احصل عليه؟ لذا فإن الحلقة الدوارة تنتج تدفقًا متذبذبًا؛ إذا قمت برسم قيمها بيانيًا فسوف ترسم موجة جيبية. وهذا يخلق جهدًا متذبذبًا في السلك، مما يتسبب في تحرك الإلكترونات، وازدهارها: لديك تيار متردد. لقد قمت للتو بإنشاء مولد! وهذا ما يسمى الحث الكهربائي.
يمكنك الآن تعزيز ذلك عن طريق استبدال تلك الحلقة المفردة من السلك بملف ملفوف يحتوي على العديد والعديد من الحلقات. أوه، إنه يعمل أيضًا بشكل عكسي: فبدلاً من تدوير ملف في مجال مغناطيسي ثابت، يمكنك تدوير المغناطيس حول ملف ثابت. الحركة النسبية هي كل ما يهم.
وضع تدور على ذلك
كما ترون، فإن جميع طرق توليد الطاقة الكهربائية تقريبًا تتلخص في المغناطيس وملف من الأسلاك. نحتاج فقط إلى طريقة لتدوير أحدهما أو الآخر. لذلك لدينا بعض الخيارات. إذا وضعت شفرات كبيرة على دوارك وعرّضته للرياح، فإن تصادم جزيئات الهواء على الشفرات يولد عزمًا ويدير العمود. هذه توربينات الرياح. أو يمكنك وضع توربينات في سد كبير واستخدام المياه المتدفقة لتشغيلها، وهذه هي الطاقة الكهرومائية.
يمكنك أيضًا غلي الماء واستخدام البخار لتشغيل التوربينات. وهذا ما تفعله معظم محطات الطاقة، في الواقع، عادة عن طريق حرق الوقود الأحفوري لجلب الحرارة. يمكن أن يكون الفحم، النفط، أو الغاز الطبيعي، كلها نفس التكنولوجيا. أو يمكنك الاستفادة من الحرارة الجوفية واستخدامها لإنتاج البخار، نعم، هذه هي الطاقة الحرارية الأرضية.
في الواقع، هذه هي الطريقة التي تعمل بها الطاقة النووية أيضًا: تأخذ عنصرًا ثقيلًا مثل اليورانيوم وتقسمه إلى ذرات أصغر، مما يمنحك الطاقة لتسخين المياه وتشغيل التوربينات البخارية. نعم، الفرق الوحيد بين محطة الطاقة التي تعمل بالفحم ومحطة الطاقة النووية هو كيفية غلي الماء. كنت تعتقد أن الأمر أكثر تعقيدا، أليس كذلك؟
لكن مرة أخرى، هناك استثناء رئيسي، وهو تكنولوجيا التوليد التي لا تستخدم الحث الكهربائي. هل لاحظتم الإغفال؟ ومن المفارقات أنها الألواح الشمسية. الخلايا الكهروضوئية هي أجهزة ذات حالة صلبة – لا تحتوي على أجزاء متحركة – وتقوم بتحويل الضوء مباشرة إلى كهرباء.
مباشرة من المصدر
ما هي كمية العصير التي يمكننا الحصول عليها مباشرة من الشمس؟ حسنًا، تتناقص شدة الإشعاع الشمسي عندما يبتعد عن الشمس، وذلك لأن كمية معينة من الضوء تنتشر على مساحة أكبر. وعندما يصل إلى الأرض، يمتص بعضًا من ذلك الضوء أو ينتشر في الغلاف الجوي. (لهذا السبب السماء زرقاء.) لكننا على مسافة مثالية نوعًا ما، مسافة تمنع المحيطات من الغليان أو التجمد.
عند خط الاستواء، يبلغ التدفق الشمسي – كمية الطاقة التي تصل إلى الأرض – حوالي 1000 واط لكل متر مربع. وبطبيعة الحال، الأرض منحنية، بحيث تنخفض كلما تحركت نحو القطبين. لكن في مكان جيد، مع لوحة ذات كفاءة تحويل تبلغ 20 بالمائة، يمكنك الحصول على ما يصل إلى 200 واط/م2. وهذا يعني أن الأمر لا يتطلب سوى عدد قليل من الألواح لتوفير كل احتياجات المنزل من الكهرباء.
لذا، نعم، معظم الطاقة التي نستخدمها تأتي من الشمس. قد تفكر أيضًا في رواسب الوقود الأحفوري كبطاريات، حيث تقوم بتخزين الطاقة الشمسية للحضارات المستقبلية. لكن مع التقنيات القديمة، نحصل على تلك الطاقة بشكل غير مباشر، بعد تحويلات متعددة من شكل إلى آخر، وخسائر لا مفر منها على طول الطريق. لماذا لا تقطع الوسطاء وتذهب مباشرة؟ لا توجد انبعاثات كربونية، ولا تلوث الهواء، ولا نفايات مشعة، ولا تكاليف التعدين أو النقل. وسوف تستمر الشمس في السطوع لمدة 5 مليارات سنة.
