ما الفرق بين الحفاظ على الطاقة وكفاءة الطاقة؟

الحفاظ على الطاقة يشمل تقليل استهلاك الطاقة، إلى حد كبير من خلال تغيير السلوك.

وكفاءة الطاقة تشتمل على تقليل استخدام الطاقة لتوفير نفس الخدمة أو المنتج. وتستند تحسينات كفاءة الطاقة إلى حد كبير على التطورات التكنولوجية.

ويمكن تعريف كفاءة الطاقة لنظام أو عملية على النحو التالي:

كفاءة الطاقة = مخرجات الطاقة المفيدة ÷ مدخلات الطاقة

يمكن مقارنة كفاءة الطاقة للأجهزة الكهربائية والإعدادات المحلية أو التجارية باستخدام تسميات وشهادات كفاءة الطاقة.

ما هي موارد الطاقة غير المتجددة والمتجددة؟

موارد الطاقة غير المتجددة محدودة،
حيث تستنزف بمعدل أكبر بكثير من المعدل الذي تتشكل به، وبالتالي سوف تنفد. وتتضمن مصادر الطاقة غير المتجددة الوقود الأحفوري مثل الفحم، والنفط، والغاز الطبيعي، والوقود النووي.

بينما موارد الطاقة المتجددة غير محدودة،
حيث أنها تتجدد بشكل طبيعي خلال نطاق زمني قصير. وتشمل موارد الطاقة المتجددة طاقة الرياح، والطاقة الشمسية، والطاقة الكهرومائية، والطاقة الحرارية الأرضية، والطاقة البحرية وطاقة المد والجزر، والكتلة الحيوية. وتستخدم موارد الطاقة في المقام الأول لتزويد الطاقة وتدفئة الأماكن المحلية والتجارية والصناعية، ولتصنيع المنتجات وإنتاج الغذاء ومياه الشرب، وللمواصلات.

ما هي المخاوف المتعلقة باستخدام موارد الطاقة غير المتجددة؟

موارد الطاقة غير المتجددة محدودة، حيث تستنزف بمعدل أكبر بكثير من المعدل الذي تتشكل به، وبالتالي سوف تنفد.

وينتج عن احتراق الوقود الأحفوري ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز من غازات الدفيئة يساهم في تغير المناخ العالمي. كما قد تنتج ملوثات أخرى، بما فيها الغازات الحمضية والمواد الجسيمية. وتوجد مخاوف بيئية بشأن استخراج الموارد الموجودة والمكتشفة حديثا.

ويعني التوزيع العالمي لمصادر الطاقة غير المتجددة أن العديد من البلدان تعتمد على الواردات من دول أخرى وبالتالي فهي تخضع لعوامل سياسية واقتصادية. ويمكن أن تؤدي الكوارث الطبيعية والكوارث من صنع الإنسان إلى إلحاق الضرر بالبنى التحتية للطاقة غير المتجددة، ما يؤدي إلى عواقب بيئية وصحية كارثية.

ما هو الفرق بين الطاقة والعمل والقدرة؟

طاقة النظام هي مقياس لقدرته على العمل.

يُؤدى العمل عندما تؤثر قوة على جسم فيتحرك الجسم خلال المسافة. وعند الانتهاء من العمل، تحدث عملية نقل الطاقة، وتتغير طاقة النظام.

القدرة هي معدل نقل الطاقة (وتساوي المعدل الذي يؤدى به العمل).

وحدة الطاقة الدولية القياسية هي الجول: 1 جول يساوي العمل الذي تقوم به قوة 1 نيوتن لتحريك جسم لمسافة 1 متر (في اتجاه القوة).

وحدة القدرة الدولية القياسية هي الواط: 1 واط يساوي نقل الطاقة بمقدار 1 جول في الثانية.

كيف تخزن الطاقة وتنقل؟

يمكن تصنيف الطاقة كطاقة محتملة (طاقة جسم ما بسبب موقعه) أو حركية (طاقة جسم ما بسبب حركته).

يمكن تخزين الطاقة بطرق مختلفة (على سبيل المثال، كيميائية، حركية، جاذبية، مرونة، حرارية، مغناطيسية، إلكتروستاتيكية، أو نووية). يُشار إلى مخازن الطاقة المختلفة هذه عادة باسم ’أنواع‘ أو ’أشكال‘ الطاقة.

ينص قانون الحفاظ على الطاقة على أنه لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة، ولكن يمكن نقلها من مخزن طاقة إلى آخر، ميكانيكيا أو كهربيا أو حراريا أو إشعاعيا.

قد تؤدي التغييرات في أي نظام إلى عمليات نقل للطاقة وتغييرات في طريقة تخزينها.

ما هي المخاوف المتعلقة باستخدام موارد الطاقة المتجددة؟

موارد الطاقة المتجددة ليست بنفس درجة موثوقية موارد الطاقة غير المتجددة،

حيث يلزم الأمر وجود منشآت طاقة رياح وطاقة شمسية ضخمة لإنتاج مخرجات طاقة مماثلة لمحطات الطاقة النووية أو الأحفورية.

كما يحتاج الأمر إلى استثمار كبير لبناء بنية تحتية جديدة للطاقة المتجددة. وتوجد مخاوف بشأن جماليات بناء بنية تحتية جديدة للطاقة المتجددة.

كما يوجد تلوث الضوضاء والشواغل البيئية فيما يتعلق بمنشآت قدرة الرياح.

كيف تولد الكهرباء وتنقل؟

ينطوي معظم توليد القدرة على توربين دوراني يولّد الكهرباء. يدور التوربين عن طريق:

• البخار الناتج عن احتراق الوقود (الوقود الأحفوري أو طاقة الكتلة الحيوية)
• البخار الناتج عن الانشطار النووي في الوقود النووي (الطاقة النووية)
• البخار الناتج عن الصخور الساخنة تحت الأرض (الطاقة الحرارية الجوفية)
• المياه المتدفقة (الطاقة الكهرومائية)
• الرياح (طاقة الرياح)

تنطوي الطاقة الشمسية على استخدام الخلايا الضوئية، التي تحول الطاقة من أشعة الشمس مباشرة إلى الكهرباء.

وتنقل الكهرباء من خلال شبكة من الكابلات إلى الإعدادات الصناعية، والتجارية، والمحلية. وتسمح أنظمة شبكات الكهرباء الوطنية بالتحكم في توليد القدرة، مع توافق العرض مع الطلب.

وتوجد العديد من عوامل التكلفة الرأسمالية والتشغيلية المرتبطة بتوليد الكهرباء.

وتعمل تقنيات تخزين الطاقة على فصل إمدادات الطاقة والطلب عليها، وتوفر وسيلة لتقليل الطاقة المستهلكة.