أنواع الطاقة الحرارية كذلك سنتحدث عن مفهوم الطاقة الحرارية وما هي أهم مميزات الطاقة الحرارية أيضا سنتحدث عن استخدامات الطاقة الحرارية كل تلك الموضوعات تجدونها من خلال مقالنا هذا.
محتويات المقال
أنواع الطاقة الحرارية
1- الاحتكاك
تنشأ الطاقة الحرارية من قوة الاحتكاك ولتوضيح كيفية حدوث ذلك فمثلًا في حالة دفع رجل لصندوق بسرعة ثابتة على أرضية خشنة فإن ذلك العمل المنجز لم يتم تخزينه كنوع من أنواع الطاقة الأخرى فنتج عن ذلك نقل الطاقة إلى طاقة حرارية تنتج بين الصندوق والأرضية مما يؤدي إلى رفع درجة حرارتهما.
2-الطاقة النووية
تستغل المفاعلات النووية في محطات الطاقة النووية طاقة التحلل الإشعاعي في اليورانيوم أو العناصر الأخرى الطاقة الحرارية الناتجة عن التفاعلات النووية؛ لغلي الماء والذي بدوره يعمل على تحريك التوربينات والمولدات الكهربائية، وبالإضافة إلى ذلك فإنّ الطاقة النووية تمثل نسبة 20٪ من الكهرباء المنتجة في الولايات المتحدة.
3-الطاقة الحرارية
الأرضية تتولد هذه الطاقة في باطن الأرض ثم تشع حرارتها إلى السطح وتكمن أهميتها بأنّها مصدرًا للطاقة المتجددة.
4- قوة السحب
تعد قوة السحب على جسم متحرك بسبب سائل كالماء إحدى مصادر الطاقة الحرارية والتي تعتبر مثالًا على القوة غير المحافظة، فعندما يتحرك جسم ما عبر مائع يتم نقل بعض الزخم وضبط حركة هذا المائع وفي حالة وقوف الجسم عن الحركة فسيظل بعضًا من الحركة العشوائية المتبقية للسائل والتي تتوزع بين جزئياته وينتج عن هذه الحركة طاقة حرارية.
5- الطاقة الشمسية
تعتبر الشمس مصدرًا لمعظم أنواع الطاقة التي يستخدمها البشر يوميًا، وحيث أنّ الشمس تسمح للنباتات بالنمو وإنتاج غذائها كما أنّها تعتبر إحدى مصادر الطاقة المتجددة المستخدمة لإنتاج الحرارة والكهرباء.
مفهوم الطاقة الحرارية
-تعتبر الطاقة الحرارية من الصور الأساسية للطاقة التي يمكن أن تتحول كل صور الطاقة إليها، والطاقة الحرارية هي عبارة عن الطاقة الحركية التي تمتلكها جزيئات وذرات المادة.
-فعند تشغيل الآلات المختلفة باستخدام الوقود الهيدروكربوني تكون أول خطوة هي حرق الوقود، والحصول على طاقة حرارية تحول بعد ذلك إلى طاقة ميكانيكية أو إلى أي نوع من أنواع الطاقة. ولا تتوفر الطاقة الحرارية بصورة مباشرة في الطبيعة إلا في مصادر الحرارة الجوفية، ومن المعروف أن جزيئات المادة لها كتلة وسرعة، ومن ثم تكون لها طاقة حركية وطاقة وضع ومجموع هاتين الطاقتين تعرف بالطاقة الداخلية له.
– وكذلك الاستفادة من الطاقة الحرارية من أشعة الشمس ويتم ذلك عن طريق تحويل الطاقة الإشعاعية إلى طاقة حرارية .
-والطاقة الحرارية لها القدرة على الاختراق والنفاذ خلال الأوساط المادية.
مميزات الطاقة الحرارية
1-استخدام الطاقة الحرارية الشمسية من خلال تجميعها في المحطات الكهروحرارية واستخدامها لتسخين المياه وإنتاج البخار الذي يتم توجيهه بعد ذلك إلى مصدر واحد لتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء.
2-استخدام الخشب في المواقد التقليدية لتوليد طاقة حرارية للطبخ، وتسخين الماء، وغيرها من الاستخدامات المنزلية الأخرى.
استخدام الطاقة الحرارية لتدفئة الأرضيات، تسخين الرادياتير لتدفئة المنازل.
3-استخدام الطاقة الحرارية الشمسية لتدفئة المسابح، خاصة في فصل الشتاء.
4-استخدام الطاقة الحرارية في مجفف الملابس، الذي يجلب الطاقة الكهربائية، ويحولها غلى طاقة حرارية، لتجفيف الملابس.
5-استخدام الطاقة الحرارية في مصانع الحديد، لصهر المادة، وإادة تشكيلها لشكل آخر.
6-استخدام الطاقة الحرارية في جميع الصناعات، مثل مصانع الورق، ومصانع الكهرباء، والغاز الطبيعي.
استخدامات الطاقة الحرارية
1-التدفئة والتبريد
عادةً يتطلب الاستخدام الفعال للطاقة الحرارية الأرضية لتوليد الكهرباء درجات حرارة مياه قد تزيد عن (150 درجة مئوية) لتشغيل التوربينات، ويمكن أيضاً استخدام فرق درجة الحرارة بين السطح ومصدر الأرض لتوليد الكهرباء، ونظراً لأن الأرض بشكل عام أكثر مقاومة للتغيرات الحرارية الموسمية من الهواء يمكن أن تعمل كمشتت بمضخة حرارية أرضية على بعد مترين فقط من السطح، وبالتالي توفير التدفئة والتبريد بشكل مريح من الأرض.
2-لا حاجة للوقود
نظراً لأن الطاقة الحرارية الأرضية هي مورد طبيعي فلا يوجد وقود مطلوب مثل الوقود الأحفوري الذي يعد مورداً محدوداً يحتاج إلى التعدين أو الاستخراج بطريقة أخرى من الأرض. كفاءة عالية لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية:
عادةً تستخدم أنظمة المضخات الحرارية الأرضية 25٪ إلى 50٪ كهرباء أقل من الأنظمة التقليدية للتدفئة أو التبريد، وبفضل تصميمها المرن يمكن تعديلها حسب المواقف المختلفة، مما قد يتطلب مساحة أقل للأجهزة على عكس الأنظمة التقليدية، مما يمنحها الكفاءة العالية.
3-القليل من صيانة نظام الطاقة الحرارية الأرضية
نظراً لحقيقة أن بعض أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية تحتوي على عدد قليل من الأجزاء المتحركة داخل المبنى، فإن العمر الافتراضي لأنظمة المضخات الحرارية الأرضية مرتفع نسبياً، ولكن تحتوي أنابيب المضخات الحرارية على بعض الضمانات التي تتراوح بين 25 و 50 عاماً، بالإضافة إلى ذلك يمكن أن تستمر المضخة عادةً لمدة 20 عاماً على الأقل بدون صيانة.
4-التطور السريع
هناك قدر كبير من الاستكشافات في مجالات الطاقة الحرارية الأرضية في الوقت الحالي، مما يعني أنه قد يتم إنشاء تقنيات جديدة لتحسين عملية الطاقة، كما أن هناك عدد متزايد من المشاريع لتحسين وتنمية هذا المجال من الصناعة، ومع هذا التطور السريع فإنه سيتم التخفيف من العديد من السلبيات للطاقة الحرارية الأرضية.
5-الطاقة الحرارية الأرضية مصدر موثوق للطاقة المتجددة
قد تتمتع الطاقة الحرارية الأرضية بالعديد من المزايا عند مقارنتها بالمصادر المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو الكتلة الحيوية، حيث إنها مصدر ثابت بشكل استثنائي للطاقة، مما يعني أن هذه الطاقة لا تعتمد على الرياح ولا الشمس، وهي متاحة طوال العام، وعند النظر إلى عامل التوفر الذي يوضح مدى موثوقية وثبات مصادر الطاقة المحددة تحتل الطاقة الحرارية الأرضية المرتبة الأولى، وهي تتفوق على المجموعات الأخرى، مما يدعم حجة استقلالها عن الظروف الخارجية غير الثابتة عند التسليم الطاقة.
6-إمكانيات هائلة
بشكل عام يبلغ استهلاك الطاقة في جميع أنحاء العالم حالياً حوالي 15 تيراواط، وهو بعيد عن إجمالي الطاقة الكامنة المتاحة من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية، وبينما لا يمكننا استخدام معظم الخزانات التي تنتج الكهرباء ولكن هناك أمل في أن يزداد عدد موارد الطاقة الحرارية الأرضية القابلة للاستغلال مع استمرار البحث والتطوير في الصناعة، حيث تشير التقديرات حالياً إلى أن محطات الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن توفر ما بين 0.0035 و 2 تيراواط من الطاقة.
7-صديقة للبيئة
تعد الطاقة الحرارية الأرضية أكثر ملاءمة للبيئة من مصادر الوقود التقليدية مثل الفحم وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، وبالإضافة إلى ذلك فإن البصمة الكربونية لمحطة توليد الطاقة الحرارية الأرضية منخفضة، وفي حين أن هناك بعض التلوث المرتبط بالطاقة الحرارية الأرضية إلا أن هذا ضئيل نسبياً عند مقارنته بالوقود الأحفوري.
