي ضرورية لعمليات الحياة، ويعد مورد الطاقة أي شيء يمكن أن ينتج حرارة أو يحافظ على الطاقة أو ينقل الأشياء أو ينتج الكهرباء.

يُطلق على المادة التي تخزن الطاقة اسم الوقود، وقد ازداد استهلاك الطاقة البشرية بشكل متواصل عبر تاريخ البشرية، فكانت للبشر الأوائل احتياجات متواضعة من الطاقة، وكانت معظمها متعلقة بالطعام ووقود الحرائق للطبخ والتدفئة.

في المجتمع الحالي، يتناول البشر ما يصل إلى 110 مرات طاقة الفرد في المقارنة مع البشر الأوائل. ومعظم الطاقة التي نستخدمها اليوم تأتي من الوقود الأحفوري (الطاقة الشمسية المخزنة). ومع ذلك، يعاني الوقود الأحفوري من عيب عدم قابليته للتجديد على المدى الزمني للبشر، ويسبب آثارا ضارة أخرى محتملة على البيئة.

مصادر الطاقة

هناك 5 مصادر أساسية للطاقة:

الاندماج النووي في الشمس (الطاقة الشمسية)
– الجاذبية الناتجة عن الأرض والقمر.
– تفاعلات الانشطار النووي.
– الطاقة في باطن الأرض.
– الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية.

الطاقة الشمسية

تصل الطاقة الشمسية من الشمس عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي، ويمكن استخدامها مباشرة لتوليد الحرارة، أو تحويلها إلى كهرباء للاستخدامات الأخرى. إنها مصدر لا ينضب تقريباً، وهي متجددة وغير ملوثة إلى حد كبير.

الجاذبية التي تولدها الأرض والقمر

سحب الجاذبية للقمر على الأرض يؤدي إلى حدوث المد والجزر، ويمكن استغلال تدفق المد والجزر لتوليد الطاقة باستخدام التوربينات، وهذا أيضا مصدر طاقة شبه لا محدود وغير ملوث بشكل كبير.

يمكن الجمع بين الطاقة الشمسية والجاذبية لتوفير مصادر أخرى للطاقة، حيث يسخن الإشعاع الشمسي الهواء ويبخر الماء، ويتسبب الهواء البارد الناجم عن الجاذبية في تكثيف بخار الماء. ومن ثم، يجذب الماء المكثف إلى الأسفل، حيث يتدفق إلى الأرض.

– إن دوران الغلاف الجوي بواسطة العملية هو ما نسميه الريح ، و يمكن استخراج الطاقة من الرياح باستخدام طواحين الهواء ، المياه التي تتدفق إلى أسفل قد يكون نتيجة الجاذبية يمكن تسخيرها للحصول على الطاقة لقيادة التوربينات وتوليد الكهرباء ، وهذا ما يسمى الطاقة الكهرومائية ، معظم مصادر الطاقة هذه قابلة للتجديد ، ولكن محليًا فقط ، وغير ملوثة عمومًا.

تفاعلات الانشطار النووي

يتم تصنيع اليورانيوم المشع في قضبان وقود ويولد كميات كبيرة من الحرارة نتيجة للتحلل الإشعاعي. يتم استخدام هذه الحرارة لتحويل الماء إلى بخار، ويمكن استخدام البخار في تشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء. على الرغم من اعتبار الطاقة النووية طريقة رخيصة ونظيفة وآمنة لتوليد الطاقة، فقد أصبحت تحت بعض الاستياء، بسبب التكاليف العالية لضمان نظافة وسلامة محطات الطاقة النووية، ومشكلة التخلص من النفايات المشعة التي تعد غير آمنة، بالإضافة إلى الأسئلة المطروحة حول سلامة المنشآت التي تعمل بالطاقة النووية تحت إشراف الإنسان.

الطاقة في باطن الأرض

تتحلل العناصر المشعة بفعل الحرارة خلال تاريخ الأرض، وتتسبب هذه الحرارة في زيادة درجة حرارة الأرض عندما تتعمق، وهي مسؤولة عن ذوبان صخور الوشاح لتشكيل الصهارة، ويمكن للصهارة حمل الحرارة إلى الأعلى في القشرة، وتحمل المياه الجوفية المتدفقة بالقرب من البراكين الحارة الحرارة مرة أخرى نحو السطح. إذا تم استغلال هذه المياه الساخنة، فإنها يمكن استخدامها مباشرة لتدفئة المنازل، أو إذا تم احتجازها على عمق كبير تحت الضغط، فإنها يمكن أن تتحول إلى بخار وتدير التوربينات لتوليد الكهرباء.

الطاقة المخزنة في السندات الكيميائية

تعمل الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية على دفع التفاعلات الكيميائية، وعند حدوث التفاعلات يتم إطلاق هذه الطاقة أو امتصاصها، وإذا تم امتصاصها فإنها تخزن في الروابط الكيميائية للاستفادة منها في وقت لاحق، وإذا تم إطلاقها فإنه يمكن أن ينتج طاقة حرارية مفيدة، مثل الكهرباء والضوء.

– خلايا الوقود الهيدروجينية هي مثال واحد: يحدث تفاعل كيميائي يتمثل في تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين في حمام بالكهرباء لإنتاج H2O والكهرباء والحرارة. ويعتبر هذا التفاعل غير ملوث، ومع ذلك يوجد بعض المشاكل المتعلقة بتخزين وتوزيعغاز الهيدروجين المضغوط بأمان وإنتاجه بكفاءة.

الكتلة الحيوية للطاقة هي مثال آخر على تفاعل كيميائي يشمل حرق المنتجات العضوية مثل الخشب، وتنتج هذه المواد العضوية عن طريق التمثيل الضوئي، وهي عملية كيميائية تستمد الطاقة من الشمس وتخزن تلك الطاقة حتى يتم حرق المادة.

يتم تخزين الطاقة الحيوية داخل الأرض والتي تشمل النفط والغاز الطبيعي والزيت الصخري ورمال القطران والفحم، وتعتبر هذه المصادر من الوقود الأحفوري الذي يستخرجه الإنسان ويحرقه لإطلاق الطاقة.