يمكننا رؤية تحوّلات الطاقة في حياتنا اليومية بكثرة في المنزل وخارجه، فلولاها لما استطعنا تشغيل الأجهزة الّتي نستخدمها في حياتنا ولما استطعنا تشغيل المصانع والشركات وغيرها. تحوّل الطاقة يعني ببساطة تحويل طاقة معيّنة إلى طاقة أخرى نحتاجها، كتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية أو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية، وغيرها الكثير من أنواع التحوّلات. وفي المولّدات الكهربائية، هناك أيضًا أنواع مختلفة من التحوّلات تحدث لتعطينا الكهرباء في النهاية، ولهذا هي مثال مهمّ لفهم تحوّلات الطاقة.
في هذا المقال، سنشرح أكثر عن تحوّلات الطاقة الّتي تحدث في المولّدات الكهربائية، وكيف تحدث هذه التحوّلات وأنواع المولّدات الكهربائية من التقليدي إلى الحديث.
ما هو المولّد الكهربائي وكيف يعمل؟
المولّد الكهربائي هو عبارة عن جهاز يتمّ فيه تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ويتمّ ذلك من خلال اتّصاله بمحرّك يعمل بالوقود، سواء الديزل أو البنزين، لتوليد الكهرباء، أو اتّصاله بتوربينات ضخمة بالنّسبة للمولّدات الكبيرة. فاحتراق الوقود يولّد طاقة ميكانيكية داخل المولّد الكهربائي من خلال الجزء الدوّار الّذي يدور حول الجزء الساكن، وهذا الدوران يولّد التيّار الكهربائي الّذي يقوم بتشغيل الأجهزة الكهربائية.
هناك عدّة أنواع من التحوّلات على حسب نوع المحرّك ونوع الوقود، لكنّ مبدأ العمل لا يتغيّر، فدائمًا هناك تحوّل من طاقة حرارية أو ميكانيكية إلى طاقة ميكانيكية تقوم بتدوير أجزاء المولّد لتوليد التيّار الكهربائي. لذلك يكون الهدف دومًا عند استخدام مصدر طاقة هو جعل ذلك المصدر قادرًا على توليد طاقة ميكانيكية للحصول على الكهرباء في النهاية.
أنواع الطاقة التي يمكن تحويلها في المولّدات
هناك أنواع عديدة من تحوّلات الطاقة الّتي تحدث في المولّدات الكهربائية، وكما شرحنا سابقا، تكون النتيجة دائمًا نفسها، أي الحصول على طاقة ميكانيكية لتوليد التيّار الكهربائي. وإذا ما أردنا تصنيف أنواع الطاقة الّتي يتمّ تحويلها في المولّدات وشرحها، فيمكن جمعها في الأصناف التالية.
الطاقة الميكانيكية
الطاقة الميكانيكية، وتُسمّى الطاقة الحركية أيضًا، هي أكثر أنواع الطاقة تواجدًا في المولّدات الكهربائية. فالطاقة الميكانيكية هي ما تقوم بتدوير المحرّك لتوليد التيّار الكهربائي، سواء كان المحرّك صغيرًا أو عبارة عن توربين كبير. تنتج هذه الطاقة من احتراق الوقود أو الريح أو البخار أو الماء، حيث تستطيع هذه المصادر كلّها تدوير المحرّك، وهو ما يعني إنتاج طاقة ميكانيكية لتوليد الكهرباء.
الطاقة الحرارية
الطاقة الحرارية تنتج عن مصادر متنوّعة في المولّد الكهربائي، فاحتراق الوقود ينتج طاقة حرارية تتحوّل لاحقًا إلى طاقة ميكانيكية بفضل الضغط الّذي تولّده تلك الحرارة. أشعّة الشمس المركّزة أيضًا تقوم بتسخين سائل ما من أجل تدوير المحرّك، ويحصل نفس الشيء في المفاعل النووي حيث ينتج عن انشطار اليورانيوم حرارة عالية تقوم بتبخير الماء لتدوير التوربين.
الطاقة الكيميائية
الطاقة الكيميائية موجودة دائمًا حينما يكون هناك وقود، فاحتراق البنزين أو الديزل هو تفاعل كيميائي بين الوقود والأكسجين، ويتولّد عن ذلك التفاعل حرارة تقوم بتحريك مكابس المحرّك أو تسخين الماء للحصول على البخار لتدوير التوربين، وهو ما يعطينا الطاقة الميكانيكية الّتي تقوم بتدوير المولّد الكهربائي للحصول على الكهرباء.
هناك نوع آخر من الطاقة الكيميائية يحدث في البطاريات، حيث تخزّن هذه البطاريات طاقة كيميائية ثمّ تحوّلها إلى كهرباء. ورغم أنّ البطاريات ليست نوعًا من المولّدات إلّا أنّها جهاز يُستخدم لتوليد الكهرباء من خلال تحويل الطاقة. هناك أيضا ما يُعرف باسم خلايا الوقود، حيث يتمّ التفاعل الكيميائي بين الهيدروجين والأكسجين لتوليد الكهرباء، وهي أيضًا ليست نوعًا تقليديًا من المحرّكات.
الطاقة النووية
الطاقة النووية توجد في محطّات الطاقة النووية، إذ ينتج عن انشطار اليورانيوم طاقة نووية، وينتج عن هذه الطاقة طاقة حرارية يتمّ من خلالها تسخين الماء وتبخيره لتدوير التوربينات، وبهذا تتحوّل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية ثمّ إلى طاقة ميكانيكية، وهذه الأخيرة تؤدّي إلى توليد الكهرباء بنفس مبدأ تحوّلات الطاقة الّتي تحدث في المولّدات الكهربائية.
أهمّية هذه التحوّلات في حياتنا اليومية
نحن نرى تحوّلات الطاقة في حياتنا اليومية بشكل متواصل، ولولاها لما استطعنا إنجاز الكثير من أعمالنا اليومية. ففي المنزل نرى تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة أخرى حرارية أو ميكانيكية أو ضوئية أو غيرها بشكل متكرّر. فتشغيل الأضواء والثلّاجة والتلفاز والفرن والغسّالة والحاسوب وغيرها، هي كلّها عبارة عن تحوّل للطاقة، ولولا هذا التحوّل لما استطعنا تشغيل تلك الأجهزة.
أمّا في خارج المنزل، فالسيّارات تستخدم الوقود للحصول على طاقة ميكانيكية، والأجهزة الطبّية تعتمد على تحوّل الطاقة لتعمل، كما تعتمد المصانع أيضًا على تحوّل الطاقة الكهربائية أو الطاقة الميكانيكية الناتجة عن الوقود لتشغيل الآلات الّتي تحتاجها.
ولأنّ هناك الكثير من مصادر الطاقة حولنا، فمن المهمّ التعلّم عنها وعن مميّزاتها وعيوبها لاختيار المصدر المناسب. فاختيار مصدر الطاقة يعتمد على توفّرها وتكلفتها وفعاليتها وآثارها على البيئة واستمراريتها.
فإذا ما توفّرت لنا الكهرباء في المنزل من شبكة الكهرباء، فربّما يكون استخدامها أكثر أمنًا من المولّد الكهربائي. أمّا في حالة انقطاع الكهرباء أو خلال السفر، فسنكون مضطرّين للاعتماد على المولّد الكهربائي. وإذا ما توفّرت لنا بطاريات تُشحن بأشعّة الشمس، فستكون خيارًا أفضل وأقلّ تكليفًا من مولّد الكهرباء، كما ستكون أفضل للبيئة بسبب انبعاثات الكربون الناتجة عن احتراق الوقود. وطبعا في بلد تكون فيه الشمس متوفّرة، تكون البطارية الّتي تُشحن بالألواح الشمسية أفضل خيار من مولّد الوقود، على عكس غياب الشمس في بلد بارد أو في يوم غائم، حيث يكون الشحن عبر الألواح الشمسية أبطأ.
حلول حديثة لتحويل الطاقة: BLUETTI كمثال
كما شرحنا سابقا، تعتمد المولّدات الكهربائية عادة على الوقود لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، وكانت هذه الأنواع من المولّدات شائعة الاستخدام لوقت طويل. لكن مع ظهور حلول جديدة مثل بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن ذات الكفاءة العالية، لم يعد الحصول على الطاقة الكهربائية يحتاج للوقود، فقد تمّ تطوير محطّات الطاقة المحمولة الّتي لا تقوم فقط بمدّنا بالكهرباء دون وقود، بل ويمكنها استخدام الطاقة الشمسية وتحويلها إلى كهرباء.
تُعتبر محطّات الطاقة المحمولة من BLUETTI من المحطّات المشهورة الّتي تقوم بتزويد الأجهزة الكهربائية بالطاقة دون الحاجة للوقود. يمكن شحن هذه المحطّات باستخدام القابس، كما يمكن شحنها عن طريق الألواح الشمسية، وهي محطّات آمنة وصديقة للبيئة لا تطلق أيّ انبعاثات مثل مولّدات الوقود. تُعتبر محطّات الطاقة المحمولة مفيدة للاستخدام كاحتياط في المنزل عند انقطاع الكهرباء، أو خلال الرحلات والتخييم، كما يمكنها تشغيل المنازل أو المساجد أو الاستراحات الّتي تقع في مناطق نائية بعيدة عن شبكة الكهرباء.
يمكن لمحطّات الطاقة المحمولة مثل BLUETTI AC180 بقدرة 1800 واط وBLUETTI AC70 بقدرة 1000 واط شحن الهواتف والحواسيب وتشغيل الثلاجة وآلة تحضير القهوة والخلّاط والفرن الكهربائي والتلفاز وغيرها من الأجهزة الكهربائية بنجاح، بما في ذلك تلك الّتي تستهلك الكهرباء. ولضمان عدم نفاذ المحطّة، يمكنك دومًا شحنها من الشمس خلال النهار، حيث تستغرق من ساعتين إلى ثلاث ساعات ليتمّ شحنها، ثمّ يتمّ تحويل تلك الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عن طريق بطارية الليثيوم في المحطّة.
الخاتمة – اختر مصدر الطاقة الأنسب لك
في الختام، يمكننا القول بأنّ فهم تحوّلات الطاقة الّتي تحدث في المولّدات الكهربائية مفيد لمساعدتنا على اختيار الطاقة الأنسب لنا على حسب الاستخدام وحسب الظروف المحيطة. فأحيانًا يكون ضروريًا استخدام المولّد الكهربائي المُعتمد على الوقود حينما يكون هناك انقطاع في شبكة الكهرباء أو خلال السفر في جوّ غائم لا يساعد على استخدام الشمس، بينما يكون الاعتماد على محطّة طاقة محمولة من BLUETTI يتمّ شحنها عبر الشمس أفضل وأقلّ تكلفة حينما تكون الشمس مشرقة طوال اليوم.
وأيّا كان اختيارك، من المهمّ دومًا أن تختار مصدر طاقة يوفّر لك الأمن والاستمرارية والكفاءة والتكلفة الأقلّ، وسيكون جيّدًا أيضا أن تفكّر في الحفاظ على البيئة من التلوّث كلّما كان ذلك ممكنًا.
الأسئلة الشائعة
ما معنى تحوّل الطاقة؟
تحوّل الطاقة يعني الحصول على طاقة مختلفة من مصدر طاقة معيّن، كما يحصل عند احتراق الوقود للحصول على طاقة ميكانيكية، ثمّ تتحوّل تلك الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء.
ما هي أنواع تحوّلات الطاقة الّتي تحدث في المولّدات الكهربائية؟
نجد في المولّدات الّتي تنتج الكهرباء طاقة ميكانيكية وطاقة حرارية وطاقة كيميائية وطاقة نووية، ويتغيّر ذلك على حسب مصدر الطاقة ونوع النظام المستخدم لتوليد الكهرباء.
