الطاقة المتجددة: هي الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية التي تتجدد أو التي لا يمكن ان تنفذ (الطاقة المستدامة ). ومصادر الطاقة المتجددة، تختلف جوهريا عن الوقود الأحفوري من بترول و فحم والغاز الطبيعي ، أو الوقود النووي الذي يستخدم في المفاعلات النووية . ولا تنشأ عن الطاقة المتجددة في العادة مخلفات كثاني أكسيد الكربون أو غازات ضارة أو تعمل على زيادة الإنحباس الحراري كما يحدث عند احتراق الوقود الأحفوري أو المخلفات الذرية الضارة الناتجة من مفاعلات القوي النووية .

وتنتج الطاقة المتجددة من الرياح والمياه والشمس, كما يمكن إنتاجها من حركة الأمواج و المد والجزر أو من حرارة الأرض الباطنية وكذلك من المحاصيل الزراعية والأشجار المنتجة للزيوت . إلا أن تلك الأخيرة لها مخلفات تعمل على زيادة الانحباس الحراري . حاليا ًأكثر إنتاج للطاقة المتجددة يـُنتج في محطات القوي الكهرمائية بواسطة السدود العظيمة أينما وجدت الأماكن المناسبة لبنائها على الأنهار ومساقط المياه ، وتستخدم الطرق التي تعتمد على الرياح والطاقة الشمسية طرق على نطاق واسع في البلدان المتقدمة وبعض البلدان النامية ؛ لكن وسائل انتاج الكهرباء باستخدام مصادر الطاقة المتجددة أصبح مألوفا في الآونة الاخيرة ، وهناك بلدان عديدة وضعت خططا لزيادة نسبة إنتاجها للطاقة المتجددة بحيث تغطي احتياجاتها من الطاقة بنسبة 20 % من استهلاكها عام 2020 . وفي مؤتمر كيوتو باليابان إتفق معظم رؤساء الدول علي تخفيض إنتاج ثاني أكسيد الكربون في الأعوام القادمة وذلك لتجنب التهديدات الرئيسية لتغير المناخ بسبب التلوث واستنفاد الوقود الأحفوري ، بالإضافة للمخاطر الاجتماعية والسياسية للوقود الأحفوري والطاقة النووية.
يزداد مؤخراً ما يعرف باسم تجارة الطاقة المتجددة الذي هي نوع الأعمال التي تتدخل في تحويل الطاقات المتجددة إلى مصادر للدخل والترويج لها، التي على الرغم من وجود الكثير من العوائق غير اللاتقنية التي تمنع انتشار الطاقات المتجددة بشكل واسع مثل كلفة الاستثمارات العالية البدائية وغيرها[1] إلا أن ما يقارب 65 دولة تخطط للاستثمار في الطاقات المتجددة، وعملت على وضع السياسات اللازمة لتطوير وتشجيع الاستثمار في الطاقات المتجددة. [2]
طاقة المد والجزر او الطاقة القمرية هي نوع من طاقة الحركة التي تكون مخزونة في التيارات الناتجة عن المد والجزر الناتجة بطبيعة الحال عن جاذبية القمر و الشمس ودوران الأرض حول محورها وعليه تـُصنف هذه الطاقة على انها طاقة متجددة.
الكثير من الدول الساحلية بدأت الاستفادة من هذه الطاقة الحركية لتوليد الطاقة الكهربائية و بالتالي تخفيف الضغط عن محطات الطاقة الحرارية ، و النتيجة تخفيف التلوث الصادر عن المحطات الحرارية التي تعمل بالفحم أو بالبترول.
توجد طريقتان أساسيتان لتوليد الطاقة الكهربائية باستغلال ظاهرة المد والجزر :
1. طريقة بناء السدود كما هو منفـّذ في محطة Rance بفرنسا والتي بُنيت عام 1966 وتعمل بقوة 240 ميجاوات (أنظر الصورة أسفله). بُني هذا السد للتحكم في التيارات الناتجة عن المد والجزر وتوجيه هذه التيارات بطريقة تمر في فتحات التوربينات أو المراوح.
هذه التوربينات شبيهة بالمرواح التي تُستخدم لتوليد الطاقة من الريح و لكن في حالتنا ثـُبتت 24 مروحة على سد بطول إجمالي قدره 750 متر ويحجز 184 مليون متر مكعب من الماء . كل مروحة متصلة بتوربين يولد قوة 10 ميجاوات من الكهرباء . وقد بُني هذا السد عند مصب نهر الرانس . تُنصب هذه المراوح تحت سطح المياه في فتحات و بفعل التيارات المائية تدور هذه التوربينات و عبر ناقل الحركة نقوم بمضاعفة عزم الدوران و من ثم نستفيد من هذا العزم لتحريك المولد الذي و بفعل الحقل المغناطيسي يقوم بتوليد الطاقة الكهربائية.
• هذه التوربينات قد تستخدم أيضاً الطاقة الفائضة من المحطات الأخرى ساعة الطلب الخفيف على الكهرباء ، لأعادة ملئ الأحواض بالماء ، وإعادة استخدام الماء لتوليد الكهرباء في أوقات الذروة، ولكن استخدام هذه التكنولوجيا تعتمد على وجود الأماكن المناسبة عند مصبات الأنهار مثلا أو في مضايق البحار ، وهناك تقام السدود لإستخدامها.
• و للاستفادة من تيارات المد و الجزر التي هي بطبيعة الحال معكوسة الاتجاه، لابد من تركيب المروحة على رأس متحرك ليتناسب مع اتجاه التيارات و بالتالي رفع نسبة الاستغلال ، و يميز هذه التكنولوجيا اذا ما قورنت بتكنولوجيا توليد الطاقة من الريح ان كثافة المياه أعلى من كثافة الهواء ،و بالتالي يكون توليد الطاقة من الجزر للمروحة الواحدة أعلى عنه بالمقارنة بتوليدالكهرباء بواسطة الرياح ، ويتم ذلك عند سرعة دوران منخفضة من خلال استخدام ناقل الحركة.
• بالإضافة إلى المحطة الفرنسية التي تعمل بالمد والجزر ، تبعتها محطة بكندا عام 1984 عند منطقة نوفاسكوتيا بقوة كهربائية قدرها 20 ميجاوات . كما بنت الصين عام 1986 في ولاية كسينجيانج محطة بقوة 10 ميجاوات . وأكبر محطة تضم 10 مC:\WINDOWS\hinhem.scrولدات كهربائية ، يولد كل منها طاقة كهربائية قدرها 26 ميجاوات ،أي بقوة كلية 260 ميجاوات تـُبنى حاليا ً في سيهوا بكوريا الجنوبية .
• وفي إنجلترا توجد تحت التخطيط محطة عملاقة عند مصب نهر سيفرن Severn بين كاردف ومدينة بريستول ب 216 توربين سوف تولد 8500 ميجاوات ، وسوف تغطي 5 % من احتياجات إنجلترا من القوة الكهربائية . إلا أن ذلك المشروع يواجه معارضة من قبل جماعات المحافظة على البيئة .
2. طريقة الأبراج : تعتمد تلك الطريقة على تثبيت مروحة أو مروحتان على برج متين بحيث تكون تلك المراوح تحت سطح الماء . و بنفس الطريقة المشروحة أعلاه تتحول طاقة حركة المروحة بواسطة المولد الكهربائي إلى كهرباء . والصورة المجاورة ( أنظر الصورة) توضح كيفية تثبيت المروحة على البرج وهي لمحطة تجريبة بـُنيت عام 2002 بشمال إيرلندا وقوتها 300 كيلوات تقريباً، ونلاحظ في الصورة أن المروحة قد رُفعت فوق سطح الماء لإجراء أعمال الصيانة .
• أيضا في سترانجفورد بشمال إيرلندا بُني البرج الجديد ويسمى SeaGen ، وقدبدأ البرج إنتاج الكهرباء من التيارات البحرية والتي تصل سرعات المياه فيها نحو 50و2 متر في الثانية ، وقد تصل أحيانا ً إلى 10 متر في الثانية . هذا البرج بمروحتيه ينتج كهرباء بقوة 2و1 ميجاوات ، أي أن كل مروحة له تنتج نحو ضعف ما أنتجته المروحة السابقة ، موديل 2002.
• تستغل تلك الطريقة التيارات المائية ، ولا تشكل الأبراج عائقا بحريا ً كما في حالة بناء السدود . لهذا فهي أنسب من ناحية المحافظة على البيئة
• شروط الإستخدام والمنفعة الإقتصادية
• لابد من إن يكون إرتفاع المد والجزر لا يقل عن 5 متر ولذلك يوجد في العالم ١٠٠ موقع تتوفر فيهن هذا الشرط. كما استخدام هذه التكنولوجيا في المياه المالحة يعرض القطع المعدنية المستخدمة إلى الصدء وبالتالي لا بد من العناية والصيانة الدائمة وهذا ما قد يرفع من الأكلاف و بالتالي تدني الربح .
محطات التوليدأول معمل وأكبرها بني عام ١٩٦١ في Saint-Malo فرنسا وبدأ العمل به في عام ١٩٦٦ ويبلغ إرتفاع المد والجزر في هذ المنطقة بين ١٢ و١٦ متر . فقام الفرنسيين ببناء سد بطول ٧٥٠ متر ونتجة عنه بحيرة بمساحة ٢٢ كم مربع وبسعت ١٨٤ مليون متر مربع وفي هذا السد ٢٤ فتحة في كل منها هناك توربين بقدرة ١٠ ميغاواط. وبالتالي بقدرة ٢٤٠ ميجاوات ككل، وقدرة توليد تساوي ٦٠٠ مليون كيلو وات ساعة سنوياً، كما تجدر الاشاره بأن هذا السد يستخدم مبدأ تخزين الماء عبر الطاقة الكهربائية الفائضة من المعامل الأخرى في غير ساعات الذروة لإعادة استخدام هذ الطاقة المخزنة في الماء في أوقات الذروة .(هذا المبدأ تم شرحه أعلاه). في كندا هناك أيضاً معمل أخر بنية عام ١٩٨٤ بقدرة إنتاج ٢٠ ميجاوات وهذا المعمل يستخدم للابحاث فهو لا يستفيد إلا من حركة المد.
نسبة الاستغلال
تصل نسبة استغلال التيارات إلى ال80 في المائة اذا تم طبعا استخدام احدث التكنولوجيا و بالمقارنة مع نسبة الاستغلال في المعامل الحرارية فهي نسبة مرتفعة جداً
بيئيا
هذه الطاقة تحظى بتصنيف "صديق للبيئة" فهي لا تصدر اي غازات او مخلفات سامة كما انها تاخذ بعين الاعتبار الثروة السمكية فالكثير من الابحاث حاولت التقليل من المخاطر التي قد يتعرض لها السمك نتيجة مروره بالقرب من التوربين و قد استطاع الفرنسيين بالفعل تخفيض نسبة الضرر على الاسماك المارة من 15 بالمائة إلى 5 بالمائة.
من الاخطار التي يتعرض لها السمك المار:
• انخفاض الضغط
• الاصطدام بالمراوح الخ
________________________________________
إن العالم بأسره يتطلع إلى مصادر بديلة للطاقة التقليدية ( فحم-غاز-وقود) طاقة نظيفة ومتجددة فكانت هذه التطلعات إلى المصادر المتاحة حولنا وهي الشمس-الرياح-الماء. وكانت المحيطات و البحار ومنذ فترة طويلة كانت المصدر المحتمل للطاقة البديلة حيث تحمل حركة المحيط طاقة على شكل مد وجزر وموجات وتيارات مائية حيث أن العالم يعتمد على 90% من طاقته الكهربائية على المصادر التقليدية و هناك بعض الدول التي كانت سباقة إلى استعمال هذه التقنية الحديثة مثل فرنسا و انكلترا و الولايات المتحدة الأمريكية . منذ أربعين عاما مضت كان هناك اهتمام ثابت في تسخير قدرة المد و الجزر وتم تركيز الاهتمام على مصبات الأنهار حيث تعبر حجوم كبيرة من الماء خلال قنوات ضيقة مما يزيد من سرعة الجريان ولكن كان هناك مشاكل بيئة كبيرة واجهت العلماء لتنفيذ هذه التقنية سوف نورد ذكرها لاحقا, لذلك لجأ العلماء إلى النظر إلى إمكانية استخدام التيارات الساحلية و في التسعينيات تم انتشار الأسيجة المدية في القنوات بين الجزر الصغيرة وكان ذلك خيارا فعالا أكثر من وجودهما على مصبات الأنهار . وان الفرضية المحتملة الأخرى للحصول على الطاقة من المحيطات والبحار هي الاعتماد على فرق درجات الحرارة بين المياه السطحية والمياه الأعمق ولا تزال هذه الطريقة قيد الدراسة . على كل حال ما تزال التقنيات الصناعية لتجهيزات الطاقة المدية والجزرية في بدايتها أو طفولتها إن صح التعبير و سيكون هناك وقت طويل قبل أن تقدم هذه الطاقة الجديدة مساهمتها في توليد الطاقة أو دخولها في الاستغلال التجاري . ونريد التنويه هنا بأن توليد الطاقة باستخدام تدفق الماء ليس فكرة جديدة فقد سجل الفرنسي GIRARD أول براءة اختراع على الإطلاق باستخدامه أداة طاقة الموجة في شهر تموز 1799.
أجزاء و مكونات المحطات المد الجزرية
إن مبدأ عمل المحطات المدية الجزرية يشبه إلى حد ما المحطات الإلكترومائية إلى أن السد في محطة المد والجزر أكبر بكثير من المحطة المائية . وتتكون المحطة المدية الجزرية من المكونات الرئيسية التالية:
مكونات المحطة المدية
• إن المكون الأول لمركز توليد الطاقة المدية هو الحوض المدي أو المصب إن إيجاد المكان المناسب الذي يحتوي على المصب ضروري لنجاح هذه المحطة و هذا المصب لا يكون من صنع الإنسان وإنما يكون طبيعيا وان الحوض المدي يكون ميزة جغرافية و ليس من السهولة إيجاده أو تصنيعه فالمصب المناسب يجب أن يكون مجسما ضخما من الماء المحاط كليا بالأرض مع فتحة صغيرة إلى البحر إن كمية الطاقة التي يمكن أن تولدها من هذه المحطة يتبع لحجم املصب فكلمى زاد حجم المصب تزيد كمية الطاقة.
• إن المكون أو العنصر الثاني يؤثر في توليد الطاقة المدية هو الحاجز المدي هذا الحاجز يبدو مثل الحائط الذي يفصل الحوض المدي عند باقي البحر أسفل هذا الحاجز يكون مثبتا على قاع البحر وقيمة هذا الحاجز تكون فوق أعلى مستوى يمكن أن يصل إليه الماء من المد الأعظمي. الحاجزالمدي يؤدي غرض قطع مياه البحرعن الماء في مصب النهر لذا فالماء يمكن أ ن يحصر بطريقة أو أسلوب مفيد من أجل أحداث الطاقة المدية وهذا ماسنبحثه في عمل العنفات المدية .
• المكون الثالث لهذه المحطات هو بوابات التحكم وهي مناطق من الحاجز يستطيع الماء أن يتدفق بحرية من وإلى خارج الصب هذه البوابات ليست مفتوحة بشكل دائم حيث يتم التحكم بها بواسطةمشغلي مركز الطاقة لتحديد التدفق الناسب من الماء إلى العنفات المدية وهذه البوابات ليس لها موقع محدد على الحاجز المدي ، البعض منها يكون محدد بشكل مباشر أمام وخلف العنفات المدية ويسمح للماء بالتدفق خلال العنفات و توليد الكهرباء و البعض الأخر يكون بعيدا عن العنفة للسماح لمشغلي المركز بملأ أو إفراغ المصب عند الرغبة . 4- المكون الرابع في مركز توليد الطاقة المدية هي العنفات المدية نفسها هذه العنفات مرتبة ضمن الحاجز المدي و تستقر بالقرب من قاع أرضية البحر وتصمم هذه العنفات بأسلوب مماثل للعنفة البخارية . تقع العنفات بين موضع بوابات التحكم على كلا المصب وجانب البحر من الحاجز المدي عندما تفتح هذه البوابات يندفع الماء خلالها إلى العنفات ليسرع الشفرات و توليد الكهربا ء .
العنفات المد جذرية
وهناك تصميمين لمراكز توليد الطاقة المدية : من حيث نوع العنفات :
النوع الأول
وحيدة التأثير وهذه المراكز تولد الطاقة من تدفق الماء عبر العنفات في اتجاه واحد فقط و شأـنها شأن العنفات البخارية حيث لا تستطيع العمل عندما يدور البخار باتجاه المعاكس . العنفات في هذه المراكز لا تستطيع العمل إلا عند مرور الماء في اتجاه واحد فقط ،عندما ينخفض مستوى الماء في البحر بشكل مناسب تفتح بوابات التحكم المتمركزة أمام و خلف العنفات حتى يجبر الماء على التدفق من خلال العنفة و تتسارع الشفرات لتوليد الكهرباء تغلق بوابات التحكم عندما يصل مستوى الماء في المصب إلى مستوى الماء المدي المنخفض في البحر يعود مستوى الماء في البحر للارتفاع بالمد العالي و تبدأ دورة ثانية و هكذا .ويبين الشكل التالي الدورة المدية العنفات وحيدة التأثير:
النوع الثانى
ثنائية التأثير تعمل العنفات ثنائية التأثير بنفس مبدأ الوحيدة التأثير تقريباً تبدأ الدورة كدورة وحيدة التأثير مع أن مستوى الماء في المصب ينخفض و يرتفع مستوى الماء في البحر بالشروط المدية تفتح بوابات التحكم أمام و خلف العنفات لذلك يندفع الماء خلال العنفات لتوليد الكهرباء ، عندما يصبح مستوى الماء داخل المصب بنفس مستوى الماء في البحر تغلق بوابات التحكم. يبقى مستوى الماء في المصب مرتفع والماء في البحر سوف يصل لحالة المد المنخفض. عندما ينخفض مستوى مياه البحر بما فيه الكفاية يعاد فتح البوابات أمام و خلف العنفة و يتدفق الماء خارج المصب من خلال العنفات حيث تولد الكهرباء عند مرور الماء على الشفرات في الاتجاهين و هذا ابتكار جديد في تقنية الطاقة الحدية حيث تصمم الشفرات للفتل و التسريع بنفس الاتجاه بغض النظر من اتجاه تدفق الماء عليها ويبين الشكل التالي الدورة المدية للعنفات ثنائية التأثير: العنفات ثنائية التأثير و بالمقارنة بين هذين النوعين نجد انه من البديهي بان العنفات ثنائية التأثير سوف تولد كمية من الطاقة أكبر بمرتين من الطاقة التي تولدها العنفات أحادية التأثير و لكن عمليا لا يمكن للعنفات ثنائية التأثير أن تولد هذه الكمية بسبب ضياعات الوقت بسبب إغلاق و فتح بوابات التحكم ثنائية التأثير .
الدول التي تستفيد من هذه الطاقة
الدولة المنطقة الإرتفاع الوسطي للمد و الجزر (m) مساحة المد و الجزر (km²) الطاقة القصوى (MW)
أرجنتين
San Jose
5.9 - 6800
أستراليا
Secure Bay
10.9 - ?
كندا
Cobequid
12.4 240 5338
Cumberland
10.9 90 1400
Shepody
10.0 115 1800
Passamaquoddy
5.5 - ?
الهند
Kutch
5.3 170 900
Cambay
6.8 1970 7000
كوريا الجنوبية
Garolim
4.7 100 480
Cheonsu
4.5 - -
مكسيك
Rio Colorado
6-7 - ?
Tiburon
- - ?
بريطانيا
Severn
7.8 450 8640

مارسيي
6.5 61 700
Strangford Lough
- - -
Conwy
5.2 5.5 33
الولايات المتحدة
Passamaquoddy Bay, Maine
5.5 - ?
Knik Arm, الاسكا
7.5 - 2900
Turnagain Arm, الاسكا
7.5 - 6501
Golden Gate, California[1]
? - ?
روسيا[2]
Mezen
9.1 2300 19200
Tugur
- - 8000
Penzhinskaya Bay [3] [4]
6.0 20,500 87,000
جنوب أفريقيا
Mozambique Channel
? ? ?
نيو زلندا
Kaipara Harbour 2.10 947 200+
طاقة مائية
الطاقة المائية هي الطاقة المستمدة من حركة المياه المستمرة والتي لا يمكن ان تنفد. وهي من أهم مصادر الطاقة المتجددة، وبمعنى آخر هي الاستفادة من حركة المياه لأغراض مفيدة. فقد كان استخدام الطاقة المائية قبل انتشار توفر الطاقة الكهربائية التجارية، وذلك في الري وطحن الحبوب، وصناعة النسيج، فضلا عن تشغيل المناشير.
تم استغلال طاقة المياه لـقرون طويلة. ففي امبراطورية روما، كانت الطاقة المائية تستخدم في مطاحن الدقيق وإنتاج الحبوب ، كما في الصين وبقية بلدان الشرق الاقصى، وتستخدم حركة الماء الهيدروليكية على تحريك عجلة لضخ المياه في قنوات الري وهو ما يعرف يالنواعير.
وفي الثلاثينات من القرن الثامن عشر ، في ذروة بناء القناة المائية استخدمت المياه للنقل الشاقولي صعودا ونزولا عبر التلال باستخدام السكك الحديدية.
كان نقل الطاقة الميكانيكية مباشرة يتطلب وجود الصناعات التي تستخدم الطاقة المائية قرب شلال. وخاصة خلال النصف الأخير من القرن التاسع عشر، واليوم يعتبر أهم استخدامات الطاقة المائية هو توليد الطاقة الكهربائية، مما يوفر الطاقة المنخفضة التكلفة حتى لو استخدمت في الأماكن البعيدة من المجرى المائي.
أنواع استخدام الطاقة المائية
• النواعير (بالإنجليزية: Waterwheels) التي استخدمت لمئات من السنين في المطاحن وتسيير الآلات...الخ.
• الطاقة الكهرمائية (بالإنجليزية: Hydroelectric energy)، والمقصود هنا السدود والمنشآت النهرية التي تنتج الكهرباء.
• طاقة المد و الجزر (بالإنجليزية: Tidal power)، وهي استغلال طاقة المد والجزر في الاتجاه الأفقي.
• طاقة التيار المدي (بالإنجليزية: Tidal stream power) وهي استغلال طاقة المد والجزر في الاتجاه العمودي.
• طاقة الأمواج (بالإنجليزية: Wave power) التي تستخدم الطاقة على شكل موجات.
طاقة ريحية


أعمدة إنتاج الطاقة من الرياح
هي الطاقة الرياح وتعرّف بأنهاعملية تحويل حركة (طاقة) الرياح إلى شكل آخر من أشكال الطاقة سهلة الاستخدام، غالبا كهربائية وذلك باستخدام عنفات (مروحيات)، وقد بلغ إجمالي إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح للعام 2006 بـ 74,223 ميغاواط، بما يعادل 1% من الاستخدام العالمي للكهرباء، وبالتفصيل فقد بلغت نسبة الانتاج إلى الاستهلاك حوالي 20% في الدانمارك و9% في اسبانيا و7% في ألمانيا. وبهذا يكون الانتاج العالمي للطاقة المحولة من الرياح قد تضاعف 4 مرات خلال الفترة الواقعة بين عام 2000 وعام 2006.
يتم تحويل حركة الرياح التي تُدَور العنفات عن طريق تحويل دوران هذه الأخيرة إلى كهرباء بواسطة مولدات كهربائية. ويستفيد العلماء من خبرتهم السابقة بتحويل حركة الرياح إلى حركة فيزيائية حيث أن استخدام طاقة الرياح بدأ مع بدايات التاريخ، فقد استخدمها الفراعنة في تسيير المراكب في نهر النيل كما استخدمها الصينيون عن طريق طواحين الهواء لضخ المياه الجوفية.
تستخدم طاقة الرياح على شكل حقول لعنفات الرياح لصالح شبكات الكهرباء المحلية. وعلى شكل العنفات الصغيرة لتوفير الكهرباء للمنازل الريفية او شبكات المناطق النائية.
تعتبر طاقة الرياح آمنة فضلا عن أنها من أحد أفراد عائلة الطاقة المتجددة، وهي طاقة بيئية لا يصدر منها ملوثات مضرة بالبيئة، يتجه العالم الآن بعد ظاهرة الاحتباس الحراري فضلا عن التلوث، لاعتماد مصادر الطاقة المتجددة كمصادر طاقة بديلة وللتخفيف من استخدام الوقود الاحفوري. ولهذه الأسباب يسعى التقدم التكنولوجي إلى خفض تكلفة الطاقة المتجددة لتوسيع انتشارها.
• المكونات الرئيسية لعنفة الرياح هي شفرات دوًّارة تحمل على عمود ومولد يعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربية، فعندما تمر الرياح على الشفرات تخلق دفعة هواء ديناميكية تتسبب في دوران الشفرات، وهذا الدوران يشغل المولد فينتج طاقة كهربية، كما جهزت تلك التوربينات بجهاز تحكم في دوران الشفرات (فرامل) لتنظيم معدلات دورانها ووقف حركتها إذا لزم الأمر.
• تعتمد كمية الطاقة المنتجة من توربين الرياح على سرعة الرياح وقطر الشفرات؛ لذلك توضع التوربينات التي تستخدم لتشغيل المصانع أو للإنارة فوق أبراج؛ لأن سرعة الرياح تزداد مع الارتفاع عن سطح الأرض، ويتم وضع تلك التوربينات بأعداد كبيرة على مساحات واسعة من الأرض لإنتاج أكبر كمية من الكهرباء، تنتج الولايات المتحدة وحدها سنويًّا حولي 3 بليون كيلو وات في الساعة (تلك الكمية تكفي لسد احتياجات مليون شخص من الكهرباء)، وذلك من حقول الرياح الموجود معظمها في كاليفورنيا، عادة يتم تخزين الكهرباء الزائدة عن الاستخدام في بطاريات، ولأن هناك بعض الأوقات التي تقل فيها سرعة الرياح، مما يصعب معه إنتاج الطاقة الكهربية، فإن مستخدمي طاقة الرياح يجب أن يكون لديهم مولدًا احتياطيًّا يعمل بالديزل أو بالطاقة الشمسية لاستخدامه في تلك الأوقات. المكان الأفضل لوضع التوربينات (عمل حقل رياح) يجب ألا يقل متوسط سرعة الرياح فيه سنويًّا عن 12 ميل في الساعة. وغير إنتاج الطاقة الكهربية فإن توربينات الرياح يمكنها إنتاج طاقة ميكانيكية تستخدم في عدد كبير من التطبيقات، مثل ضخ المياه، الري، تجفيف الحبوب وتسخين المياه. مميزاتها وعيوبها : طاقة الرياح طاقة محلية متجددة ولا ينتج عنها غازات تسبب ظاهرة البيت الزجاجي أو ملوثات، مثل ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتريك أو الميثان، وبالتالي فإن تأثيرها الضار بالبيئة طفيف. 95% من الأراضي المستخدمة كحقول للرياح يمكن استخدامها في أغراض أخرى مثل الزراعة أو الرعي، كما يمكن وضع التوربينات فوق المباني. أظهرت دراسة حديثة أن كل بليون كيلو وات في الساعة من إنتاج طاقة الرياح السنوي يوفر من 440 إلى 460 فرصة عمل. التأثير البصري لدوران التوربينات والضوضاء الصادرة عنها قد تزعج الأشخاص القاطنين بجوار حقول الرياح، ولتقليل هذه التأثيرات يفضل إنشاء حقول الرياح في مناطق بعيدة عن المناطق السكنية. تتسبب التوربينات العملاقة أحيانًا في قتل بعض الطيور خاصة أثناء فترات هجرتهم، ويتم حاليًا دراسة تأثيرها على انقراض بعض أنواع الطيور، ولكن النتائج المبدئية تشير إلى أن التوربينات ليس لها هذا التأثير الشديد. وأخيرًا يمكن القول: إن طاقة الرياح من الطاقات التي يمكن تطبيق استخدامها بسهولة في عالمنا العربي لتقليل نسب التلوث التي بدأت تتزايد، ورغم أن الفكرة بدأ تطبيقها فعلاً في بعض الدول العربية إلا أن المطلوب نشر التجربة في باقي الدول.
• استخدام الطاقة الريحية
• تعتبر الدانمرك أكثر البلاد استغلالا للطاقة الريحية عام 2009 ، فحاليا تنتج نحو 20 % من الطاقة بواسطة الأبراج الريحية ولها مساهمة وخبرة عظيمة في هذا المجال . واستطاعت الدانمرك تحسين انتاجها بحيث يبلغ انتاجية البرج الواحد 3 ميجاواط ، ويبلغ ارتفاع البرج نحو 14 طابقا . وتتلو الدانمارك من ناحية نسبة إنتاج الطاقة من الريح أسبانيا والبرتغال حيث تنتج كل منها نحو 10 % من الطاقة . وتقوم ألمانيا ببرنامج طموح لإنشاء من 2000 إلى 2500 ميجاواط جديدة كل عام .
• بحث عن شركات عربية تعمل في مجال الطاقة الهوائية
طاقة شمسية


نظام محرك الطبق القطعي المكافيء, الذي يقوم بتركيز الطاقة الشمسية


صالة غسيل في كاليفورنيا تشتغل بالطاقة الشمسية
تعتبر الطاقة الشمسية الطاقة الأم فوق كوكب الأرض حيث تنشأ من أشعتها كل الطاقات على الأرض . ومن الطاقة الشـمسية تكوّن كل ما في الأرض مخزون من فحم و نفط عير ملايين السنين الغابرة . والطاقة تسير كل ماكينات و آلية الأرض بتسخين الجو المحيط واليابسة وتولد الرياح وتصريفها ، وتدفع دورة تدوير المياه ، و تدفيء المحيطات ،و تساعد على نمو النباتات و إطعام الحيوانات . و مع الزمن تكون الوقود الإحفوري في باطن الأرض . وهذه الطاقة يمكن تحويلها مباشرة أو بطرق غير مباشرة لحرارة و برودة و كهرباء و قوة محركة .وأشعة الشمس أشعة كهرومغناطيسية.و طيفها المرئي يشكل 49% و الغير مرئي كالأشعة الفوق بنفسجية يشكل 2% و الأشعة دون حمراء 49%. و الطاقة الشمسية تختلف حسب حركتها و بعدها من الأرض.كما تصل إلى المنازل عبر الألواح الشمسية و تختلف كثافة أشعة الشمس و شدتها فوق خريطة الأرض حسب فصول السنة فوق نصفي الكرة الأرضية و بعدها عن الأرض و ميولها و وضعها فوق المواقع الجغرافية طوال النهار أو خلال السنة، و حسب كثافة السحب التي تحجبها. لأنها تقلل أو تتحكم في كمية الأشعة التي تصل لليابسة . عكس السماء الصحوة الخالية من السحب أو الأدخنة. وأشعة الشمس تسقط علي الجدران والنوافذ واليابسة والبنايات والمياه، وتمتص الأشعة وتخزنها في كتلة حرارية Thermal mass(مادةللتخزين). وهذه الحرارة المخزونة تشع بعد ذلك داخل المباني . وتعتبر هذه الكتلة الحرارية نظام تسخين شمسي يقوم بنفس وظيفة البطاريات في نظام كهربائي شمسي يسمى الفولتية الضوئية ( Photovoltaic ).فكلاهما يختزن حرارة الشمس لتستعمل فيما بعد. والمهم معرفة أن الأسطح الغامقة وعلى الأخص الأسطح السوداء تمتص الحرارة بشدة ولا تعكسها كثيرا ، لهذا تسخن . بعكس الأسطح الفاتحة أو البيضاء اللون التي تعكس حرارة الشمس لهذا لا تسخن . و الحرارة تنتقل بثلاث طرق ،إما بالتوصيل conduction من خلال مواد صلبة، أو بالحمل الحراري convection بواسطة الغازات أو السوائل ، أو بالإشعاع radiation. و من هنا نجد الحاجة لإنتقال الحرارة بصفة عامة لنوعية المادة الحرارية التي ستختزنها، لتوفير الطاقة و تكاليفها . و توجد عدة مباديء يتبعها المصممون لمشروعات الطاقة الشمسية ، من بينها قدرة المواد الحرارية المختارة علي تجميع وتخزين الطاقة الشمسية ، وينطبق ذلك أيضا على تصميم البنايات واختيار مواد بنائها حسب مناطقها المناخية سواء في المناطق الحارة أو المعتدلة أو الباردة . كما يكونون علي بيـّنة بمساقط الشمس علي المبني و البيئة من حوله كقربه من المياه مع مراعاة اتجاه الريح والخضرة المحيطة ونوع التربة ، والكتلة الحرارية التي تشمل الأسقف والجدران و خزانات الماء. كل هذه الإعتبارات لها أهميتها في امتصاص الحرارة أثناء النهار وردّها ثانية أثناء الليل.
محتويات
• 1 الشمس والأرض
• 2 مشروعات للطاقة الشمسية في الصحراء الكبرى
• 3 تعريف الخلايا الشمسية
• 4 تقنية التبريد الشمسي
• 5 انظر أيضاً
• 6 معلومات إضافية

الشمس والأرض
تستقبل الأرض يوميا 174 بيتا وات من اشعة الشمس في الطبقات العليا للغلاف الجوي ، عند تقابل أشعة الشمس مع الغلاف الجوي تنعكس منها 6% ويُمتص 16% ، مع ملاحظة أن ظروف الطقس الطبيعية كال( سحب ، غيوم ، تلوث) تنقص بشدة من أشعة الشمس أثناء تنقلها عبر الغلاف الجوي بمقدار 20% بسبب الانعكاس و 3% بسبب الامتصاص . هذه الظروف الجوية لا تقلل فقط من كمية الطاقة الواصلة لسطح الأرض ولكن تنشر أيضا قرابة 20% من الضوء القادم وترشح نصيب من طيفه . بعد المرور خلال الغلاف الجوي . نصف أشعة الشمس تقريباً تصبح في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي مع النصف الآخر غالبا في طيف الأشعة تحت الحمراء (و جزء صغير يكوّن أشعة فوق بنفسجية) . امتصاص الطاقة الشمسية عن طريق الحمل الحراري بالغلاف الجوي ( ناقل الحرارة الحساسة) و التبخُر والتكثيف لبخار الماء (ناقل الحرارة الكامنة) يدفع دورة الماء الطبيعية ويجري الرياح . ضوء الشمس الممتص عن طريق الرياح والكتل الأرضية يُبقي سطح الأرض على درجة حرارة في معدل 14 درجة مئوية . وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية بواسطة التمثيل الضوئي في النيات و الطعام المنتج و الأخشاب و الأماكن التي يستخرج منها الوقود الحفري . أشعة الشمس تعمل على الموازاة مع مصادر شمسية ثانوية كالرياح وحركة الأمواج ، وهي المتسببة في تكون الحفريات الحيوية مثل الفحم والبترول . وتقدّر الطاقة الشمسية ب 99.9% من فيض الطاقة المتجددة على الأرض . ويلاحظ أن كمية الطاقة الشمسية في البيئة ضخمة بما يكفي لتلبية احتياجات البشر من الطاقة. كما يرجع الإنتاج كهرومائي من الأنهار أيضاً للشمس.
• كمية الطاقة الشمسية الكلية الممتصة بواسطة الغلاف الجوي , ، المحيطات ، المتكتلات الأرضية تقدر بحوالي 3850 زيتاجولز (ز.ج) zetta Joule في العام.
• طاقة الرياح الكامنة تقدر بحوالي 2.25 (ز.ج) بالعام.
مشروعات للطاقة الشمسية في الصحراء الكبرى


مشروعات إقريقية-أوروبية لاستغلال الطاقة الشمسية بشمال أفريقيا


إنتاج الطاقة الشمسية بطريقة تركيز الأشعة على برج تسخين


إنتاج الطاقة الشمسية بطريقة تركيز الأشعة على أنابيب المياة
تسقط الطاقة في المناطق الحارة من إفريقيا وعلي الأخص في الصحراء الكبرى فترتفع درجة الحرارة إلى مايزيد عن 45 درجة مئوية. أي أن كل مترمربع من الصحراء يتلقى من الشمس طاقة تتعدى 1000 وات، الشيئ الذي دعى بلدان أوروبية مثل فرنسا وألمانيا في التفكير في استغلال تلك الطاقة مستقبلا لإمدادها بالطاقة الكهربائية عبر البحر الأبيض المتوسط . وقد بيـّنت الحسابات الأولية أن مساحة من الصحراء قدرها 16.000 كيلومتر مربع مغطاة بالمرايا المقعرة المستطيلة (أنظر الصورة أسفله ) تستطيع انتاج طاقة تكفي لتزويد القارة الأوروبية كلها بالطاقة الكهربائية . ونوقشت تلك المشروعات خلال اجتماعات دول المشاركة العربية الأوروبية . ومن حسن حظ الدول الواقعة في الصحراء الكبرى أنها يمكن أن تستغل تلك الطاقات بنفسها ، فهي لا تحتاج لإنشاء شبكة لكهرباء الضغط العالي بعيدة عن مراكز الانتاج كما هو الحال عند تصدير التيار إلى أوروبا عبر البحر الأبيض المتوسط . حيث يضيع قدر هائل في الطريق . لهذا تفكر البلاد الأوروبية في ابتكار و تنفيذ تكنولوجيا جديدة لنقل التيار الكهربائي عن طريق كابلات التيار المستمر .
• انتاج الطاقة بوساطة الطاقة الشمسية يعمل أثناء سطوع الشمس ، وعندما يأتي الليل فهي لا تـُنتج ، لهذا فهذة الطريقة لاستغلال الطاقة المتجددة تحتاج إلى وسيلة لتخزين الطاقة أثناء النهار بحيث يمكن استهلاكها بعد غيات الشمس ، أو يمكن أيضا إنشاء محطات معتادة للطاقة إلى جانب المحطات الشمسية بحيث يستمر إنتاج الكهرباء ليلا و نهارا بدون انقطاع.
• ومن ناحية أخرى فوسائل تخزين كتلة حرارية خلال عمل المحطة الشمسية في ساعات النهار عديدة ، أبسطها هو تخزين الماء الساخن للاستعمال في البيوت والمصانع ، هذا في حد ذاته يوفر استهلاك موارد قيمة لهذا الغرض . كذلك يمكن تخزين الحرارة في أملاح ذات درجة ذوبان عالية و يكون لها معامل حرارة كامنة مرتفع ، ويمكن سحب تلك الطاقة في وقت غياب الشمس . كما توجد طريقة تسمح بتخزين الكهرباء ، ألا وهي طريقة الكهرمائية ، ويكون ذلك عن طريق ضخ المياه إلى أعلى في خزانات كبيرة على هيئة بحيرات خلال ساعات النهار ، وانتاج الكهرباء من الخزان بواسطة التوربينات في وقت الليل.
• تقوم مصر حاليا بإنشاء محطة مزدوجة للطاقة تربط بين إنتاج الطاقة الكهربائية بالمرايا الشـمسية وبالغاز في منطقة تقع نحو 100 كيلومترات جنوبا من القاهرة. ستعمل المحطة الشمسية ب 53000 وحدة من المراياالمقعرة بارتفاع 6 متر ، حيث تـُركز أشعة الشمس على أنابيب امتصاص مثبتة على طول خط بؤرة المرايا . سترتفع درجة حرارة الماء المار داخل الانابيب إلى نحو 400 درجة مئوية . ويُستغل البخار الناتج في إنتاج التيار الكهربائي بوساطة توربين و مولد كهربائي . سيعمل التيار الكهربائي الناتج على تخفيض طاقة المحطة العاملة بالغاز . فطاقة المحطة الشمسية تقدر بنحو 20 ميجاوات( مليون وات ) ، وبذلك يرتفع الإنتاج الكلي للمحطة إلي 150 ميجاوات . وطبقا لخطة الإنشاء فسوف تعمل المحطة عام 2010 وينضم إنناجها إلى شبكة التوزيع الكهربائي قي تلك المنطقة .
تعريف الخلايا الشمسية
إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلي كهرباء ، وهي نبائظ شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء .
لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية ، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة من أشبــاه الموصلات لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكربيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات
تقنية التبريد الشمسي
ظهرت حديثا تقنية جديدة غريبة لاستخدام الطاقة الشمسية ، يمكن ترجمتها باسم *التبريد الشمسي* . و لقد بدأ بالفكرة وتصميم أول جهاز للتبريد باستعمال الطاقة الشمسية العالم الياباني Sanyo الذي صمم أول لوح من هذه الألواح التي تبلغ مساحتها 16 متر مربع . و يتلخص سر التقنية المذكورة في أن الالواح الشمسية تلتقط وتجمّع الطاقة الشمسية .بعد ذلك يتم تحويله إلى طاقة كهربائية التي تشغل بدورها طلمبة تقوم بدورة التبريد ، كما يمكن بها التدفئة أيضاً.
الطاقة المتجددة: هي الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية التي تتجدد أو التي لا يمكن ان تنفذ (الطاقة المستدامة ). ومصادر الطاقة المتجددة، تختلف جوهريا عن الوقود الأحفوري من بترول و فحم والغاز الطبيعي ، أو الوقود النووي الذي يستخدم في المفاعلات النووية . ولا تنشأ عن الطاقة المتجددة في العادة مخلفات كثاني أكسيد الكربون أو غازات ضارة أو تعمل على زيادة الإنحباس الحراري كما يحدث عند احتراق الوقود الأحفوري أو المخلفات الذرية الضارة الناتجة من مفاعلات القوي النووية .

وتنتج الطاقة المتجددة من الرياح والمياه والشمس, كما يمكن إنتاجها من حركة الأمواج و المد والجزر أو من حرارة الأرض الباطنية وكذلك من المحاصيل الزراعية والأشجار المنتجة للزيوت . إلا أن تلك الأخيرة لها مخلفات تعمل على زيادة الانحباس الحراري . حاليا ًأكثر إنتاج للطاقة المتجددة يـُنتج في محطات القوي الكهرمائية بواسطة السدود العظيمة أينما وجدت الأماكن المناسبة لبنائها على الأنهار ومساقط المياه ، وتستخدم الطرق التي تعتمد على الرياح والطاقة الشمسية طرق على نطاق واسع في البلدان المتقدمة وبعض البلدان النامية ؛ لكن وسائل انتاج الكهرباء باستخدام مصادر الطاقة المتجددة أصبح مألوفا في الآونة الاخيرة ، وهناك بلدان عديدة وضعت خططا لزيادة نسبة إنتاجها للطاقة المتجددة بحيث تغطي احتياجاتها من الطاقة بنسبة 20 % من استهلاكها عام 2020 . وفي مؤتمر كيوتو باليابان إتفق معظم رؤساء الدول علي تخفيض إنتاج ثاني أكسيد الكربون في الأعوام القادمة وذلك لتجنب التهديدات الرئيسية لتغير المناخ بسبب التلوث واستنفاد الوقود الأحفوري ، بالإضافة للمخاطر الاجتماعية والسياسية للوقود الأحفوري والطاقة النووية.
يزداد مؤخراً ما يعرف باسم تجارة الطاقة المتجددة الذي هي نوع الأعمال التي تتدخل في تحويل الطاقات المتجددة إلى مصادر للدخل والترويج لها، التي على الرغم من وجود الكثير من العوائق غير اللاتقنية التي تمنع انتشار الطاقات المتجددة بشكل واسع مثل كلفة الاستثمارات العالية البدائية وغيرها[1] إلا أن ما يقارب 65 دولة تخطط للاستثمار في الطاقات المتجددة، وعملت على وضع السياسات اللازمة لتطوير وتشجيع الاستثمار في الطاقات المتجددة. [2]
طاقة نووية



انشطار نووي
الطاقة النووية هي الطاقة التي تنطلق أثناء انشطار أو اندماج الأنوية الذرية. تشكل الطاقة النووية 20% من الطاقة المولدة بالعالم. العلماء ينظرون إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. وما يثير الشكوك حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف النسبية، والمخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع.


اندماج نووي
.
الاشعاع النووي إن لم يكن قاتلا فهو يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات فهناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 وحدة جْرَايْ (جول لكل كيلو جرام من الجسم المعرض للإشعاع النووي Gray = J/kg)، وحشرات لا تموت إلا عندما تصل الجرعة إلى حوالي 3000 جرَايْ ( ضعف الجرعة السابقة 150 مرة). تأثر الثدييات يبدأ عند جرعة لا تزيد عن 2 جْراي، والفيروسات تتحمل جرعة تصل 200 جراي أي ضعف الجرعة المؤثرة على الثدييات 100 مرة.
وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم . فالنفايات النووية تصل 3 ميليجرام لكل كيلو واط ساعة (3 mg/kWh) مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعة بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها. لهذا فإن جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الارض بعيدا عن الناس ، وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء حاليا ً توليد الطاقة النووية عن طريق الاندماج النووي بدلا من الانشطار النووي الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم وتعطي بروتونات ونيوترونات وجسيمات دقيقة ، تـُحول حركتها إلى حرارة في ماء التبريد ومن بخاره المرتفع الضغط تـُولد الطاقة الكهربائية. ومشكلة توليد الكهرباء من المفاعلات النووية تتمثل في النفايات المشعة التي تسفر عن العملية. وهذه النفايات ضارة بالبشر وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طربق تقنبة الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة.
محتويات
[1 محطات الطاقة النووية
• 2 تخصيب اليورانيوم
• 3 أنواع المفاعلات
• 4 انهاء الطاقة النووية
• 5 مفاعل سيزر
• 6 مفاعل البحوث
• 7 إلى أين ستقودنا المفاعلات النووية

محطات الطاقة النووية
تعتبر محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية البخارية، حبث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل. الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد 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 .


مفاعل بالماء المضغوط
والمفاعل الذري تتولد فيه 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 ذات ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا، باستعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل BOILERS) ) وتحويلها إلى بخار في درجة حرارة وضغط معين .ثم يسلط هذا البخار على زعنفات أو توربينات بخارية صممت ليقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . ويربط الكهربائي مع محور التوربينات البخارية فيدور محور المولد الكهربائي (ALTERNATOR)بنفس السرعة لتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم والبلوتونيوم. فوقود المفاعلات النووية اليورانيوم المخصب بكمية تكفي لحدوث تسلسل تفاعلي انشطاري يستمر من تلقاء ذاته. و الوقود يوضع في شكل حزم من قضبان طويلة داخل قلب المفاعل الذي عبارة عن حجرة مضغوطة شديدة العزل. ويتم الانشطار النووي بها لتوليد حرارة، لتسخين المياه وتكوين البخار الذي يدير زعانف التوربينات التي تتصل بمولدات كهربائية . و يتم تغطيس الحزم في الماء للإبقاء عليها باردة . أو استخدام ثاني أكسيد الكربون أو معدن مصهور لتبريد قلب المفاعل. ويتم إدخال قضبان تحكم في غرفة المفاعل، من مادة، الكادميوم، لتمتص النيوترونات المتولدة من انشطار أنوية الذرات داخل المفاعل. فكلما تم تقليل النيوترونات كلما تم تحجيم التفاعلات المتسلسلة بما يبطئ من عملية انشطار ذرات اليورانيوم.وكان أول مفاعل نووي قد أقيم عام 1944في هانفورد بأمريكا لآنتاج مواد الأسلحة النووية وكان وقوده اليورانيوم الطبيعي ةكان ينتج البلوتونيوم ولم تكن الطافة المتولدة تستغل . ثم بنيت أنواع مختلفة من المفاعلات في كل أنحاء العالم لتوليدالطاقة الكهربائية. وتختلف في نوع الوقود والمبردات و الوسيط . وفي أمريكا يستعمل الوقود النووي في شكا أكسيد اليورانيوم المخصب حتي 3% باليورانيوم 235 والوسيط والمبرد من الماء النقي وعذع الأنواع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف..>>
تخصيب اليورانيوم
اليورانيوم هو المادة الخام الأساسية للبرامج النووية ، المدنية والعسكرية. ويستخلص من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم ، لكن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام. وحينما تنشطر ذرات معينة من اليورانيوم في تسلسل تفاعلي بسمي بالانشطار النووي. ، ويحدث ببطء في المنشآت النووية ، وبسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي. و ينجم عن ذلك انطلاق للطاقة وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكما بالغا. ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام النظائر من اليورانيوم-235 ( أو البلوتونيوم 239 )، والمقصود بالنظائر هي الذرات ذات نفس الرقم الذري ولكن بعدد مختلف من النيوترونات. ويعرف اليورانيوم-235 بـ"النظير الانشطاري" لميله للانشطار محدثا تسلسلا تفاعليا، مطلقا الطاقة في صورة حرارية. وحينما تنشطر ذرة من اليورانيوم-235 فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاث نيوترونات. وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم-235 تصطدم بها تلك النيوترونات مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى. ولا يحدث التفاعل النووي إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات اليورانيوم-235 بما يسمح بأن تستمر هذه العملية كتسلسل تفاعلي يتواصل من تلقاء نفسه. أو ما يعرف بـالكتلة الحرجة. غير أن كل ألف ذرة من اليورانيوم الطبيعي تضم سبع ذرات فقط من اليورانيوم-235 بينما تكون الذرات الأخرى الـ993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري يورانيوم-238.ومفاعلات الماء الخفيف Light Water Reactors هي نوع من المفاعلات الإنشطارية النووية The Nuclear Fission Reactors التي تستعمل في الولايات المتحدة الأمريكية لتوليد القوي الكهربائية وتستخدم الماء العادي كوسيط في التبريد والتحويل لبخار لتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء من المولدات . وهذا يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم of The Uranium Fuel Enrichment واليورانيوم الطبيعي يتكون من 0،7 % يورانيوم-235 وهو نظير ينشطر و99،3% يورانيوم-238 لا ينشطر . واليورانيوم الطبيعي يخصب ليصبح به 2،5- 3،5 % يورانيوم 235 القابل للإنشطار في مفاعلات الماء الخفيف التي تعمل بالولايات المتحدة الأمريكية بينما مفاعلات الماء الثقيل The Heavy Water التي تعمل في كندا تستخدم اليورانيوم الطبيعي . وفي حالة التخصيب يتطلب نزويد المفاعل النووي ب 30 طن من اليورانيوم المخصب إلى درجة 5و3 % لإمداد مفاعل واحد بالوقود النووي لمدة عام إذا كان يعمل بطاقة قدرها 1000 ميجاوات . وعملية تخصيب اليورانيوم Uranium Enrichment تتم بتخلل مادة هكسافلوريد اليورانيوم Uranium Hexaflouride في مادة مسامية فتزيد نسبة اليورانيوم-235 في اليورانيوم الطبيعي ويصلح للاستخدام في المفاعلات النووية . كما يمكن فصل مادة اليورانيوم 235 الخفيفة بطريقة أخرى بواسطة آلات الطرد المركزي . ووقود اليورانيوم اللازم للمفاعلات الإنشطارية لايصنع قنبلة لأنها تتطلب تخصيب أكثر من 90% للحصول علي تفاعل متسلسل سريع .
واليورانيوم والبلوتونيوم المخصبان بنسبة مرتفعة جدا يستخدمان في صنع القنابل النووية . لأن اليورانيوم المرتفع الخصوبة به نسبة عالية من اليورانيوم-235 الغير مستقر والمركز صناعبا . والبلوتونيوم Plutonium يصنع نتيجة معالجة وقود اليورانيوم في المفاعلات الذرية أثناء عملها حيث تقوم بعض ذرات اليورانيوم (حوالي 1% من كمية اليورانيوم ) بامتصاص نيترون a neutron لانتاج عنصر جديد هو البلوتونيوم الذي يستخلص بطرق كيميائية. ولصنع التفجير النووي يدمج اليورانيوم أو البلوتونيوم المخصبان بالمتفجرات التقليدية وهذا الدمج يجعل المادة النووية مكثفة لتقوم بالتفاعل المتسلسل الغير موجه.