إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها

إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها هي إحدى المقومات الرئيسية لبناء الدول وأهمها، بالإضافة إلى أنها المُحرك الأساسي لأغلب الوسائل والمعدات من حولنا ولا يستطيع الإنسان الاستغناء عن دورها الأساسي في حياته، وفي سبيل الاستحواذ على مصادر الطاقة المتنوعة قامت حروب وهذا دليل كافي على مدى أهميتها، وفي هذا السبيل خلال هذا المقال من موقع المرجع سنوضح دور العلماء في تطوير الطاقة وإسهاماتهم عبر التاريخ.

أهمية الطاقة

إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها لا حصر لها منذ قديم الأزل؛ ذلك للأهمية العظمى لها ولاستخداماتها المختلفة والمتنوعة في شتى نواحي الحياة، فالطاقة بشتى مصادرها أمر لا يمكن الاختلاف حول أهميته، إذ تعتبر الوقود الأساسي لجميع المعدات والمحركات في جميع أنحاء العالم، من تشغيل المصانع ووسائل النقل، بالإضافة إلى كهرباء المنازل والشوارع المستخدمة في إشعال الأضواء وتشغيل أجهزة المستشفيات وغيرها من الأمور المهمة الأخرى التي تعتبر الطاقة عمادها وبدونها فهي بلا أهمية، بل نستطيع أن نقول أن بدون الطاقة لا يستطيع الإنسان التحرك أو أداء مهامه ووظائفه الجسمانية، فهو يحتاج لتلك الطاقة المستمدة من الطعام والتي تحولها الخلايا لطاقة كي تزود الجسم بالطاقة اللازمة له. [1]

تاريخ الطاقة وإسهامات العلماء قديمًا

الطاقة هي إحدى خصائص المادة والتي يمكن تحويلها لأحد الأشكال التالية من حرارة أو إشعاع أو عمل، كما تُعرف على أنها إحدى صور الوجود فالكون يتكون من أجسام وطاقة، فيمكن للطاقة أن تتحول لمادة والعكس صحيح، ومنذ القدم هناك إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها، منها:

• ظهور كلمة الطاقة لأول مرة ككلمة مشتقة من اليونانية القديمة Energeia في أعمال الفيلسوف أرسطو بالقرن الرابع قبل الميلاد وأتخذ هذا المفهوم تعريفًا فلسفيًا واسع ليشمل حتى طاقة السعادة والمتعة.
• واقترح غوتفريد لايبنتس فكرة القوة الحية في نهاية القرن السابع عشر، وعرفها على أنها “ناتج كتلة جسم ما ومربع سرعته” وافترض أن الطاقة الحرارية تتكون من حركة عشوائية للأجزاء المكون لتلك المادة.
• وبالعام 1807 ميلادية، استخدم العالم توماس يونغ مصطلح الطاقة عوضًا عن القوة الحية الذي قام لايبنتس باستخدامه من قبل.
• وفي العام 1829 ميلادية قام كلا من غاسبارد وغوستاف كوريوليس باستخدام لفظ الطاقة الحركية بالمعنى الحديث.
• كما قام وليم رانكين بالعام 1853 ميلادية إطلاق مصطلح الطاقة الكامنة.
• وتم وضع قانون حفظ الطاقة في بديات القرن التاسع عشر الميلادي وهذا المصطلح يتم إطلاقه على أي نظام معزول.
• وفي العام 1845 ميلادية اكتشفت العلاقة بين الشغل الميكانيكي وبين توليد الحرارة على يد العالم جيمس بريسكوت بول.
• وجميع هذه التطورات وصلت بالنهاية إلى اكتشاف نظرية الحفاظ على الطاقة، التي قام اللورد كلفن بصيغتها وساعدت الديناميكا الحرارية على التطور السريع.

إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها

كما ذكرنا في مقدمة المقال هناك محاولات عديدة وإسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها، من أجل الوصول بالطاقة وصورها المختلفة لما وصلت إليه اليوم من تطور وهيمنة، ومن ضمن هذه الإسهامات ما يلي:

• قبل اكتشاف مصادر الطاقة المختلفة كان الاعتماد بشكل رئيسي على الأخشاب كمصدر للطاقة في صورها البسيطة، ولاحقُا اكتشف العلماء طواحين الهواء واستخدامها في إنتاج الطاقة، وذلك حتى بداية الثورة الصناعية والتي تطورت خلالها مصادر الطاقة وتنوعت نتيجة لإسهامات العلماء حيث اعتمد على الفحم في تشغيل المحركات والمحطات، وتم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية.
• ربما أبرز ما ساهم العلماء في مجال الطاقة وتطويرها، هو التوصل لاكتشاف الوقود الحفري مثل الغاز الطبيعي أو الفحم والنفط، وهذا النوع من الوقود أصبح مصدر من المصادر الرئيسية للطاقة إذ بلغت نسبة الاعتماد عليه في العالم إلى ما يقارب من نسبة 90% من الاستخدام.
• ومن ضمن هذه الإسهامات توظيف الطاقة الشمسية والاستفادة منها بشكل مباشر وغير مباشر في العديد من الأمور، كاستخدامها في الطهي أو لتحويلها لطاقة كهربائية.
• كما استفاد العلماء من الطاقة الجوفية الحرارية، وهي الطاقة الناتجة عن ارتفاع درجة جرارة جوف الأرض واستغلالها في أمور كثيرة.
• ومن الجهود الرائعة للعلماء في سبيل تطوير الطاقة، هو التوصل لاستخدام غاز الهيدروجين والطاقة النووية في تسير السفن العملاقة والغواصات، بالإضافة إلى إطلاق الأقمار الصناعية ومراكب الفضاء وغيرها من الاستخدامات الأخرى.

أبرز العلماء الذين أسهموا في تطوير الطاقة

توجد العديد من إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها، ولعل أبرز تلك الأسماء والتي تركت علامة في تطوير الطاقة هذه الأسماء:

• جيمس بليث: حيث كان أول من قام بتصميم واختراع طواحين الهواء التي تستخدم قوة الرياح في توليد الطاقة الكهربائية.
• جون ستيفنز: هذا العالم الأمريكي الذي قام بتصميم واختراع محرك الاحتراق بالعام 1798 ميلادية.
• إدموند بكوريل: العالم الذي قام باختراع وتصميم الخلايا الشمسية والتي تقوم بتوليد الطاقة بناءً على أشعة الشمس ومن صم تحويلها لطاقة كهربائية واستخدامها في شتى المجالات.

أنواع الطاقة ومصادرها 

من ضمن إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها، هو التعرف على أنواع وصور ومصادر الطاقة المختلفة والتي يتم استخدامها في كل ما حولنا، ومن ضمن هذه الأنواع والمصادر ما يلي:

الطاقة المتجددة

هي تلك النوع من أنواع الطاقة الذي يتوافر من الطبيعة بشكل دائم وممتد دون توقف مثل الشمس والماء والهواء، وهذا النوع يتميز بالعديد من المميزات والخصائص أبرزها لا ينتج عنها أي تلوث أو مخلفات مضرة، ولا تتسبب أو تفاقم من ظاهرة الاحتباس الحراري التي يعاني منها العالم ومن مصادر هذه الطاقة ماي يلي:

الطاقة الشمسية

تعتبر الطاقة الشمسية أولى مصادر الطاقة المتجددة التي عرفها الإنسان منذ القِدم وإلى يومنا هذا ما زلنا نستخدمها، بحيث يتم الاعتماد على الحرارة المنبعثة من أشعة الشمس في توليد الطاقة والقيام بكافة العمليات الحيوية المهمة بالنسبة للكائنات الحية، كاعتماد النباتات عليها بالقيام بالعمليات الحيوية وصناعة الغذاء، بالإضافة إلى استخدامها في العصر الحديث عبر استغلالها بالألواح الشمسية، إلا أن هذه الطاقة لا يمكن استغلالها أثناء فترات الليل أو بالمناطق الثلجية.

طاقة الرياح

هذه الصورة من صور الطاقة يتم استخدامها منذ قديم الأزل عبر تشغيل السفن والمراكب الشراعية، بالإضافة إلى تشغيل طواحين الهواء، كي يستفاد بها في رفع المياه أو لإنارة الشوارع، والعديد من الاستخدامات الأخرى، إلّا أنَ هذه الطاقة غير متاحة في كل المناطق فهي تحتاج لمناطق شديدة الرياح، بالإضافة إلى لا يمكن استخدامها من المناطق السكنية نتيجة للضوضاء الشديدة التي تخرجها تلك التوربينات.

الطاقة الجوفية أو الحرارية الأرضية

من إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها، هو اكتشاف الطاقة النابعة من الصخور المنصهرة في باطن الأرض، وهذه الطاقة تزيد حرارتها ثلاث درجات لكل مئة متر أسفل الأرض، ويتم استخراج هذه الطاقة عبر مرور المياه بين الصخور المتوهجة فينتج عنها بخار يتم التقاطه بواسطة مضخات جوفية مخصصة لهذا الغرض، وهذا البخار يتم استغلاله في تحريك التوربينات التي ينشط عليها المولدات.

الطاقة الكهرومائية

هذه الطاقة الناتجة عن تحريك الماء عبر استغلاله في المحطات الكهرومائية، وينتج عن حركة المياه طاقة ميكانيكية تنتج عن طريق التوربينات، وهذه الطاقة الميكانيكية يتم تحويلها لطاقة كهربائية عبر المولدات وهذا يحصل في أغلب السدود المائية حول العالم، وهذه إحدى صور الطاقة البديلة التي لا ينتج عنها أي تلوث ومتوافرة على مدار الوقت. [2]

الطاقة غير المتجددة

هي النوع الثاني من أنواع الطاقة ويتم استمدادها من العناصر الطبيعية أيضًا إلّا أن تلك العناصر غير متجددة وغير مستمرة، فكلما زاد الاستهلاك كلما قلت، وأغلب مصادرها تكمن في باطن الأرض منذ قديم الأزل ومن صور هذا النوع من الطاقة ما يلي:

النفط

من أنواع الوقود الحفري والذي يكون على شكل صورة سائلة في باطن الأرض، ويتم استخراجه عبر حفر الآبار عبر منصات البترول سواء البرية أو البحرية والتي تمتد لآلاف الأمتار في باطن الأرض لاستخراج هذا الوقود الذي يمر بالعديد من مراحل التكرير حتى يتم الاستفادة به، ليخرج لنا بالنهاية عدة مشتقات من ذلك الوقود مثل البنزين والسولار والمنتجات الأخرى سواء الصلبة أو السائلة.

الفحم

يتواجد هذا النوع بباطن الأرض ويتم استخدامه عبر حرقه كي يتم الحصول على الطاقة، ويتم استخراجه عبر طريقتين، بالتعدين السطحي أو التعدين بأسفل الأرض، من أجل الحصول على الطاقة عبر حرقه إلا إن عمليات استخراجه تعتبر من العمليات الخطرة إذ يتعرض العمال للغازات السامة أثناء استخراجه.

الغاز الطبيعي

تم اكتشاف هذا النوع من صور الطاقة بناءً على من إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها، وهو أحد أنواع الوقود الحفري بباطن الأرض، ويتكون من غاز الميثان ويستخرج عبر ضغط المياه العالي بباطن الأرض من أجل تكسير الصخور المحاصرة للغاز، بالإضافة إلى استخدام أنواع من الحمض من أجل إذابة الصخور غير القابلة للتكسير، ويتم استخدامه في العديد من الوسائل وفي توليد الكهرباء أيضًا. [3]

إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها كثيرة ويصعب علينا حصرها جميعا، ولكن خلال هذا المقال ذكرنا أهمية الطاقة وتاريخها القديم، وإسهامات العلماء قديمًا وحديثا في تطويرها، بالإضافة إلى ذكر مصادر الطاقة وأنواعها المختلفة.