مصادر الطاقة

‫‪:‬تـــقـديــــم‬ ‫تحتاج كل الكائنات الحية من نبات و حيوان و إنسان إلى الطاقة بمختلف أنواعها للمحافظة على‬ ‫‪.‬بققائها وتطورها‬ ‫فقإذا كانت الحيوانات والنباتات تستمد الطاقة الضرورية لحياتها من الطبيعة مباشرة‪ ،‬فقان النسان‬ ‫‪.‬يستغل أنواع مختلفة من الطاقة أكثر تنوعا وتعقيدا لضمان بققائه و رفقاهيته و استمرار تطوره‬

‫‪:‬مـصادر الـطاقة‬ ‫‪:‬على الرغم من تعدد مصادر الطاقة التي يستغلها النسان‪،‬يمكننا أن نصنفها ضمن فئتين رئيسيتين هما‬ ‫‪ ‬مصادر الطاقة المؤقتة‪.‬‬ ‫‪ ‬مصادر الطاقة المتجددة‪.‬‬

‫‪:‬مصادر الطاقة المؤقتة ‪1.2.‬‬ ‫إن مصادر الطاقة المؤقتة متوفرة في الطبيعة بكميات محدودة و غير متجددة كالبترول‪ ،‬الفحم‬ ‫الحجري و الغاز الطبيعي‪ .‬و تسد هذه المصادر حاجيات النسان بنسبة جد مهمة تقدر ب‪ .90%:‬من‬ ‫‪.‬حاجيات سكان الرض‬

‫‪.‬أشكال الطاقة المؤقتة‬ ‫‪.‬الفحم الحجري‬ ‫الفحم الحجري هو صخر رسوبي لونه اسود أو بني يتكون من بققايا نباتات و مواد معدنية ققابلة‬ ‫للحتراق و إعطاء طاقة حرارية‪.‬يعتبر الفحم الحجري أكثر أنواع الوقود الحفوري انتشارا في الرض‬ ‫متكون من ‪ 90‬في المائة من الكربون‬ ‫‪.‬البترول‬ ‫النفط أو البترول كلمة مشتقة من الصل اللتيني يبترا و الذي يعني صخر و له اسم دارج الذهب‬ ‫السود ينشأ من مجموعة من الحياء المدفونة و بققايا النبتات التي تراكمت في قعر البحر منذ اللف‬ ‫السنين متكون من الهيدروكربونات المتكونة من الهيدروجين و الكربون يتم فصل مكوناته عن طريق‬ ‫التقطير أو التكرير لنحصل على ما مجموعه ‪ 1000‬مستخلص كيماوي كالسمدة مبيدات حشرية وقود‬ ‫‪...‬السيارات اللدائن‬ ‫يتسبب حرق النفط في انبعاث ثاني أكسيد الكربون للغل ف الجوي مما يساهم في السخونة الجو لدى‬ ‫‪.‬تعتبر هذه الطاقة مضرة بالبيئة‬ ‫الغاز الطبيعي‬ ‫يتكون الغاز الطبيعي من العوالق و هي كائنات مجهرية تتضمن الطحالب ماتت و تراكمت في‬ ‫طبققات المحيطات و الرض و انضغطت تحت طبققات رسوبية و عبر أل ف السنين ققام الضغط و الحرارة‬ ‫الناتجان عن الطبققات الرسوبية بتحويل هذه المواد إلى غاز طبيعي‪ .‬يتم تكرير الغاز الطبيعي ليستخلص‬ ‫منه غاز البر وبان و الميثان يعبأ في قوارير كوقود للسخانات و مواقد الطبخ كما يمكن استغلله في‬ ‫‪.‬محطات توليد الطاقة الكهربائية باستعمال التربينات الغازية‪.‬هذا المصدر للطاقة ملوث للبيئة‬

‫‪:‬مصادر الطاقة المتجددة‬

‫‪2.2.‬‬ ‫الطاقة بالطاقة المتجددة هي الطاقة المتوفرة في الطبيعة بكميات غير محدودة أو محدودة و متجددة‬ ‫‪:‬باستمرار مع مرور الزمن نذكر منها‬ ‫‪2‬‬

‫‪‬‬

‫الطاقة المائية‬ ‫‪ ‬الطاقة‬

‫‪ Energie nucléaire‬طاقة الندماج النووي‬

‫‪:‬‬

‫‪Energie hydrquliaue‬‬

‫الريحية‪Energie eoliennne:‬‬

‫‪ ‬الطاقة الشمسية‪:‬‬

‫‪Energie solaire‬‬

‫الطاقة الناتجة عن النشطار النووي‬ ‫‪:‬وهناك أشكال من الطاقة لم يتمكن النسان من استغللها بشكل جيد و نذكر منها‬ ‫الطاقة الحرارية بباطن الرض‬ ‫الطاقة الناتجة عن حركتي المد و الجزر في البحار‬ ‫الطاقة الناتجة عن التحليل الضوئي للمواد العضوية ) تخمير المواد العضوية(‬ ‫و يعتبر ترشيد استهلك الطاقة انتاجا لها اذا اخذنا بعين العتبار عامل العدد و الزمن خصوصا في‬ ‫‪.‬بلدنا الذي ل ينتج سوى ‪ 10‬في المائة مما يستهلك‬

‫‪:‬الطاقة المائية‬ ‫تعتبر الطاقة المائية مصدرا أساسيا لنتاج الطاقة الكهربائية ‪ ,‬فقالماء يتوفر على طاقة كامنة تتحول‬ ‫إلى طاقة حركية عندما ينصب نحو السفقل ‪ ,‬و بذلك يكون ققادرا على انتاج عمل ميكانيكي يمكن من‬ ‫‪.‬المرتبطة بالمنوب الذي يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية الى طاقةكهربائية )‪(Turbines‬تدوير العنفقات‬

‫‪ -1‬الطاقة الريحية‬

‫‪:‬‬

‫تتكون الرياح نتيجة تنققل كتل الهواء الحار و البارد ‪ ,‬فقالكتل الحارة )الساخنة( في نصف الكرة الرضية‬ ‫المعرض لشعة الشمس تميل إلى التنققل نحو المناطق الغير المشعة محدثة ت قيقارات متفقاوتة الشدة‪ ,‬و قد‬ ‫‪3‬‬

‫استغل النسان مند القدم قوة الرياح و تمكن من استخدام الطاقة الحركية التي تولدها لتسيير‬ ‫المراكب و الطائرات الشراعية وتحريك شفرات الطواحن) لضخ المياه أو لطحن الحبوب( والمنوبات)‬

‫مولدات( الكهربائية‪.‬حيث يتم تحويل حركة الرياح التي تدور العنفقات المتكونة من شفرات دوارة تحمل‬

‫على عمود مرتبطة بمنوب فعندما تهب الرياح على الشفرات تسبب في دورانها مما يدور المولد التي‬ ‫ينتج الطاقة الكهربائية تعتمد كمية الطاقة المنتجة من عفنات الرياح على سرعة الرياح و قطر الشفرات‬

‫لذلك توضع العنفقات فوق أبراج لن سرعة الرياح تزداد مع الرتفقاع عن سطح الرض ويتم وضعها‬ ‫بأعداد كبيرة على مساحات واسعة لنتاج اكبر كمية من الكهرباء لتصل إلى ما يعادل ‪ 1‬في المائة من‬ ‫مجموع الطاقة المتجددة تعتبر طاقة الرياح أمنة فضل عن أنها أحد أفراد عائلة الطاقة المتجددة و‬ ‫نظيفة ل يصدر منها ملوثات مضرة بالبيئة‬ ‫‪ MW54.4‬يتوفر المغرب على عدة محطات للمولدات الهوائية منها محطة عبد الخالق الطريس قدرتها‬ ‫بتطوان تجنب طرح ما يعادل ‪ 38000‬طن من ثنائي أكسيد الكربون سنويا إذ يتطلب التخلص من‬ ‫‪.‬هذه الكمية من الغازات غرس ‪2000000‬شجرة لمتصاصها‬ ‫‪-5‬‬

‫الطاقة الشمسية‬ ‫‪ -6‬الشمس‬

‫تعد الشمس اقرب النجوم إلى الرض فهي عبارة عن كرة غازية ملتهبة فمصدر الد فء و الضياء على‬ ‫الرض و بدونها تنمحي الحياة على وجه الرض فطاقتها لزمة للحياة النباتي و الحيوانية كما أن معظم‬ ‫الطاققات الخرى الموجودة على الرض مثل الفحم و البترول و الغاز الطبيعي و الرياح ما هي إل صورة‬ ‫مختلفة من الطاقة الشمسية‪ .‬تستقبل الرض يوميا ‪ 174‬بيتا واط من أشعة الشمس يعكس الغل ف الجوي‬ ‫‪ ٪6‬ويمتص ‪ ٪ 16‬طيفها المرئي يشكل ‪ ٪ 49‬يصل إلى اليابسة تمتص وتختزن في كتل حرارية فتشع‬ ‫بعد ذلك لتمثل نظام تسخين شمسي يقوم بنفس وظيفة البطارية فتحافظ على متوسط درجة الرض في ْ‪4‬‬ ‫‪.‬و تحتوي الشمس على خليط من الهيدروجين و غاز الهيليوم تتحرك في كل التجاهات‬ ‫تبلغ درجة حرارتها‬

‫‪ 15‬مليون‬

‫درجة مئوية في المركز‪,‬تفقد الشمس في كل ثانية ‪ 4.5‬مليون طن من‬

‫‪.‬كثلتها و يستغرق شعاع الشمس ‪ 8‬دققائق‬

‫‪4‬‬

‫و ‪20‬‬

‫ثانية للوصول إلى الرض‬

‫‪:‬‬

‫‪:‬أهميـة الطـاقة الشمسيـة‬ ‫‪5‬‬

‫إن الشمس هي أساس الحياة النسانية و الحيوانية و النباتية‪ ،‬إذ ترسل كل يوم إلى الرض و إلى مختلف‬ ‫الكواكب كميات مهمة من الطاقة و الحرارة اللتان تمثلن مصدر جميع إمكانيات التطور و البققاء لجميع‬ ‫الكائنات الحية‪.‬‬

‫و الشمس بما تتوفر عليه من طاقة نظيفة )خالية من كل تلوث( و متوفرة هي اصل حركة الرياح بتسخينها‬ ‫‪.‬للغل ف الجوي و حركة المياه حيث تبخر مياه البحار و تثير المطر و تطور الباتات و تصون صحة النسان‬

‫‪ .1‬كـيف تنتـج الطـاقة الشمسيـة‪:‬‬ ‫تتكون الشمس من كتل غازية كثيفة‪ ،‬مركبة أساسا من الهدروجين و الهليوم‪ ،‬متراكزة باستمرار نحو‬ ‫النواة المركزية حيث يثير ذلك التمركز تلحم نوى ذرات الهدروجين‪ ،‬و تمثل السبب الساسي في بريق‬ ‫‪.‬الشمس و إنتاجها للحرارة و يسمى هذا التفقاعل النووي باسم الندماج النووي‬

‫‪ .2‬تحـويل الطـاقة الشمسيـة‪:‬‬ ‫يقصد م تحويل الطاقة انتققالها من شكل إلى آخر‪ ،‬و يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية أو‬ ‫‪.‬طاقة ميكانيكية أو طاقة كهربائية‬ ‫كل كلمتر من الصحراء يتلقى من الشمس طاقة تتعدى ‪ 1000‬وات‬ ‫تنتققل الحرارة بثلت طرق‬ ‫من خلل المواد الصلبة ‪ conduction‬التوصيل)‪1‬‬ ‫بواسطة الغازات السوائل ‪ convection‬الحمل الحراري)‪2‬‬ ‫‪ radiation‬بالشعاع )‪3‬‬ ‫معدل امتصاص شمسي سنوي يصل الى ‪ 5.80‬كيلو واط لكل متر مربع يوميا‬

‫‪ .1.5 .3‬تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية‪:‬‬ ‫‪ .4‬الدراسة التجريبية‪:‬‬ ‫تجربة‪:‬‬ ‫‪ .5‬مصباح‬

‫المحرار‬ ‫)‪(1‬‬

‫بورقاللومنيوم‬ ‫‪.‬نغلف المستودع الزئبقي للمحرار )‪(1‬ورق‬ ‫اللومنيوم‬

‫‪.‬نطلي المستودع الزئبقي للمحرار )‪2‬بصناغة سوداء‬ ‫‪6‬‬

‫غل ف‬ ‫اسود‬ ‫المحرار )‪(2‬‬

‫‪.‬نقرب كل المحرارين من مصباح متوهج و نتركهما يتعرضان للشعاع‬ ‫‪.‬بعد مدة من الزمن نقرا القيمة التي يشير إليها كل من المحرارين في نفس الوقت‬ ‫‪-1‬‬

‫‪.‬المحرار )‪(1‬يشير إلى ‪ 45‬درجة مئوية‬

‫ملحظة‬

‫‪:‬‬

‫‪.‬المحرار )‪(2‬يشير الى ‪ 75‬درجة مئوية‬ ‫‪-2‬‬

‫الستنتاج‬

‫نستنتج أن سرعة ارتفقاع حرارة المحرار )‪ (2‬راجع إلى كون اللون السود يمتص الحرارة اكثر من ورق‬

‫‪:‬‬

‫‪.‬اللومنيوم الذي يعكسها‬ ‫‪.‬و من هذا المبدأ تنطلق الستعمالت الحرارية للشعة الشمسية‬

‫‪ .2.1.5‬تطبيقات‬ ‫الملتقط الشمسي‪Capteur solaire:‬‬

‫‪-1‬‬

‫‪:‬‬

‫يستعمل الملتقط الشمسي عموما لتسخين ماء الحمام أو المسبح و هو يعتمد على مبدأ امتصاص‬ ‫الشعة الشمسية بواسطة اللون السود‪ .‬كما ظهرت تقنية جديدة تعتمد على النابيب المجوفة‬ ‫‪-2‬‬

‫الفرن الشمسي‬

‫‪Four solaire:‬‬

‫يستعمل الفرن الشمسي في ميادين صناعية )دون تلويث الجو( كطهي الخز ف و صهر المعادن‪،‬‬ ‫و يعتمد هذا الفرن على مبدأ انعكاس الشعة الشمسية بواسطة المرايا‪ .‬و تصل درجة حرارة الفرن الى‬ ‫‪3800.‬درجة مئوية‬

‫أشعة‬ ‫الشمس‬

‫المرايا‬ ‫العاكسة‬

‫مرآة‬ ‫مقعرة‬

‫‪‬‬

‫مكونات الفرن الشمسي‬

‫‪-‬‬

‫‪‬‬ ‫الموقد‬ ‫مرايا موجهة بواسطة منظم تلققائي لتتبع حركة الشمس‪.‬‬ ‫‬‫‪-‬‬

‫مرآة مقعرة شكلت بواسطة مرايا مستوية‪.‬‬

‫فرن يحتوي على الشيء المراد طهيه أو صهره‪.‬‬ ‫‪‬‬

‫‪7‬‬

‫‪:‬‬

‫مبدأ الشتغال‬

‫‪:‬‬

‫تستقبل المرايا المستوية الشعة الشمسية لتعكسها على المرآة المقعرة‪ ،‬هذه الخيرة تقوم بتركيزها على‬ ‫الفرن )مبدأ العدسات المجمعة( محدثة ارتفقاعا في درجة حرارة الفرن التي يمكن أن تصل إلى‬

‫‪3800‬‬

‫‪.‬درجة مئوية‬

‫أشعة الشمس‬

‫أنبوب أولي‬

‫تحويل الطاقة‬ ‫الشمسية إلى‬ ‫طاقة ميكانيكية‪:‬‬

‫مبخرة‬

‫يمكن استعمال الطاقة الشمسية لتنتاج‬ ‫الطاقة الميكاتنيكية و ذلك بتسخين سائل‬ ‫بواسطة الملتقط الشمسي إلى درجة حرارة‬ ‫اتنتقاله إلى الحالة الغازية‪ ،‬و خلل هذا‬ ‫التحويل يرتفع ضغط الغاز مما يؤدي إلى‬ ‫إحداث طاقة ميكاتنيكية كدوران العنفة أو‬ ‫أنبوب ثانوي‬ ‫‪.‬إزاحة المكبس‬

‫ملتقط‬ ‫شمسي‬

‫‪-1‬‬

‫ملحوظة‪:‬‬

‫كما )‪ (Turbine‬للحصول على الطاقة الكهربائية‪ ،‬نقوم بتركيب منوب كهربائي على محور العنفةمحور‬ ‫عنفة‬ ‫العنفة‬ ‫تطبيق‪ :‬المحرك الشمسي‬ ‫‪:‬يبين ذلك الرشم المبياني‬ ‫)‪(Moteur solaire‬‬

‫طاقة‬

‫طاقة‬

‫مبخرة ‪ +‬عنفة‬

‫ميكانيكية‬

‫ملتقط‬

‫حرارية‬ ‫طاقة‬

‫منوب‬

‫طاقة‬ ‫الشعة‬ ‫الشمسية‬

‫كهربائية‬

‫‪:‬تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية‬

‫‪2.5.‬‬

‫يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية حسب طريقتين‬ ‫طريقة مباشرة باستعمال الخلية الكهروضوئية‬ ‫‪.‬طريقة غير مباشرة باستعمال المرجل و العنفة‬

‫الخلية الكهروضوئية‬

‫‪ :‬طريقة مباشرة ‪1.2.5.‬‬ ‫‪‬‬

‫‪8‬‬

‫تجربة‪:‬‬

‫إشعاع ضوئي‬

‫فلز‬ ‫النود‬

‫الكترون‬

‫مفلط‬ ‫ملحظة‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫)انت‪2‬ق(قال ‪-‬‬ ‫للشعة‪(1‬الضوئية‪ ،‬يشير المفقلط إلى توتر جد منخفض‬ ‫شكل )‬ ‫عند تعرض الخلية الضوئيةشكل )‬ ‫‪.‬اللكترونات(‬

‫‪.‬تتغير قيمة هذا التوتر حسب تغير شدة الضوء ‪-‬‬ ‫‪.‬عند تغطية الخلية الضوئية بورق أسود يختفي التوتر ‪-‬‬

‫‪ ‬استنتاج‪:‬‬ ‫‪ (Photo‬بهذه التجربة نكون قد أنجزنا ما يسمى بالخلية الكهرضوئية أو خلية ضوئية فولطية‬‫‪.‬التي تحوول مباشرة الشعة الضوئية إلى طاقة كهربائية‬

‫)‪voltaïque‬‬

‫خلةصة‬ ‫يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية باستعمال الخليا الكهروضوئية و يقصد بالتحويل‬ ‫الكهروضوئي تحويل الشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى طاقة كهربائية بواسطة الخليا الشمسية‬ ‫المتكونة من مادة شبه موصلة كالسيلكون أو الجرمانيون‬ ‫يتم تحرير اللكترونات منها بواسطة الضوء خاصة الضوء الزرق مما ينتج التيار الكهربائي‬ ‫تتميز هذه الخليا بعدم استهلك أي وقود ول تلوث الجو حياتها طويلة ول تتطلب إل الققليل من الصيانة‬ ‫يمكن تثبيتها فوق سطوح المباني قصد الستفقادة من إنتاج الكهرباء و توفير الحرارة للتدفئة و تسخين‬ ‫المياه كما تستخدم في أنظمة التصال المختلفة وفي إنارة الطرق و المنشات وفي ضخ المياه‬

‫‪:‬تطبيق‪ :‬الصفائح الشمسية‬ ‫‪9‬‬

‫‪.‬‬

‫ترتكز الصفقائح الشمسية على مبدأ قدرة إرسال الحرارة لتحريك اللكترونات عند تعرضها للشعة‬ ‫الشمسية‪ .‬و تتكون من عدة خليا ضوئية متصلة فيما بينها و التي تنتج الطاقة )انتققال اللكترونات( و‬

‫تخزن هذه الخيرة في مكثفقات تضمن استمرارية المنبع حتى عند اختفقاء أشعة الشمس‬

‫‪ ‬ملحوظة‪:‬‬ ‫‪ .‬هذه الصفقائح تنتج قدرة محدودة‬ ‫الملتقط‬ ‫الضوئي‬

‫زجاج‬ ‫أنابيب‬ ‫الشعة‬ ‫نحاسية‬ ‫السقـف‬ ‫الشمسي‬ ‫‪.‬‬ ‫ة‬ ‫تعتمد هذه الطريقة على استعمال حققل من المرايا تركز الشعة الشمسية نحو مرجل لتسخين الماء حتى‬ ‫درجة غليانه ليتم مبادل‬ ‫استغلل بخاره لتدوير عنفة مقرونة بمنوب الذي يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى‬ ‫حراري‬ ‫‪.‬طاقة كهربائية‬

‫طريقة غير مباشرة‬

‫ورق اللومنيوم‬

‫الخزان‬

‫‪10‬‬

‫مضخة‬ ‫مخرج الماء‬ ‫الساخن‬

‫مدخل الماء‬ ‫البارد‬

‫السائل‬ ‫الموصل‪-‬‬ ‫الحراري‬

‫ملحظة‬ ‫هناك عدة طرق و تقنيات لتخزين الطاقة لتخزين الطاقة الشمسية للستفقادة منها أثناء فترة احتجاب‬ ‫الشعاع الشمسي نذكر منها ما يلي‬ ‫التخزين الحراري‬ ‫التخزين الكهربائي‬ ‫التخزين لميكانيكي‬ ‫التخزين المغناطيسي‬

‫‪11‬‬