التصنيفات
العلوم الكهربائية

طرق توليد الطاقة الكهربائية


Generation of Electrical Energy
إن عملية توليد أو إنتاج الطاقة الكهربائية هي في الحقيقة عملية تحويل الطاقة من شكل الى آخر حسب مصادر الطاقة المتوفرة في مراكز الطلب على الطاقة الكهربائية وحسب الكميات المطلوبة لهذه الطاقة ، الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد وكذلك أنواع الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره كلها تؤثر في تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها .
أنواع محطات التوليد :
نذكر هنا أنواع محطات التوليد المستعملة على صعيد عالمي ونركز على الأنواع المستعملة في بلادنا :
محطات التوليد البخارية .
محطات التوليد النووية .
محطات التوليد المائية .
محطات التوليد من المد والجزر
محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي (ديزل – غازية)
محطات التوليد بواسطة الرياح.
محطات التوليد بالطاقة الشمسية.
1-محطات التوليد البخارية
تعتبر محطات التوليد البخارية محولا للطاقة (Energy Converter)
وتستعمل هذه المحطات أنواع مختلفة من الوقود حسب الأنواع المتوفرة مثل الفحم الحجري أو البترول السائل أو الغاز الطبيعي أو الصناعي .
تمتاز المحطات البخارية بكبر حجمها ورخص تكاليفها بالنسبة لإمكاناتها الضخمة كما تمتاز بإمكانية استعمالها لتحلية المياه المالحة ، الأمر الذي يجعلها ثنائية الإنتاج خاصة في البلاد التي تقل فيها مصادر المياه العذبة .
اختيار مواقع المحطات البخارية Site Selection of Steam Power Station
تتحكم في اختيار المواقع المناسبة لمحطات التوليد الحرارية عدة عوامل مؤثرة نذكر منها
ما يلي :
القرب من مصادر الوقود وسهولة نقله إلى هذه المواقع وتوفر وسائل النقل الاقتصادية.
القرب من مصادر مياه التبريد لأن المكثف يحتاج إلى كميات كبير من مياه التبريد . لذلك تبنى هذه المحطات عادة على شواطئ البحار أو بالقرب من مجاري الأنهار.
القرب من مراكز استهلاك الطاقة الكهربائية لتوفير تكاليف إنشاء خطوط النقل . مراكز الاستهلاك هي عادة المدن والمناطق السكنية والمجمعات التجارية والصناعية
وتعتمد محطات التوليد البخارية على استعمال نوع الوقود المتوفر وحرقه في أفران خاصة لتحويل الطاقة الكيميائية في الوقود الى طاقة حرارية في اللهب الناتج من عملية الاحتراق ثم استعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل خاصة (BOILERS) وتحويلها الى بخار في درجة حرارة وضغط معين ثم تسليط هذا البخار على عنفات أو توربينات بخارية صممت لهذه الغاية فيقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة الحرارية الى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . يربط محور المولد الكهربائي ربطا مباشرا مع محور التوربينات البخارية فيدور محور المولد الكهربائي (AL TERNATOR) بنفس السرعة وباستغلال خاصة المغناطيسية الدوارة (ROTOR) من المولد والجزء الثابت (STATOR) منه تتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية اللازمة . والرسم التمثيلي رقم يبين مسلسل تحويل الطاقة من أول حرق الوقود حتى إنتاج الطاقة الكهربائية
لا يوجد فوارق أساسية بين محطات التوليد البخارية التي تستعمل أنواع الوقود المختلفة إلا من حيث طرق نقل وتخزين وتداول وحرق الوقود . وقد كان استعمال الفحم الحجري شائعا في أواخر القرن الماضي وأوائل هذا القرن ، إلا أن اكتشاف واستخراج البترول ومنتوجاته احدث تغييرا جذريا في محطات التوليد الحرارية حيث اصبح يستعمل بنسبة تسعين بالمئة لسهولة نقله وتخزينه وحرقة إن كان بصورة وقود سائل أو غازي .
مكونات محطات التوليد البخارية :
تتألف محطات التوليد البخارية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية :
أ ) الفرن : Furnace
وهو عبارة عن وعاء كبير لحرق الوقود . ويختلف شكل ونوع هذا الوعاء وفقا لنوع الوقود المستعمل ويلحق به وسائل تخزين ونقل وتداول الوقود ورمي المخلفات الصلبة
ب ) المرجل : Boiler
وهو وعاء كبير يحتوي على مياه نقية تسخن بواسطة حرق الوقود لتتحول هذه المياه
الى بخار . وفي كثير من الأحيان يكون الفرن والمرجل في حيز واحد تحقيقا للاتصال
المباشر بين الوقود المحترق والماء المراد تسخينه .د
وتختلف أنواع المراجل حسب حجم المحطة وكمية البخار المنتج في وحدة الزمن .
ج ) العنفة الحرارية أو التوربين Turbine
وهي عبارة عن عنفة من الصلب لها محور ويوصل به جسم على شكل أسطواني مثبت به لوحات مقعرة يصطدم فيها البخار فيعمل على دورانها ويدور المحور بسرعة عالية جدا حوالي 3000 دورة بالدقيقة وتختلف العنفات في الحجم والتصميم والشكل باختلاف حجم البخار وسرعته وضغطه ودرجة حرارته ، أي باختلاف حجم محطة التوليد .
د ) المولد الكهربائي : Generator
هو عبارة عن مولد كهربائي مؤلف من عض دوار مربوط مباشرة مع محور التوربين وعضو ثابت .ويلف العضوين بالأسلاك النحاسية المعزولة لتنقل الحقل المغناطيسي الدوار وتحوله إلى تيار كهربائي على أطراف العضو الثابت . ويختلف شكل هذا المولد باختلاف حجم المحطة .
هـ ) المكثف: Condenser
وهو عبارة عن وعاء كبير من الصلب يدخل اليه من الأعلى البخار الآتي من التوربين بعد أن يكون قد قام بتدويرها وفقد الكثير من ضغطه ودرجة حرارته ، كما يدخل في هذا المكثف من أسفل تيار من مياه التبريد داخل أنابيب حلزونية تعمل على تحويل البخار الضعيف إلى مياه حيث تعود هذه المياه إلى المراجل مرة أخرى بواسطة مضخات خاصة .
و) المدخنة : Chimney
وهي عبارة عن مدخنة من الآجر الحراري ( Brick) أسطوانية الشكل مرتفعة جدا تعمل على طرد مخلفات الاحتراق الغازية إلى الجو على ارتفاع شاهق للإسراع في طرد غازات الاحتراق والتقليل من تلوث البيئة المحيطة بالمحطة .
ز) الآلات والمعدات المساعدة : Auxiliaries
وهي عبارة عن عدد كبير من المضخات والمحركات الميكانيكية والكهربائية ومنظمات السرعة ومعدات تحميص البخار التي تساعد على إتمام العمل في محطات التوليد .
2-محطات التوليد النووية : Nuclear Power Station
محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية لأنها تعمل بنفس المبدأ وهو توليدالبخار بالحرارة وبالتالي يعمل البخار على تدوير التوربينات التي بدورها تدور الجزء الدوار من المولد الكهربائي وتتولد الطاقة الكهربائية على أطراف الجزء الثابت من هذا المولد .
والفرق في محطات التوليد النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد هنا مفاعل ذري تتولد في الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذي ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا.
تحتوي محطة التوليد النووية على الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية .
أن أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميغاواط . .
ومحطات التوليد النووية غير مستعملة في البلاد العربية حتى الآن . ولكن محطات التوليد الحرارية البخارية مستعملة بصورة كثيفة على البحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط والخليج العربي في توليد الكهرباء ولتحلية المياه المالحة .
3-محطات التوليد المائية : Hydraulic Power Stations
حيث توجد المياه في أماكن مرتفعة كالبحيرات ومجاري الأنهار يمكن التفكير بتوليد الطاقة ، خاصة إذا كانت طبيعة الأرض التي تهطل فيها الأمطار أو تجري فيها الأنهار جبلية ومرتفعة. ففي هذه الحالات يمكن توليد الكهرباء من مساقط المياه . أما إذا كانت مجاري الأنهار ذات انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النهر لتخزين المياه . تنشاء محطات التوليد عادة بالقرب من هذه السدود كما هو الحال في مجرى نهر النيل. وقد بني السد العالي وبنيت معه محطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 1800 ميغاواط . وعلى نهر الفرات في شمال سوريا بني سد ومحطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 800 ميغاواط ، انظر الشكل رقم (6-6) .
إذا كان مجرى النهر منحدرا انحدار كبيرا فيمكن عمل تحويرة في مجرى النهر باتجاه أحد الوديان المجاورة وعمل شلال اصطناعي . هذا بالإضافة إلى الشلالات الطبيعية التي تستخدم مباشرة لتوليد الكهرباء كما هو حاصل في شلالات نياغرا بين كندا والولايات المتحدة . وبصورة عامة أن أية كمية من المياه موجودة على ارتفاع معين تحتوي على طاقة كامنة في موقعها . فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع ادنى تحولت الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية . وإذا سلطت كمية المياه على توربينة مائية دارت بسرعة كبيرة وتكونت على محور التوربينة طاقة ميكانيكية . وإذا ربطت التوربينة مع محور المولد الكهربائي تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية .
مكونات محطة التوليد المائية : Components of Hydro-Electric Station
تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.
مساقط المياه (المجرى المائل) Penstock
وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة .
تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب المائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن

وفي الاخير اتمنى ان يعجبكم الموضوع و الاستفادة منه


التصنيفات
علــوم وتقنيــات Sciences Technique

السيارات الكهربائية

السيارة الكهربائية
هي السيارة التي تعمل باستخدام الطاقة الكهربائية وهنالك العديد من التطبيقات لتصميمها وأحد هذه التطبيقات يتم باستبدال المحرك الاصلي للسيارة ووضع محرك كهربائي مكانة وهي أسهل الطرق للتحول من البترولللكهرباء مع المحافظه علي المكونات الأخرى للسيارة ويتم تزويد المحرك بالطاقة اللازمة عن طريق بطاريات تخزين التيارالكربائي. وتختلف السيارة الكهربائية عن المركبة الكهربائية بأنها سيارات خاصة للأشخاص،
أما العربة أو المركبة ألكهربائية فهي للاستخدام الصناعي أو نقل الأشخاص في إطار النقل العام.

وتعتمد تصميمات السيارة الكهربائية على محرك يعمل بالكهرباء ،ونظام تحكم كهربائي، وبطارية قوية يمكن إعادة شحنها مع المحافظة على خفض وزنها وجعل سعرها في متناول المشتري. وتعتبر السيارة الكهربائية أنسب من سيارات محرك الاحتراق الداخلي من ناحية المحافظة على البيئة حيث لا ينتج عنها مخلفات ضارة بالبيئة.

ويكاد ينحصر التطور الحالي (2009) بالنسبة للسيارات الكهربائية على سيارات صغيرة قصيرة المدى، حيث تحتاج إلى بطاريات ثقيلة ومرتفعةالثمن، إذ تحتاج بطاريتها قدرة نحو 6000 مركم من نوع ليثيوم-أيون التي تستخدم في الهاتف المحمول. وتحاول مصانع إنتاج السيارات ابتكار بطاريات جديدة للسيارات يكون ثمن البطارية وحدها أقل من 20.000 دولار. علاوة على ذلك نجد أن مدى تلك السيارات التجريبية لا زال تحت 200 كيلومتر. ولكن العمل يسير بنشاط في عدد كبير من مصانع السيارات المرموقة وبتشجيع ودعم مالي من الحكومات في العالم لتطوير البطاريات التي تعمل على أساس بطارية الليثيوم Li-Tec. من تلك البطاريات ما نجح خلال الاختبار في إعادة شحنها 3000 دورة، أي أن البطارية صالحة للعمل -من حيث المبدأ – لمسافة كلية مقدارها 300.000 كيلومتر. والصعوبة الحالية هي صعوبة زيادة مدي السيارة فوق 200 كيلومتر بشحنة واحدة للبطارية، وخفض زمن إعادة الشحن، إذ يستغرق شحن البطارية حاليا نحو 8 ساعات، لا تتحرك خلالها السيارة.

تطور السيارة الكهربائية

بينما سار تطور سيارة الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين أو الديزل على قدم وساق خلال القرن الماضي تخلف تطور السيارة الكهربائية. وقد غير ذلك اختراع الترانزيستور خلال الأربعينيات من القرن العشرين، حيث بدأت إحدي الشركات عام 1947 في إنتاج أول سيارة تعمل بالطاقة الكهربائية، وباستخدام الترانزيستور استطاعت إنتاج سيارة سميت هيني كيلوات Henney Kilowatt.
ورغم نجاح عمل تلك السيارة الكهربائية، فقد اتضح ان سعرها عاليا بالمقارنة بسعر السيارات التقليدية، وانتهي إنتاجها عام 1961 لعدم الإقبال عليها. وبعد فترة، في 3 يوليو 1971 استحوزت عربة تعمل بالكهرباء على اسم أول سيارة كهربائية يقودها الإنسان على سطح القمر. فقد كانت سيارة القمر Lunarrover من ضمن البعثة الفضائية إلى القمر مع أبولو 15. وقد أنتجت شركة بوينج هذه السيارة ليستعملها رواد الفضاء على القمر.وكانت مزودة بأربعة محركات تعمل بالتيار المستمر ومتصل كل منها بعجلة من العجلات الأربع للسيارة، وزوجا من بطاريات فضة-زنكوهيدروكسيد البوتاسيوم، يبلغ جهد كل منها الكهربائي 36 فولت.

اهتمام بالسيارة الكهربائية في التسعينيات

بعد غياب عن السوق وحدوث ازمة البترول العالمية 1973 ،بدأ الاهتمام ثانيا بالسيارة الكهربائية ليس فقط من أجل خفض الاعتماد على البترول المستورد من دول الشرق الأوسط، بل أيضا من وجهة ضرورة المحافظةعلى البيئة. وأصدرت كاليفورنيا قوانين لاجبار شركات السيارات على إنتاج سيارات ملائمة للبيئة بحيث تشكل 10 % من مجموع السيارات في تلك الولاية حتي عام 2022. إلا أن السيارات الكهربائية لمنتجة كانت مرتفعة السعر، فكان ثمنها ضعف أو ثلاثة أضعاف ثمن السيارات المعتادة ولم تنجح السيارة الكهربائية على استجلاب المشتري مما عمل على نبذ صناع السيارات لصناعةالسيارات الكهربائية، والالتفات فقط إلى تطوير محركات البنزين لتقليل العادم.

التطور بعد عام 2000

صنعت بعض السيارات الاختبارية بعد عام 2000 واستطاعت السير بسرعات تبلغ 210 كيلومتر/ساعة، وأخرى تستطيع السير مسافة 400 كيلومتر. ولكنها تجريبية ولا يقبل الناس على شراؤها كثيرا نظرا لارتفاع أسعارها وثقل بطاريتها. كما أن إعادة شحن مركم تلك السيارة يستغرق 8 ساعات وهذا وقت طويل.

وقد بدأت بعض شركات السيارات العالمية في إنتاج سيارة كهربائية متطورة بعد عام 2022 وعرضها للبيع إلا أن بطاريتها لا زالت ثقيلة مرتفعة السعر. ويمكن القول أن قدرة بطارية السيارة الكهربائية من نوع ليثيوم -أيون تعادل نحو 6.000 بطارية من النوع الذي يستخدم في المحمول، لهذا فالبطارية نفسها مرتفعة الثمن. وتعتني كثير من الحكومات في الولايات المتحدة الأمريكيةواليابانوألمانيا بتشجيع شركاتها الوطنية للسيارات على تطوير مراكم للسيارة الكهربائية بقصد خفض أسعارها. وتدعم الحكومات مصانع السيارات والمعاهد العلمية بمليارات الدولارات لتشجيعها على تكثيف الجهود في هذا السبيل.

تدعم الولايات المتحدة الأمريكية شركات صناعة السيارات الأمريكية بنحو 2 مليار دولار لتحسين مراكم السيارات.

تدعم حكومة ألمانيا شركات السيارات الألمانية بنحو 5 ملياراتيورو لتحسين مراكم السيارات، وإنتاج سيارات أكثر ملاءمة للبيئة وخفض كمية العادم الضارة. وغرض برنامج التطوير الموضوع عام 2022 أن تتطور صناعة السيارات الكهربائية في ألمانيا وأن تنتشر تلك السيارات في ألمانيا بحجم مليون سيارة من هذا النوع حتي عام 2022.

والصين لها مشروع كبير في هذا المضمار. فالصين وقد فاتتها صناعة السيارات المعتادة لمدة تبلغ نحو قرن من الزمان بالمقارنة بالعالم الغربي واليابان، إلا أنها تعمل الآن على اختصار هذا الوقت والدخول مباشرة في مجال إنتاج السيارة الكهربائية وتطوير البطاريات الكهربائية التي يمكن إعادة شحنها. وقد توصلت بالفعل إلى ذلك في مجال مراكم المحمول التي تعمل بالليثيوم أيون، وتبذل الجهد أيضا في مجال البطارية الكهربائية الكفيئة المنخفضة السعر.
وستبدأ الصين ابتداءا من عام2010 في إنتاج سيارة كهربائية للاستعمال الشخصي بالاشتراك مع إحدي شركات السيارات الأمريكية وعرضها في السوق الأمريكي. وتعمل الصين على الأخذ بالتكنولوجيا المتطورة وتطويعها للاستخدام داخل البلاد. وتتميز الصين بانخفاض أجور اليد العاملة، وقدرتها على المنافسة في السوق العالمي كبيرة. يضاف إلى ذلك السوق الداخلي الكبير، فالصينيون ويبلغ عددهم 1.300 مليون نسمة يحتاجون إلى مئات الملايين من السيارات، ومئات الملايين من الصينيين تطمع في الحصول على سيارة حيث يرتفع المستوى المعيشي في الصين ارتفاعا سنويا كبيرا ،وأصبح شراء سيارة في متناول نسبة كبيرة من الشعب. وتحاول الصين أن تكون رائدة في مجال السيارة الكهربائية لبيعها في الداخل أيضا من أجل خفض استهلاك منتجات النفط، وتخفيض اعتمادها على استيراد النفط من الخارج، وكذلك تخفيض وطأة التطور الصناعي السريع على ما يسببه من كميات ضخمة من النفايات تطرد إلى الجو، وتؤثر على البيئة تأثيرا ضارا.

تطور عام 2022

بدأت اليابان منذ العشرة سنوات بالاهتمام بإنتاج سيارات الهجين، وهي سيارات تستخدم بطاريات إلى مسافة نحو 200 كيلومتر، وبعد فراغ البطارية تعمل بالبنزين.

تعتمد الصين على تسيير السيارات الكهربائية بواسطة بطارية ليثيوم أيون، حيث اكتسبت خبرة كبيرة في صناعة ذلك النوع من البطاريات، وتأمل دخول السوق العالمية معتمدة على رخص الأيدي العاملة فيها وعلى الأخص في صناعة البطاريات المرتفعو الثمن.

اتخذت معظم شركات السيارات الأوروبية طريق تطوير خلايا الوقود التي تعمل بغاز الهيدروجين، وترجع السبب في ذلك إلى أن بطاريات الليثيوم أيون والمراكم عموما تحتاج لمدة 8 ساعات لاعادة شحن البطارية بالإضافة إلى الثمن العالي لتلك البطاريات وارتفاع وزنها. وقد بينت الاختبارات الأولية على سيارات كهربائية أوروبية تسير بخلايا الوقود أن شحن العربة بالعيدروجين لا يستغرق إلا 3 دقائق تكفي لشحن 4 كيلوجرام من الهيدروجين في السيارة تمكنها من السير مسافة 400 كيلومتر. لذك سيتأخر تقديم السيارات الأوروبية في الأسواق بعض الوقت من أجل تظوير خلية لوقود من جهة وانشاء شبكة البنية التحتية لتعميم توزيع وقود الهيدروجين. ومع ذلك فلم تترك الشركات الاوروبية والأمريكية مضمار بطاريات الليثيوم أيون تماما وإنما يشترك الكثير منهم مع الصين ودول شرق أسيا في تطويرها لكي لا يفوتها التطور في هذا المضمار.

من 2022 حتي 2022

طبقا لما اصفحت عنه الشركات العالمية لصناعة السيارات، فمن المتوقع إنتاج نحو 3و1 مليون سيارة كهربائية حتي عام 2022. وتكون موزعة كالآتي طبقا لمجلة أي دي أي سي :

56 % منها رينو- نيسان
19 % جي إم
8 % ميتسوبيشي
3 % دايملر
9 % منتجين آخرين.
في السوق عام 2022 و 2022 : تسلا رودستر وميتسوبيشي i-MiEV
وتأتي 2022 : شيفروليه فولت، وستروين C-Zero، فيسكر كارما، نيسان ليف، بيجو أيون وبريوس 111.
عام 2022 : أوبل أمبيرا ، ورينو تويستي ورينو بلوينس و رينو كانجو.
عام 2022 : أودي ورينو زوي و سمارت إي دي وتيوتا EV-11.
عام 2022 : فولكس واجن e-up.
عام 2022 : مرسيدس E-Cell.
عام 2022 : مرسيدس f-Cell و BMW MegacityVehicle.

وأضيف للموضوع أيضا

السيارات الكهربائية ومشكلة تلوث البيئةبالبطاريات التالفة

شهدت السنوات الماضية زيادة ملحوظة في أعداد السيارات العاملة على الكهرباء أو الهجينة التي تستخدم نظام الاحتراق الداخلي التقليدي ونظاما رديفا كهربائيا.

وقد أثبتت تلك السيارات نجاحها وقدرتها على خفض انبعاثات الغازات الضارة بالبيئة والمتسببة بظاهرة الاحتباس الحراري، كما أثبتت قدرتها على التوفير المالي لأصحاب تلك المركبات.

لكن مع تزايد أعداد تلك المركبات ظهرت للوجود مشكلة تراكم بطاريات تلك السيارات التالفة، فمن المعلوم أن بطارية السيارة الكهربائية يستلزم تغيرها في حدود عشر سنوات تقريبا، مما يخلق مشكلة بيئية معقدة تضاف إلى قائمة المشاكل البيئية التي تواجهها البشرية حاليا.

إن إعادة تدوير بطاريات تلك المركبات، يعد حلا ناجحا في الوقت الراهن، لكن المشكلة هي في عدم وجود مصانع متخصصة في هذا المجال، مما يستدعي جمعها وتصديرها إلى الدول التي تمتلك مثل تلك التقنيات كاليابان وكوريا الجنوبية وغيرهما من الدول التي لجأت منذ سنوات إلى إعادة تدوير بطاريات أجهزة الهواتف النقالة التالفة وبطاريات أجهزة الحاسوب النقال وغيرها من الأجهزة الحديثة.

قد يكون تصدير تلك البطاريات حل مقبول حاليا، لكن في المستقبل القريب ستكون كل دولة بحاجة إلى مصانع خاصة لإعادة تدوير مثل تلك النفايات الصناعية والتي ستتسبب في حدوث مشكلات بيئة معقدة في حال طرحها دون معالجة في الطبيعة.

يذكر هنا البطاريات التقليدية تحتوي على مقادير كبيرة من بعض المعادن السامة الخطيرة كالرصاص، والكادميوم، أما البطاريات الحديثة فهي مكونة أساسا من الليثيوم بالإضافة إلى بعض المركبات والعناصر الكيميائية التي تلحق بكافة عناصر الطبيعة أخطارا بيئة تمتد لسنوات طويلة.

واضيف أيضا لإغناء الموضوع

السيارات الكهربائية تهيمن على الصناعة في السنوات المقبلة
الخميس, 25 مارس 2022الساعة 08:31
د ب أ

تعد شركات تصنيع السيارات الكبرى نفسها لعصر جديد من السيارات الكهربائية، باستثمار أموال ضخمة في تكنولوجيا جديدة تقف على حافة انفراجة سوقية، ويتوقع أن تهيمن على الصناعة في السنوات المقبلة.

وتوقعت مجموعة «باين» الاستشارية أن كل سيارة ثانية مباعة في العقد المقبل ستكون مزودة بتكنولوجيا كهربائية، حيث ستعمل 10 بالمئة من جميع السيارات الجديدة بمحركات كهربائية بشكل كامل.

ويمكن رؤية بعض السيارات، سواء المزودة بمحرك كهربائي إضافي كمساعد لمحرك احتراق داخلي تقليدي أو المصنعة بشكل كامل لتعمل بالطاقة الكهربائية النظيفة التي لاتخلف أي انبعاثات، في معرض «جنيف للسيارات» الذي يقام الشهر الجاري.

وتطلق شركة تصنيع السيارات الفرنسية «بيجو» في أكتوبر المقبل سيارتها الكهربائية «آي-إن» التي تماثل تقريباً سيارة «ميتسوبيشي» اليابانية «آي مي في». وتلحق بها شركة «نيسان» بإطلاق سيارتها «ليف»، بينما تعتزم «مرسيدس» إطلاق إنتاج صغير من فئة «إيه-كلاس» تعمل بتكنولوجيا كهربائية.

وتطلق شركة «جنرال موتورز» الأمريكية سيارتها « تشيفي فولت»، بينما تطلق شركة «أوبل» الأوروبية سيارتها «أمبيرا» العام المقبل بإنتاج مقرر يبلغ 60 ألف سيارة.

وأعلنت مجموعة «دايملر» مؤخراً، والتي تعمل على خطط لإنتاج تجاري لنسخة كهربائية من سيارتها «سمارت»، عن تعاونها مع شركة إنتاج البطاريات والسيارات الصينية «بي واي دي» في تطوير سيارة كهربائية مخصصة أساساً للسوق الصينية.

وتعمل شركة «بي أم دبليو» على مشروع «سيارة المدن الكبيرة»، وهو عبارة عن سيارات صغيرة مزودة بألواح هيكل خفيفة الوزن ومحركات كهربائية. وتعتزم الشركة إنتاج هذه السيارات في مصنع مدينة ليبزيج الألمانية اعتباراً من العام 2022.

وشركة «فولكسفاغن»، وهى أكبر شركات تصنيع السيارات في أوروبا، هي آخر الوافدين لمجال التكنولوجيا الكهربائية، حيث أهدرت الوقت بتركيز جل طاقتها على محركات الاحتراق الداخلي منخفضة الاستهلاك للوقود.

بيد أن مارتن فينتركورن، الرئيس التنفيذي لـ«فولكسفاغن»، تحدى منافسيه في جنيف من خلال الإعلان عن «نرغب في صناعة السيارة الكهربائية التي يمكن أن يشتريها أي شخص».

وتتاح النسخة الكهربائية من سيارة «فولكسفاجن جولف» التي تطلق في العام المقبل لزبائن مختارين، ويشهد العام 2022 إطلاق سيارة المدن الكهربائية «آب» و«إي جولف» و«إي جيتا».

من ناحية أخرى، تركز عملاق السيارات اليابانية «تويوتا» على تكنولوجيا «الهجين» التي تجمع بين محرك احتراق داخلي ومحركات كهربائية.

وترى «تويوتا» أن «الهجين» هو بديل وليس سيارة انتقالية للسيارة الكهربائية النظيفة، وتشير إلى ارتفاع تكلفة بطاريات «الليثيوم» باعتبارها العائق الأكبر أمام حدوث طفرة في سوق السيارات الكهربائية.

ويمكن أن تتكلف السيارات الكهربائية زيادة بنسبة تبلغ 50 بالمئة عن تكلفة سيارة مماثلة تعمل بمحرك بنزين تقليدي. ومع هذا، ذكرت منظمة «باين» الاستشارية أن الطلب في أوروبا وحدها على السيارات الكهربائية هو 100 ألف سيارة ويتزايد بصورة سنوية.

ويتواجد من يفضلون اقتناء السيارة الكهربائية في مراكز المدن، حيث يسافر معظم الركاب مسافات تقل عن 30 كيلومتراً يومياً بالسيارة.

ويمكن أن تعمل المحفزات الضريبية على السيارات الكهربائية والإنتاج التجاري على المدى الطويل على خفض تكلفة البطاريات بمقدار النصف.

بيد أن جون سيرل، رئيس شركة إنتاج البطاريات الفرنسية «سافت»، وصف في مقابلة أجريت معه مؤخراً المحادثات بشأن إعانات حكومية فرنسية بأنها «محبطة».

وقال إنه في حال رغبت في منافسة تكنولوجيا راسخة مثل محرك الاحتراق الداخلي فستحتاج إلى المساعدة.

كما أرفق بعد الصور مع التعليق لزيادة الفائدة

وزيادة على الموضوع هذه الإضافة نقلا عن صحيفة الحياة

Sunday, 11 April 2022 19:51

توسع إنتاج السيارة الكهربائية أخيراً، وإن في سرعة محدودة وبطيئة. ويعود الفضل في الاهتمام في هذا النوع من السيارات المخاوف المتزايدة من تلوث البيئة، وارتفاع أسعار المنتجات البترولية بسبب زيادة الحكومات الضرائب على البنزين والديزل، إذ تُعتبر هذه الضرائب أحياناً مصدراً مهماً للموازنة من الصعب الاستغناء عنه في سهولة أو حتى خفض قيمة الضرائب.
تتنافس الشركات العالمية في تصنيع أنواع مختلفة من السيارات الكهربائية، تساعدها في ذلك الحوافز المالية والإعفاءات الضريبية، ما خفض سعرها تدريجاً، بحيث أصبح منافساً لأسعار السيارات التقليدية (ذات محرك الاحتراق الداخلي).
وتتراوح أسعار السيارات الكهربائية بين 25 ألف دولار و30 ألفاً، مقارنة بما
يزيد عن 40 ألف دولار قبل فترة وجيزة. ولم يكن ممكناً خفض سعر السيارة الكهربائية من دون معونات حكومية وإعفاءات ضريبية لاستخدام السيارة الكهربائية.
طرحت شركة «ميتسوبيتشي»، مثلاً، سيارة كهربائية تحتوي على أربعة مقاعد ويبلغ سعرها نحو 30500 دولار، وذلك بعد أن قدمت لها الحكومة اليابانية حوافز مالية. وتطرح شركة «نيسان» سيارة كهربائية في نهاية العام بسعر 32 ألف دولار. وهي أيضاً استلمت حوافز مالية من الحكومة اليابانية، ما خفض من السعر الأصلي البـالغ نـحو 40500 دولار. ويتـضح أن سـعر هذه السـيارة سيبلغ نحو 25 ألف دولار في الولايات المتحدة، بسـبب الإعـفاءات الضريبية على السـيارات الكهـربائية فـي السوق الأميركية.
وفي الصين، باشرت شركة صناعة السيارات الصينية الحكومية بيع سيارتها الكهربائية بنحو 25 ألف دولار. أما في الولايات المتحدة، فتخطط شركة «فورد» لتسويق سيارتها الكهربائية أواخر عام 2022. وأعلنت شركة «ستروين» في فرنسا دخولها هذا المجال، وأنها ستطرح سيارتها الكهربائية قريباً. وأخذت شركة «سيمنز» الألمانية تروج لأول سيارة كهربائية لها.
ويأتي الاستخدام التدريجي للسيارة الكهربائية، مع تشريع قانون جديد في الولايات المتحدة يشجع على ترشيد استخدام الوقود، بحيث تسير السيارة الصغيرة نحو 39 ميلاً لكل غالون والحافلات والشاحنات نحو 30 ميلاً لكل غالون، وذلك ابتداء من عام 2022. من جانبها، تعتبر وكالة حماية البيئة الأميركية السيارات الكهربائية خالية من أي انبعاث لثاني أوكسيد الكربون، على رغم أنها تعتمد على الكهرباء الذي يُنتَج من خلال استخدام الغاز أو الفحم.
يُذكر أن السيارة الكهربائية كانت تُستخدم في صورة واسعة ما بين منتصف القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، عندما كانت الكهرباء الطاقة المفضلة بدلاً من البنزين. وبالفعل، صُنِعت أول سيارة هجينة في الولايات المتحدة تستخدم كلاً من الكهرباء والبنزين في عام 1917. غير أن التغييرات التكنولوجيا والاقتصادية والخدمية التي طرأت في حينه، أمالت الكفة لصالح السيارات التي تستخدم البنزين بدلاً من الكهرباء إذ أصبح من الممكن قيادة سيارة البنزين لمسافات أطول من السيارة الكهربائية من دون إضافة وقود جديد وبدلاً عن شحن البطارية الكهربائية، كما يُضخ البنزين في السيارة في فترة أقصر من تلك التي يتطلبها شحن البطارية الكهربائية. ويعود الفضل في ذلك أيضاً إلى الانتشار الواسع لمحطات البنزين في المدن وعلى الطرق السريعة.
أما الذي ساعد في الانتشار الواسع لسيارة محرك الاحتراق الداخلي (البنزين أو الديزل) على السيارة الكهربائية، فكان قرار شركة «فورد» خفض سعر سيارة محرك الاحتراق الداخلي إلى نصف سعر السيارة الكهربائية، إضافة إلى إنتاجها في شكل واسع وكبير. وبهذا هيمنت سيارة محرك الاحتراق الداخلي على السوق الأميركية في الثلاثينات.
ما هو المتوقع؟ هل تستطيع السيارة الكهربائية استعادة دورها في الأسواق؟ من الصعب جداً أن تهيمن السيارة الكهربائية على الأسواق ثانية على الأقل في المدى القصير. فهناك مئات الملايين من السيارة التقليدية تجوب طرق العالم، في مقابل بضعة آلاف من السيارات الكهربائية. ومن اجل تغيير هذه الصناعة، والمحطات الخدمية اللاحقة بها، يجب بذل جهود أوسع بكثير مما نراه اليوم في هذا المجال. فعلى رغم المعونات المالية الحكومية والإعفاءات الضريبية، ما تزال السيارة الكهربائية في أعلى نطاق سعري للسيارات. وستحتاج إلى دعم مالي أوسع بكثير كي تستطيع أن تنافس السيارة التقليدية اقتصادياً. وهناك أيضاً مسألة الاعتماد على البنزين أو الديزل اللذين يكفيان السيارة التقليدية لمسافات أطول، على عكس ضرورة شحن البطارية الكهربائية بين فترات ومسافات قليلة. أما بالنسبة إلى البيئة، فتوليد الكهرباء للبطاريات ينتج تلوثاً بيئياً لا يمكن تفاديه، وإن كانت نسبة هذا التلوث أقل من ذلك الناتج من حرق وقود السيارات. وفي ما يتعلق بسعر الوقود، نتوقع أن تشرع الحكومات قوانين وإجراءات ضريبية بعد فترة – بعد أن تكون مهدت لدخول السيارة الكهربائية الأسواق – لردف موازناتها بالدخل المالي اللازم لتعويض قيمة الضرائب التي ستفقدها من تراجع استخدام البنزين أو الديزل.
لكن في خضم هذه التساؤلات، ستظل صناعة النفط حائرة وفي جو من الضبابية. فقطاع المواصلات هو السوق الرئيس للنفط، وأي تحدٍّ له في عقر داره، حتى وان كان في المدى المتوسط أو البعيد، سيؤثر في الخطط الاستثمارية للدول المنتجة وشركات النفط العالمية.
” الحياة ” .

الملفات المرفقة تعليم_الجزائر السيارة الكهربائية تغزو العالم.doc‏ (604.5 كيلوبايت)


شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

التصنيفات
العلوم الكهربائية

الدوائر الكهربائية المختلطة

بسم الله الرحمان الرحيم
اما في هذا الموضوع الغني فسنتطرق الى
الدوائر الكهربائية المختلطة (توالي وتوازي)

– المقاومات ، قدرتها ، وأشكالها

– المقاييس والأحجام الدولية

الدوائر المختلطة

كثيرا ما تستعمل الدوائر المزدوجة في الإليكترونيات ، دوائر التوالي ودوائر التوازي وهذه الدوائر تسمى الدوائر المختلطة أو ” شبكة مقاومات” . وأبسط هذه الدوائر تتكون من ثلاثة مقاومات أنظر شكل الدوائر المختلطة.

تعليم_الجزائر

وأبسط الدارات المختلطة، هي ما يسمى بدائرة “مجزئ الجهد محمل” التي توضح مدى هبوط الجهد عندما يُحمل ، وهي دارة على التوالي ، وتحميلها يكون على التوازي . كما نمس هنا موضوع مهم جدا في الإليكترونيات ، وهو “الملائمة” (1)، وتعني ملائمة قيمة المدخل بقيمة المخرج والأساليب الكثيرة للتوصل لها سوف تعالج مستقبلا .

أن معالجة المسائل الحسابية مهمة جدا ، بل ضرورية وتسهل الفهم والاستيعاب مستقبلا ، وإن لم تجد المسائل الملائمة فيجب حل المسائل التي طرحت بجميع الطرق ، أي للجهد المقاومة التيار و للقدرة، التوازي والتوالي .

المقاومات ، قدرتها ، وأشكالها

وقبل معالجة العناصر المتأثرة بالتردد (ابتدئا من د 6) والتي أحدثت ثورة في أجهزة اللهو وعلوم الموجة والاتصال والمكثف والملف بالأضافة للترانزيستور والصمام الثنائي فلابد من التعمق بعض الشيء بعنصر المقاومة ، قدراتها ، وأشكالها :

القدرات :

مهم جدا خلال العمل أو بناء أي لوحة كهربائية ، أن تحدد القدرة المطلوبة أولا ، وعلى هذا الاساس يجب تحديد العناصر الكهربائية . وهناك الإمكانيات متاحة لجمع العناصر الضرورية ، وذو القدرة المطلوبة . وغالبا نجد المقاومات ذو 0,5 واط ، و1 واط ، أو 2 واط ، 5 أو 10 واط .

تعليم_الجزائر


التصنيفات
العلوم الكهربائية

اختراع قطافة زيتون آلية تعمل على البطاريات والطاقة الكهربائية بدرعا

تمكن باسل المحاميد عضو جمعية المخترعين السوريين من اختراع قطافة زيتون كهربائية تعمل على مبدأ الاهتزاز لا يتجاوز وزنها 5 كغ مزودة بأذرع مختلفة الأطوال والأشكال تصل حتى 5ر2 متر وتتغير هذه الأذرع حسب حجم الأغصان والتي قطرها إنش وما دون.

وقال المخترع المحاميد إنه سجل اختراعه هذا في وزارة الاقتصاد وهذه القطافة توفر الوقت والمال وسهلة الاستعمال تعمل على توتر الشبكة الكهربائية العادية في المزارع التي تتوافر فيها الكهرباء وبواسطة مولدة كهربائية صغيرة باستطاعة 100 واط وهي خفيفة الوزن وسهلة الاستعمال وذات مردودية جيدة يبلغ إنتاجها ما بين 100-150 كغ بالساعة قابلة للزيادة في حال توفر الاستعمال الجيد بالإضافة إلى عدم تركها أي أثر سلبي على أغصان الأشجار وانخفاض نسبة تساقط الأوراق أثناء عملية القطاف بالمقارنة مع عملية القطاف اليدوي.

وأوضح أنه تم تجريب القطافة الكهربائية عمليا في نهاية موسم قطف الزيتون الماضي في بعض المزارع بمحافظة درعا وبإشراف مهندسين زراعيين مختصين وأكدوا أنها ذات مردودية أفضل في عملية القطاف ونسبة الضرر أقل على الأغصان.

وأشار المحاميد إلى أنه يستعد مع سبعة مخترعين اخرين من سورية للمشاركة في معرض الاختراعات الألماني الذي يبدأ منتصف الشهر القادم حيث سيقدم طريقة اللف الانطباقي التفرعي في محركات الدائر الملفوف للمحركات الكهربائية لتخفيف حرارة المحرك ورفع كفاءة التشغيل لهذا النوع من المحركات وهي مسجلة برقم إيداع براءة اختراع إضافة إلى جهاز ثقب العظم الذي يشابه كثيراً جهاز قص الجبائر ويمتاز بانخفاض سعره مقارنة مع سعر الأجهزة المستوردة وكذلك توافر قطع تبديلية مع كفالة

سانا

تعليم_الجزائر

تقنية استشعار السوائل بالباعث الضوئي.



التصنيفات
علــوم وتقنيــات Sciences Technique

المثالي في الدارات الكهربائية والالكترونية

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
المثالي في الدارات الكهربائية والالكترونية
تأليف :م.محمد أحمد إمحمد علي

طبعة : 2022
كتاب جيد عن مادة الدارات الالكترونية والكهربية يحتوي على العديد من الامثلة والشرح الوافي لاساسيات المنهج وبه نماذج لإمتحانات الشهادة الثانوية في ليبيا للسنوات السابقة.

التحميل:-
أو


التصنيفات
العلوم الكهربائية

العين الكهربائية

العين الكهربائية

العين الكهربائية نبيطة إلكترونية تنتج تيارًا كهربائيًا أو تسمح بمرور تيار كهربائي عندما يسطع ضوء على سطحها. وتُعرف أيضًا بالخلية الضوئية. تعتمد قوة التيار على كمية الضوء الذي يسقط على العين الكهربائية، وعندما يتوقف الضوء يتوقف التيار.

يمكن جعل العيون الكهربائية أكثر حساسية للضوء من العيون البشرية، فتستطيع رؤية أشياء في الظلام الدامس. ولا تستجيب العيون الكهربائية لموجات الضوء المرئي فحسب، بل لموجات الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. وتستجيب بعض العيون الكهربائية بسرعة فائقة للتغير في الضوء بحيث تستطيع رؤية رصاصات منطلقة.

عمل العين الكهربائية. يمكن أن تعمل العين الكهربائية بمثابة مفتاح كهربائي يشغل نبيطة كهربائية أخرى أو يوقفها. وتستطيع العين الكهربائية الموضوعة أمام الضوء المار عبر سير ناقل التعرف على عدد الأجسام الموجودة على السير. ففي كل مرة يمر فيها جسم يحجب الضوء عن العين الكهربائية يتوقف سريان التيار من العين الكهربائية وتقوم نبيطة العد الموصلة إلى العين الكهربائية بإضافة واحد إلى المجموع الكلي. وتستطيع العيون الكهربائية إضاءة الشوارع أو المنازل عند حلول الظلام، وكذلك تشغيل أجهزة التحذير من اللصوص، كما يمكن أن تؤدي وظائف أخرى شبيهة.

تستطيع العيون الكهربائية أيضًا قياس كمية الضوء. فتقوم العين الكهربائية الموجودة ببعض آلات التصوير بقياس كمية الضوء، كما تقوم بالضبط الصحيح للعدسة. وتستخدم آلات السينما العيون الكهربائية في إنتاج صوت من مخططات خاصة على الفيلم
كما تستخدم بعض معدات التلفاز العيون الكهربائية لإنتاج صور تلفازية.

كيف تعمل العين الكهربائية. يُطلق العلماء على العيون الكهربائية اسم الخلايا الكهروضوئية. وهناك ثلاثة أنواع أساسية من الخلايا الكهروضوئية: الأنابيب الضوئية، والخلايا الشمسية والخلايا الموصلة ضوئيًا.

الأنابيب الضوئية أنابيب مفرغة أو مملوءة بغاز وتحتوي على مواد حساسة للضوء. تتخلص هذه المواد من إلكترونات عندما يسقط عليها شعاع ضوئي. ولكل أنبوبة ضوئية مهبط (كاثود) مصنوع من مادة حساسة للضوء ومصعد (أنود). وعندما يصطدم الضوء بالمهبط تنساب الإلكترونات إلى المصعد، وهكذا يمر التيار الكهربائي
الخلايا الشمسية تسمى بالبطاريات الشمسية أو الخلايا الفلطانية الضوئية، وتصنع من مواد شبه موصلة. فعندما يسطع الضوء على خلية شمسية، فإنها تفقد إلكترونات. وينشأ تيار كهربائي نتيجة لمرور هذه الإلكترونات في الدائرة المتصلة بالخلية.

الخلايا الموصلة ضوئيًا. تصنع من مواد شبه موصلة ولكنها لا تنتج تيارًا كالخلايا الشمسية. وتقل مقاومتها عند سطوع الضوء عليها مما يسهل على التيار السريان خلال هذه الخلايا


التصنيفات
العلوم الكهربائية

طرق توليد الطاقة الكهربائية

16/08/2007

تعليم_الجزائر
Generation of Electrical Energy

إن عملية توليد أو إنتاج الطاقة الكهربائية هي في الحقيقة عملية تحويل الطاقة من شكل الى آخر حسب مصادر الطاقة المتوفرة في مراكز الطلب على الطاقة الكهربائية وحسب الكميات المطلوبة لهذه الطاقة ، الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد وكذلك أنواع الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره كلها تؤثر في تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها .
أنواع محطات التوليد :
نذكر هنا أنواع محطات التوليد المستعملة على صعيد عالمي ونركز على الأنواع المستعملة في بلادنا :

  1. محطات التوليد البخارية .
  2. محطات التوليد النووية .
  3. محطات التوليد المائية .
  4. محطات التوليد من المد والجزر
  5. محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي (ديزل – غازية)
  6. محطات التوليد بواسطة الرياح.
  7. محطات التوليد بالطاقة الشمسية.

1-محطات التوليد البخارية
تعتبر محطات التوليد البخارية محولا للطاقة ( Energy Converter )
وتستعمل هذه المحطات أنواع مختلفة من الوقود حسب الأنواع المتوفرة مثل الفحم الحجري أو البترول السائل أو الغاز الطبيعي أو الصناعي .
تمتاز المحطات البخارية بكبر حجمها ورخص تكاليفها بالنسبة لإمكاناتها الضخمة كما تمتاز بإمكانية استعمالها لتحلية المياه المالحة ، الأمر الذي يجعلها ثنائية الإنتاج خاصة في البلاد التي تقل فيها مصادر المياه العذبة .
اختيار مواقع المحطات البخارية Site Selection of Steam Power Station
تتحكم في اختيار المواقع المناسبة لمحطات التوليد الحرارية عدة عوامل مؤثرة نذكر منها ما يلي :

  1. القرب من مصادر الوقود وسهولة نقله إلى هذه المواقع وتوفر وسائل النقل الاقتصادية.
  2. القرب من مصادر مياه التبريد لأن المكثف يحتاج إلى كميات كبير من مياه التبريد . لذلك تبنى هذه المحطات عادة على شواطئ البحار أو بالقرب من مجاري الأنهار.
  3. القرب من مراكز استهلاك الطاقة الكهربائية لتوفير تكاليف إنشاء خطوط النقل . مراكز الاستهلاك هي عادة المدن والمناطق السكنية والمجمعات التجارية والصناعية

وتعتمد محطات التوليد البخارية على استعمال نوع الوقود المتوفر وحرقه في أفران خاصة لتحويل الطاقة الكيميائية في الوقود الى طاقة حرارية في اللهب الناتج من عملية الاحتراق ثم استعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل خاصة ( BOILERS ) وتحويلها الى بخار في درجة حرارة وضغط معين ثم تسليط هذا البخار على عنفات أو توربينات بخارية صممت لهذه الغاية فيقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة الحرارية الى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . يربط محور المولد الكهربائي ربطا مباشرا مع محور التوربينات البخارية فيدور محور المولد الكهربائي ( AL TERNATOR ) بنفس السرعة وباستغلال خاصة المغناطيسية الدوارة ( ROTOR ) من المولد والجزء الثابت ( STATOR ) منه تتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية اللازمة . والرسم التمثيلي رقم يبين مسلسل تحويل الطاقة من أول حرق الوقود حتى إنتاج الطاقة الكهربائية .
لا يوجد فوارق أساسية بين محطات التوليد البخارية التي تستعمل أنواع الوقود المختلفة إلا من حيث طرق نقل وتخزين وتداول وحرق الوقود . وقد كان استعمال الفحم الحجري شائعا في أواخر القرن الماضي وأوائل هذا القرن ، إلا أن اكتشاف واستخراج البترول ومنتوجاته احدث تغييرا جذريا في محطات التوليد الحرارية حيث اصبح يستعمل بنسبة تسعين بالمئة لسهولة نقله وتخزينه وحرقة إن كان بصورة وقود سائل أو غازي .

مكونات محطات التوليد البخارية :
تتألف محطات التوليد البخارية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية :
أ ) الفرن : Furnace
وهو عبارة عن وعاء كبير لحرق الوقود . ويختلف شكل ونوع هذا الوعاء وفقا لنوع الوقود المستعمل ويلحق به وسائل تخزين ونقل وتداول الوقود ورمي المخلفات الصلبة
ب ) المرجل : Boiler
وهو وعاء كبير يحتوي على مياه نقية تسخن بواسطة حرق الوقود لتتحول هذه المياه الى بخار . وفي كثير من الأحيان يكون الفرن والمرجل في حيز واحد تحقيقا للاتصال المباشر بين الوقود المحترق والماء المراد تسخينه .
وتختلف أنواع المراجل حسب حجم المحطة وكمية البخار المنتج في وحدة الزمن .
ج ) العنفة الحرارية أو التوربين Turbine
وهي عبارة عن عنفة من الصلب لها محور ويوصل به جسم على شكل أسطواني مثبت به لوحات مقعرة يصطدم فيها البخار فيعمل على دورانها ويدور المحور بسرعة عالية جدا حوالي 3000 دورة بالدقيقة وتختلف العنفات في الحجم والتصميم والشكل باختلاف حجم البخار وسرعته وضغطه ودرجة حرارته ، أي باختلاف حجم محطة التوليد .
د ) المولد الكهربائي : Generator
هو عبارة عن مولد كهربائي مؤلف من عض دوار مربوط مباشرة مع محور التوربين وعضو ثابت .ويلف العضوين بالأسلاك النحاسية المعزولة لتنقل الحقل المغناطيسي الدوار وتحوله إلى تيار كهربائي على أطراف العضو الثابت . ويختلف شكل هذا المولد باختلاف حجم المحطة .
هـ ) المكثف: Condenser
وهو عبارة عن وعاء كبير من الصلب يدخل اليه من الأعلى البخار الآتي من التوربين بعد أن يكون قد قام بتدويرها وفقد الكثير من ضغطه ودرجة حرارته ، كما يدخل في هذا المكثف من أسفل تيار من مياه التبريد داخل أنابيب حلزونية تعمل على تحويل البخار الضعيف إلى مياه حيث تعود هذه المياه إلى المراجل مرة أخرى بواسطة مضخات خاصة .
و) المدخنة : Chimney
وهي عبارة عن مدخنة من الآجر الحراري ( Brick ) أسطوانية الشكل مرتفعة جدا تعمل على طرد مخلفات الاحتراق الغازية إلى الجو على ارتفاع شاهق للإسراع في طرد غازات الاحتراق والتقليل من تلوث البيئة المحيطة بالمحطة .
ز) الآلات والمعدات المساعدة : Auxiliaries
وهي عبارة عن عدد كبير من المضخات والمحركات الميكانيكية والكهربائية ومنظمات السرعة ومعدات تحميص البخار التي تساعد على إتمام العمل في محطات التوليد .

2-محطات التوليد النووية : Nuclear Power Station
محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية لأنها تعمل بنفس المبدأ وهو توليد البخار بالحرارة وبالتالي يعمل البخار على تدوير التوربينات التي بدورها تدور الجزء الدوار من المولد الكهربائي وتتولد الطاقة الكهربائية على أطراف الجزء الثابت من هذا المولد .
والفرق في محطات التوليد النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد هنا مفاعل ذري تتولد في الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذي ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا.
تحتوي محطة التوليد النووية على الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية .

أن أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميغاواط . .
ومحطات التوليد النووية غير مستعملة في البلاد العربية حتى الآن . ولكن محطات التوليد الحرارية البخارية مستعملة بصورة كثيفة على البحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط والخليج العربي في توليد الكهرباء ولتحلية المياه المالحة .

3-محطات التوليد المائية : Hydraulic Power Stations
حيث توجد المياه في أماكن مرتفعة كالبحيرات ومجاري الأنهار يمكن التفكير بتوليد الطاقة ، خاصة إذا كانت طبيعة الأرض التي تهطل فيها الأمطار أو تجري فيها الأنهار جبلية ومرتفعة. ففي هذه الحالات يمكن توليد الكهرباء من مساقط المياه . أما إذا كانت مجاري الأنهار ذات انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النهر لتخزين المياه . تنشاء محطات التوليد عادة بالقرب من هذه السدود كما هو الحال في مجرى نهر النيل. وقد بني السد العالي وبنيت معه محطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 1800 ميغاواط . وعلى نهر الفرات في شمال سوريا بني سد ومحطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 800 ميغاواط ، انظر الشكل رقم (6-6) .
إذا كان مجرى النهر منحدرا انحدار كبيرا فيمكن عمل تحويرة في مجرى النهر باتجاه أحد الوديان المجاورة وعمل شلال اصطناعي . هذا بالإضافة إلى الشلالات الطبيعية التي تستخدم مباشرة لتوليد الكهرباء كما هو حاصل في شلالات نياغرا بين كندا والولايات المتحدة . وبصورة عامة أن أية كمية من المياه موجودة على ارتفاع معين تحتوي على طاقة كامنة في موقعها . فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع ادنى تحولت الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية . وإذا سلطت كمية المياه على توربينة مائية دارت بسرعة كبيرة وتكونت على محور التوربينة طاقة ميكانيكية . وإذا ربطت التوربينة مع محور المولد الكهربائي تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية .

مكونات محطة التوليد المائية : Components of Hydro-Electric Station
تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.

  1. مساقط المياه (المجرى المائل) Penstock

وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) ( VALVE ) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة .
تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب المائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن تواجدها .
ب. التوربين: Turbine
تكون التوربينة والمولد عادة في مكان واحد مركبين على محور رأسي واحد . يركب المولد فوق التوربينة . وعندما تفتح البوابة في اسفل الأنابيب المائلة تتدفق المياه بسرعة كبيرة في تجاويف مقعرة فتدور بسرعة وتدير معها العضو الدوار في المولد حيث تتولد الطاقة الكهربائية على أطراف هذا المولد .
ج ) أنبوبة السحب : Draught Tubes
بعد أن تعمل المياه المتدفقة في تدوير التوربين فلا بد من سحبها للخارج بسرعة ويسر حتى لا تعوق الدوران . لذا توضع أنابيب بأشكال خاصة لسحبها للخارج السرعة اللازمة.
د) المعدات والآلات المساعدة : Auxiliaries
تحتاج محطات التوليد المائية آلي العديد من الآلات المساعدة مثل المضخات والبوابات والمفاتيح ومعدات تنظيم سرعة الدوران وغيرها .

4-محطات التوليد من المد والجزر Tidal Power Stations
المد والجزر من الظواهر الطبيعية المعروفة عند سكان سواحل البحار . فهم يرون مياه البحر ترتفع في بعض ساعات اليوم وتنخفض في البعض الآخر . وقد لا يعلمون أن هذا الارتفاع ناتج عن جاذبية القمر عندما يكون قريبا من هذه السواحل وان ذلك الانخفاض يحدث عندما يكون القمر بعيدا عن هذه السواحل ، أي عندما يغيب القمر ، علما أن القمر يدور حول الأرض في مدار أهليجي أي بيضاوي الشكل دورة كل شهر هجري ، وأن الأرض تدور حول نفسها كل أربع وعشرين ساعة . فإذا ركزنا الانتباه على مكان معين ، وكان القمر ينيره في الليل ، فهذا معناه أنه قريب من ذلك المكان وان جاذبيته قوية . لذا ترتفع مياه البحر . وبعد مضي أثنى عشرة ساعة من ذلك الوقت ، يكون القمر بالجزء المقابل قطريا ، أي بعيدا عن المكان ذاته بعدا زائدا بطول قطر الكرة الأرضية فيصبح اتجاه جاذبية القمر معاكسة وبالتالي ينخفض مستوى مياه البحر .
واكثر بلاد العالم شعورا بالمد والجزر هو الطرف الشمالي الغربي من فرنسا حيث يعمل مد وجزر المحيط الأطلسي على سواحل شبه جزيرة برنتانيا إلى ثلاثين مترا وقد أنشئت هناك محطة لتوليد الطاقة الكهربائية بقدرة 400 ميغاواط . حيث توضع توربينات خاصة في مجرى المد فتديرها المياه الصاعدة ثم تعود المياه الهابطة وتديرها مرة أخرى .
ومن الأماكن التي يكثر فيها المد والجزر السواحل الشمالية للخليج العربي في منطقة الكويت حيث يصل أعلى مد إلى ارتفاع 11 مترا ولكن هذه الظاهرة لا تستغل في هذه المناطق لتوليد الطاقة الكهربائية .

5-محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي : Internal Combustion Engines
محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي هي عبارة عن الآت تستخدم الوقود السائل ( Fuel Oil ) حيث يحترق داخل غرف احتراق بعد مزجها بالهواء بنسب معينة ، فتتولد نواتج الاحتراق وهي عبارة عن غازات على ضغط مرتفع تستطيع تحريك المكبس كما في حالة ماكينات الديزل أو تستطيع تدوير التوربينات حركة دورا نية كما في حالة التوربينات الغازية .

  1. توليد الكهرباء بواسطة الديزل Diesel Power Station

تستعمل ماكينات الديزل في توليد الكهرباء في أماكن كثيرة في دول الخليج وخاصة في المدن الصغيرة والقرى . وهي تمتاز بسرعة التشغيل وسرعة الإيقاف ولكنها تحتاج الى كمية مرتفعة من الوقود نسبيا وبالتالي فان كلفة الطاقة المنتجة منها تتوقف على أسعار الوقود . ومن ناحية أخرى لا يوجد منها وحدات ذات قدرات كبيرة . (3 ميغاواط فقط). وهذا المولدات سهلة التركيب وتستعمل كثيرة في حالات الطوارئ أو أثناء فترة ذروة الحمل . وفي هذه الحالة يعمل عادة عدد كبير من هذه المولدات بالتوازي لسد احتياجات مراكز الاستهلاك.

  1. توليد الكهرباء بالتوربينات الغازية Gas Turbine

تعتبر محطات توليد الكهرباء العاملة بالتوربينات الغازية حديثة العهد نسبيا ويعتبر الشرق الأوسط من اكثر البلدان استعمالا لها . وهي ذات سعات وأحجام مختلفة من 1 ميغاواط الى 250ميغاواط ، تستعمل عادة أثناء ذروة الحمل في البلدان التي يوجد فيها محطات توليد بخارية أو مائية ، علما أن فترة إقلاعها وإيقافها تتراوح بين دقيقتين وعشرة دقائق.
وفي معظم الشرق الأوسط ، وخاصة في المملكة العربية السعودية ، فتستعمل التوربينات الغازية لتوليد الطاقة طوال اليوم بما فيه فترة الذروة . ونجد اليوم في الأسواق وحدات متنقلة من هذه المولدات لحالات الطوارئ مختلفة الأحجام والقدرات .
تمتاز هذه المولدات ببساطتها ورخص ثمنها نسبيا وسرعة تركيبها وسهولة صيانتها وهي لا تحتاج إلى مياه كثيرة للتبريد . كما تمتاز بإمكانية استعمال العديد من أنواع الوقود ( البترول الخام النقي – الغاز الطبيعي – الغاز الثقيل وغيرها … ) وتمتاز كذلك بسرعة التشغيل وسرعة الإيقاف .
وأما سيئاتها فهي ضعف المردود الذي يتراوح بين 15 و 25 % كما أن عمرها الزمني قصير نسبيا وتستهلك كمية اكبر من الوقود بالمقارنة مع محطات التوليد الحرارية البخارية .
مكونات محطات التوربينات الغازية Components of Gas Turbines
إن الأجزاء الرئيسية التي تتكون منها محطة التوليد بالتوربينات الغازية هي ما يلي :
أ ) ضاغط الهواء The Air Compressor
وهو يأخذ الهواء من الجو المحيط ويرفع ضغطه الى عشرات الضغوط الجوية .
ب) غرفة الاحتراق The Combustion Chamber
وفيها يختلط الهواء المضغوط الآتي من مكبس الهواء مع الوقود ويحترقان معا بواسطة وسائل خاصة بالاشتعال . وتكون نواتج الاحتراق من الغازات المختلفة على درجات حرارة عالية وضغط مرتفع .
ج ) التوربين The Turbine
وهي عبارة عن توربين محورها أفقي مربوط من ناحية مع محور مكبس الهواء مباشرة و من ناحية أخرى مع المولد ولكن بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة لأن سرعة دوران التوربين عالية جدا لا تتناسب مع سرعة دوران المولد الكهربائي . تدخل الغازات الناتجة عن الاحتراق في التوربين فتصطدم بريشها الكثيرة العدد من ناحية الضغط المنخفض ( يتسع قطر التوربين من هذه الناحية) الى الهواء عن طريق مدخنة .
د ) المولد الكهربائي The Generator
يتصل المولد الكهربائي مع التوربين بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة كما ذكرنا وفي بعض التوربينات الحديثة تقسم التوربين الى توربينتين واحدة للضغط والسرعة العالية متصلة مباشرة مع مكبس الهواء والثانية تسمى توربينة القدرة متصلة مباشرة مع محور المولد الكهربائي .
هـ ) الآلات والمعدات المساعدة Auxiliaries
تحتاج محطات التوربينات الغازية الى بعض المعدات والآلات المساعدة على النحو التالي :

  1. مصافي الهواء قبل دخوله الى مكبس الهواء .
  2. مساعد التشغيل الأولي وهو اما محرك ديزل أو محرك كهربائي .
  3. وسائل المساعدة على الاشتعال .
  4. آلات تبريد مياه تبريد المحطة .
  5. معدات قياس الحرارة والضغط في كل مرحلة من مراحل العمل .
  6. معدات القياس الكهربائية المعروفة المختلفة .

6-محطات توليد الكهرباء بواسطة الرياح : Win Power Station
يمكن استغلال الرياح في الأماكن التي تعتبر مجاري دائمة لهذه الرياح في تدوير مراوح كبيرة وعالية لتوليد الطاقة الكهربائية . وعلى سبيل المثال هناك مدن صغيرة في الولايات المتحدة واوروبا تستمد الطاقة الكهربائية اللازمة للاستهلاك اليومي من محطة توليد كهرباء تعمل بالرياح يبلغ طول شفرة مروحتها 25 مترا . ولا غرو فقد كانت طواحين الهواء المعروفة قديما في أوروبا نوعا من استغلال قدرة الرياح في تدوير حجر الرحى ، وفي هذه الأيام الذي ينتقل على الساحل الشرقي لاسكتلندا يرى العديد من هذه المراوح التي تنتج الطاقة الكهربائية وكذلك المتنزه على الشاطئ الشمالي في لبنان يرى هذه المراوح ترفع المياه من البحر الى الملاحات لانتاج الملح .

7-محطات التوليد بالطاقة الشمسية.
ما يمكن أن ينتج عنه أعمال تطبيقية أصبحت في التداول التجاري هي استغلال الطاقة الشمسية لانتاج الطاقة الكهربائية وفي تسخين مياه الاستعمال المنزلي وخاصة في التجمعات الطلابية والعمالية . للتفصيل انتقل الى الطاقة الشمسية.
.