منابع انرژی: محلها و چیزهایی که انرژی از آنها به دست میآید
۱. انرژی خورشیدی: نیروگاه در آسمان
خورشید مانند یک لامپ غولپیکر بالای سر ماست. هر روز نور و گرمای خود را به زمین میفرستد. ما میتوانیم با صفحههای خورشیدی (که روی پشت بام خانهها نصب میشوند) نور خورشید را به برق تبدیل کنیم. مثال ملموس: یک ماشینحساب کوچک که با نور اتاق کار میکند، در حقیقت از انرژی خورشیدی استفاده میکند. در برخی روستاها، آب گرم حمام توسط لولههای سیاه رنگی تأمین میشود که خورشید آنها را گرم میکند. این انرژی هیچ دودی تولید نمیکند و همیشه در دسترس است، مگر در شب یا روزهای ابری.
۲. انرژی باد: بادبانهای بزرگ روی تپهها
باد وقتی میوزد، هوا حرکت میکند و این حرکت، انرژی جنبشی دارد. توربینهای بادی شبیه پروانههای غولپیکر هستند که روی پایههای بلند نصب میشوند. با چرخیدن این پروانهها، یک ژنراتور در داخل برق تولید میکند. مثال ملموس: اگر در روز بادی با بادبادک بازی کنید، باد آن را به حرکت درمیآورد. توربین بادی نیز همین کار را انجام میدهد، اما برای تولید برق. مزرعههای بادی معمولاً در کنار دریاها یا روی تپههای بلند ساخته میشوند چون در آن جاها باد بیشتری میوزد. انرژی باد هم تمیز است و هم تمامنشدنی.
۳. انرژی آب: نیروی جریان رودخانهها
آب رودخانهها و سدها وقتی از جایی بلند به جای پایین میریزد، انرژی زیادی دارد. در نیروگاه برقآبی، سد میسازند و آب پشت سد جمع میشود. سپس آب با فشار از لولههای بزرگ پایین میآید و پرههای یک توربین را میچرخاند. توربین هم ژنراتور را میچرخاند و برق تولید میشود. مثال ملموس: یک آسیاب آبی قدیمی را تصور کنید که با چرخیدن پرههایش، گندم را آرد میکرد. امروزه به جای آرد کردن گندم، برق تولید میکنیم. در ایران، سدهای بزرگی مانند سد کرج و سد دز از این راه برق تولید میکنند.
| نوع انرژی | از کجا به دست میآید؟ | مزیت مهم | مثال برای دانشآموز |
|---|---|---|---|
| خورشیدی | نور و گرمای خورشید | آلوده نمیکند | ماشینحساب خورشیدی |
| باد | وزش باد | تمام نمیشود | بازی با بادبادک |
| آب | جریان رودخانه و سد | قابل پیشبینی و یکنواخت | آسیاب آبی اسباببازی |
| زمینگرمایی | گرمای درون زمین | همیشه در دسترس | چشمه آب گرم طبیعی |
| سوخت فسیلی1 | بقایای گیاهان و جانوران قدیمی زیر زمین | انرژی خیلی زیادی دارد | بنزین ماشین و گاز بخاری |
۴. انرژی زمینگرمایی و سوختهای فسیلی: گرمای درون زمین و لایههای زیر پا
درون زمین بسیار داغ است. در برخی جاها، این گرما به نزدیک سطح زمین میآید و میتوانیم از آن برای گرم کردن خانه یا تولید برق استفاده کنیم. به این انرژی، انرژی زمینگرمایی میگویند. مثال ملموس: چشمههای آب گرمی که در طبیعت میبینید (مانند آب گرم محلات در ایران) نشانه این انرژی هستند. از سوی دیگر، سوختهای فسیلی مانند نفت، زغالسنگ و گاز طبیعی، از جانداران بسیار ریزی که میلیونها سال پیش زندگی میکردند، در زیر خاک ساخته شدهاند. ما آنها را از چاهها و معدنها بیرون میآوریم و میسوزانیم تا انرژی گرمایی و برق به دست آوریم. مثال ملموس: گازی که اجاق گاز خانه را روشن میکند و بنزینی که ماشین بابا با آن حرکت میکند، از سوختهای فسیلی هستند.
کاربرد عملی: چگونه انرژی به خانه ما میرسد؟
تصور کنید یک لامپ کوچک در اتاق مطالعه شما روشن است. اگر آن لامپ با انرژی باد کار کند، باد در یک مزرعه بادی دورافتاده، توربین را میچرخاند، برق تولید میشود، از سیمهای بلند عبور میکند و به خانه شما میرسد. در انرژی خورشیدی، پنلهای روی پشت بام مدرسه، برق را مستقیماً به لامپهای کلاس میفرستند. در مورد سوخت فسیلی، نیروگاه سوخت را میسوزاند، آب را بخار میکند، بخار توربین را میچرخاند و باز هم برق تولید میشود. به این ترتیب، هر وسیله برقی مانند یخچال، تلویزیون یا کامپیوتر از یکی از این منابع انرژی استفاده میکند.
چالشهای مفهومی
پاسخ: چون صفحههای خورشیدی برای تولید برق به نور نیاز دارند. در شب خورشید پشت زمین قرار میگیرد و نوری به آن صفحهها نمیتابد. اما میتوانیم برق تولیدشده در روز را در باتریها ذخیره کنیم و شب از آن استفاده کنیم.
پاسخ: خیر. بعضی روزها باد نمیوزد یا خیلی ضعیف است. به همین دلیل در مناطقی توربین بادی میگذارند که میانگین سرعت باد در طول سال مناسب باشد. اگر باد نوزد، آن روز برق کمتری از این راه تولید میشود.
پاسخ: زیرا درست شدن دوباره آنها میلیونها سال طول میکشد و ما خیلی سریعتر از آنها استفاده میکنیم. روزی مخزن نفت و گاز زیر زمین خالی میشود. به همین دلیل دانشمندان به دنبال جایگزینهای تجدیدپذیر مانند خورشید و باد هستند.
پاورقی
1سوخت فسیلی (Fossil fuel): مواد قابل احتراقی مانند زغالسنگ، نفت و گاز طبیعی که از باقیمانده جانداران باستانی در لایههای زمین به وجود آمدهاند.
2انرژی جنبشی (Kinetic energy): انرژی حرکت. هر چیزی که در حال حرکت است، انرژی جنبشی دارد؛ مانند باد یا آب روان.
3توربین بادی (Wind turbine): دستگاهی با پرههای بزرگ که باد آنها را میچرخاند و برق تولید میکند.
4نیروگاه برقآبی (Hydroelectric power plant): نیروگاهی که با استفاده از نیروی آب پشت سد، برق تولید میکند.
5انرژی زمینگرمایی (Geothermal energy): انرژی گرمایی که از درون زمین به دست میآید.