Energy conversion, Electrical Power Generation,Energy Efficiency

1. Electrical Energy Eng. Adnan Bahjat Jalil koprlo1@gmail.com2019
‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬
‫عام‬ ‫وصف‬
Electrical Energy
outline
‫إ‬‫عداد‬‫وترجمة‬
‫المهندس‬‫جليل‬ ‫بهجت‬ ‫عدنان‬

2. ‫المحتويات‬ ‫جدول‬Table of Content
‫الموضوع‬ ‫الصفحة‬
‫الطاقة‬‫الكهربائية‬Electrical Energy
‫أوال‬:‫تحويل‬‫الطاقة‬Energy conversion
‫محطات‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫لتوليد‬‫القدرة‬Gas Turbine Power Plants
‫مبدا‬‫عمل‬‫التوربين‬‫الغازي‬Gas Turbine Working Principle
4
‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬Electrical Power Generation
‫أنظمة‬‫التوربينات‬‫الغازية‬Turbine Configurations
‫أنظمة‬‫بسيطة‬Simple Systems
‫أ‬‫نﻈﻤة‬‫دورة‬‫مركبة‬(‫مﺪمﺠة‬)Combined Cycle Systems
‫أداء‬‫التوربين‬Performance of the turbine
‫القدرة‬‫الناتجة‬Turbine Power Output
‫كفاءة‬‫النظام‬System Efficiency
5
‫توربينات‬‫الدورة‬‫البسيطة‬Simple Cycle Turbines
‫توربينات‬‫الدورة‬‫المركبة‬Combined Cycle Turbines
‫الوقود‬Fuel
‫تطبيقات‬Applications
‫القضايا‬‫والمشاكل‬‫البيئية‬Environmental Issues
6
‫محطات‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫لتوليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬Steam Turbine Electricity Generation Plants
‫عمليات‬‫تحويل‬‫الطاقة‬The Energy Conversion Processes
‫توليد‬‫البخار‬(‫المصادر‬‫الحرارية‬( )Raising steam (Thermal Sources
‫التحول‬‫الكيميائي‬Chemical Transformation
‫القدرة‬‫النووية‬Nuclear Power
‫الطاقة‬‫الشمسية‬Solar Power
7
‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫األرضية‬Geothermal Energy
‫التوربين‬‫البخاري‬(‫المحرك‬‫الرئيسي‬( )Steam Turbine (Prime Mover
‫مبادئ‬‫العمل‬Principles of action
‫التوربينات‬‫الدفعية‬Impulse Turbines
8
‫التوربينات‬‫الرد‬‫فعلية‬Reaction Turbines
‫المكثف‬The Condenser
‫توربينات‬‫الضغط‬‫المرتد‬Back-Pressure Turbines
‫المكائن‬‫العملية‬Practical Machines
9
‫التوربين‬‫البخاري‬‫كمحرك‬‫حراري‬The Steam Turbine as a Heat Engine 01
‫نقل‬‫الطاقة‬‫الكهروميكانيكية‬(‫المولدة‬( )Electromechanical Energy Transfer (Generator
‫المنظومات‬‫المساعدة‬Auxiliary Systems
00
‫إمدادات‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫التقليدية‬‫والمستدامة‬(‫الدائمية‬)-‫نظرة‬‫عامة‬
‫خصائص‬‫ومقارنات‬Characteristics and Comparisons
‫مصادر‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫األولية‬Primary Electrical Energy Sources
‫تحويل‬‫مصادر‬‫الطاقة‬‫إلى‬‫طاقة‬‫كهربائية‬‫قابلة‬‫لإلستخدام‬Turning Energy Resources into Usable
Electric Power
01
‫المصادر‬ ‫مختلف‬ ‫من‬ ‫الكهريائية‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫دورات‬ ‫مخططات‬Schemes of power generation cycles
from different sources
‫تجهيز‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬Electricity Supply
01-11
‫كفاءة‬‫الطاقة‬Energy Efficiency
‫سلسلة‬‫تجهيز‬‫الطاقة‬The Energy Supply Chain
‫كفاءة‬‫التوليد‬Generation Efficiency
11

3. ‫مقارنات‬‫الكفاءة‬Efficiency comparisons
‫كفاءة‬‫إستخدام‬‫المحطة‬Plant Utilisation Efficiency
‫عامل‬‫السعة‬Capacity Factor
14
‫عامل‬‫الحمل‬Load Factor
‫الحمل‬‫األساس‬Base Load
Peak Loads‫أحمال‬‫الذروة‬
15
‫هامش‬‫أو‬‫حد‬‫المحطة‬Plant Margin
‫كفاءة‬‫توزيع‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬Electricity Distribution Efficiency
‫عوامل‬‫الفقد‬‫في‬‫التوزيع‬(DLF)Distribution Loss Factors
‫الموقع‬Location
‫الجهد‬‫االكهربائي‬Voltage
16
‫كفاءة‬‫إستخدام‬‫الطاقة‬Energy Usage Efficiency 17
‫مصادر‬‫الطاقة‬Energy Resources 18-19
‫محتوى‬‫الطاقة‬‫الكهروكيميائية‬‫لألنواع‬‫الكيميائية‬Electrochemical Energy Content of Chemical
Species
11
‫محتوى‬‫الطاقة‬‫لتدفقات‬‫الطاقة‬‫التي‬‫تحدث‬‫بشكل‬‫طبيعي‬Energy Content of Naturally Occurring
Energy Flows
10
‫مخطط‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫في‬‫العالم‬‫من‬‫مختلف‬‫مصادر‬‫الطاقة‬(‫تيراواط‬‫ساعة‬)The scheme of
generating electricity in the world from various sources of energy (terawatt hours)
11
‫مخطط‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫في‬‫العالم‬‫من‬‫مختلف‬‫مصادر‬‫الطاقة‬(‫نسبة‬‫مئوية‬)The scheme of
generating electricity in the world of various energy sources (Percentage)
11
‫تكاليف‬‫إنتاج‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫للميكاواط‬‫ساعة‬‫و‬‫للكيلواط‬‫ساعة‬KWh‫لمختلف‬‫أنواع‬‫الوقود‬Electricity
Generating Costs per MWh and KWh for Different Fuels
14
‫المراجع‬ 15
3

4. 4
‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬Electrical Energy
‫الطاقة‬ ‫تحويل‬ : ‫أوال‬Energy conversion
‫محطات‬‫ال‬‫توربين‬‫الغاز‬‫ي‬‫القدرة‬ ‫لتوليد‬Gas Turbine Power Plants
‫الغازي‬ ‫التوربين‬ ‫عمل‬ ‫مبدا‬Gas Turbine Working Principle
‫تستمد‬‫محركات‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫قدرتها‬‫من‬‫عملية‬‫حرق‬‫الوقود‬‫في‬‫غرفة‬‫اإل‬‫حتراق‬‫و‬‫إ‬‫ستخدام‬‫غازات‬‫اإل‬‫حتراق‬
‫المتدفق‬‫ة‬‫بسرعة‬‫لدفع‬‫وتدوير‬‫التوربين‬‫بنفس‬‫الطريقة‬‫التي‬‫يدفع‬‫بها‬‫البخارعالي‬‫الضغط‬‫ال‬‫توربين‬‫ال‬‫بخاري‬.
‫لكن‬‫أحد‬‫اإل‬‫ختالفات‬‫الرئيسية‬‫هو‬‫أن‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫يحتوي‬‫على‬‫توربين‬‫ثا‬‫ني‬‫يعمل‬‫كضاغط‬‫هواء‬‫مركب‬‫على‬
‫نفس‬‫العمود‬.‫تقوم‬‫التوربينات‬‫الهوائية‬(‫ضاغط‬‫الهواء‬)‫ب‬‫إ‬‫لتقاط‬) ‫سحب‬ (‫الهواء‬‫الجو‬ ‫من‬،‫وتضغطه‬‫وتغذيه‬
‫ب‬‫ضغط‬‫عالي‬‫إلى‬‫غرفة‬‫االحتراق‬‫مما‬‫يزيد‬‫من‬‫كثافة‬‫شدة‬‫اللهب‬‫المحترق‬.
‫إنها‬‫آلية‬‫ردود‬‫فعل‬‫إيجابية‬.‫أن‬ ‫حيث‬‫زيادة‬‫سرعة‬‫التوربين‬‫الغازي‬،‫يتسبب‬‫أيض‬‫ا‬‫في‬‫تسريع‬‫الضاغط‬‫الذي‬
‫سحب‬ ‫في‬ ‫يؤثر‬‫ودخول‬‫المزيد‬‫من‬‫كميات‬‫الهواء‬‫إ‬‫لى‬‫غرفة‬‫اإل‬‫حتراق‬‫التي‬‫بدورها‬‫تزيد‬‫من‬‫معدل‬‫إ‬‫حتراق‬‫الوقود‬
‫و‬‫الذي‬‫عنه‬ ‫سينتج‬‫المزيد‬‫من‬‫كميات‬‫الغازات‬‫الساخنة‬‫ذات‬‫الضغط‬‫العالي‬‫مندفعة‬‫إلى‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫مما‬‫يزيد‬
‫من‬‫سرعته‬.‫يتم‬‫التوربين‬ ‫سرعة‬ ‫على‬ ‫السيطرة‬‫من‬‫خالل‬‫التحكم‬‫في‬‫خط‬‫تزويد‬‫الوقود‬‫الذي‬‫يحد‬‫من‬‫كمية‬‫الوقود‬
‫الذي‬‫يتم‬‫تغذي‬‫تها‬‫لل‬‫توربين‬‫مما‬‫يحد‬‫من‬‫سرعته‬.
‫ت‬‫عرف‬‫العملية‬‫الديناميكية‬‫الحرارية‬‫المستخدمة‬‫من‬‫قبل‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫بدورة‬‫برايتون‬Brayton cycle.
‫بالتناظر‬‫مع‬‫دورة‬‫كارنوت‬cycleCarnot‫التي‬‫يتم‬‫فيها‬‫زيادة‬‫الكفاءة‬‫إلى‬‫الحد‬‫األقصى‬‫عن‬‫طريق‬‫زيادة‬‫فرق‬
‫درجة‬‫الحرارة‬‫ل‬‫مائع‬‫التشغيل‬‫بين‬‫مدخالت‬‫ومخرجات‬‫الماكينة‬،‫يتم‬‫زيادة‬‫كفاءة‬‫دورة‬‫يرايتون‬‫عن‬‫طريق‬‫زيادة‬
‫فرق‬‫الضغط‬‫عبر‬‫الماكينة‬.‫يتكون‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫من‬‫ثالثة‬‫مكونات‬‫رئيسية‬:‫ضاغط‬،‫و‬‫غرفة‬‫إ‬‫حتراق‬،
‫وتوربين‬.‫يتم‬‫ضغط‬‫مائع‬‫التشغيل‬(‫الهواء‬)‫في‬‫الضاغط‬(‫ضغط‬‫ثابت‬‫الحرارة‬Adiabatic
Compression‫ال‬‫كسب‬‫أو‬‫خسارة‬‫للحرارة‬)،‫ثم‬‫يخلط‬‫بالوقود‬‫ويحترق‬‫تحت‬‫ظروف‬‫الضغط‬‫الثابت‬‫في‬
‫غرفة‬‫اإل‬‫حتراق‬(‫إضافة‬‫حرارة‬‫ثابت‬ ‫بضغط‬).‫الغاز‬‫الساخن‬‫الناتج‬‫اإل‬ ‫عملية‬ ‫من‬‫يتمدد‬ ‫حتراق‬‫خالل‬‫التوربين‬
‫إل‬‫الشغل‬ ‫نتاج‬(‫بتبوت‬ ‫تمدد‬‫الحرارة‬Adiabatic Expansion).‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫الكثير‬‫من‬‫الطاقة‬‫المنتجة‬‫في‬
‫التوربين‬‫لتشغيل‬‫و‬‫إ‬‫دارة‬‫الضاغط‬‫والباقي‬‫متاح‬‫لتشغيل‬‫المعدات‬‫اإلضافية‬‫و‬ ) ‫المساعدة‬ (‫إ‬‫المطلوب‬ ‫الشغل‬ ‫نجاز‬
.‫النظام‬‫هو‬‫نظام‬‫مفتوح‬‫ال‬ ‫حيث‬‫يتم‬‫إعادة‬‫إ‬‫ستخدام‬‫الهواء‬‫لذلك‬‫يتم‬‫حذف‬‫الخطوة‬‫العملية‬ ‫أو‬‫الرابعة‬‫في‬‫الدورة‬،
‫فيها‬ ‫يتم‬ ‫والتي‬‫تبريد‬‫مائع‬‫التشغيل‬.
‫تتميز‬‫ال‬‫توربينات‬‫الغاز‬‫ية‬‫بنسبة‬‫قدرة‬‫إلى‬‫وزن‬‫عالية‬‫ج‬‫د‬‫ا‬‫وتكون‬‫أخف‬‫وزنا‬‫وأصغر‬‫حجما‬‫من‬‫محركات‬
‫اإل‬‫حتراق‬‫الداخلي‬‫لنفس‬‫القدرة‬.‫و‬‫على‬‫الرغم‬‫من‬‫أنها‬‫من‬‫الناحية‬‫الميكانيكية‬‫أبسط‬‫من‬‫المحركات‬‫الترددية‬،‫فإن‬
‫خصائصها‬‫السرعة‬ ‫مثل‬ ‫الفنية‬‫العالية‬‫وعملية‬‫ظروف‬ ‫في‬ ‫التشغيل‬‫درج‬‫ات‬‫حرارة‬‫عالية‬‫ذلك‬ ‫كل‬ ،‫تتطلب‬
‫إ‬‫ستخدام‬‫مكونات‬‫عالية‬‫الدقة‬‫ومواد‬‫غريبة‬‫ونادرة‬‫الغازية‬ ‫التوربينات‬ ‫أجزاء‬ ‫تصنيع‬ ‫في‬‫مما‬‫يجعلها‬‫أكثر‬‫تكلفة‬‫في‬
‫التصنيع‬.

5. 5
‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬Electrical Power Generation
‫في‬‫تطبيقات‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربا‬‫ئبة‬،‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التوربين‬‫لتشغيل‬‫مولد‬‫تزامني‬‫والذي‬‫الكهربائية‬ ‫القدرة‬ ‫يجهز‬
‫الخارجة‬‫ولكن‬‫نظ‬‫ر‬‫ا‬‫ألن‬‫التوربين‬‫يعمل‬‫عادة‬‫بسرعات‬‫دوران‬‫ية‬‫عالية‬‫ج‬‫د‬‫ا‬‫تبلغ‬00111‫دورة‬‫في‬‫الدقيقة‬‫أو‬‫أكثر‬
‫فأنه‬ ،‫يجب‬‫توصيله‬‫بالمولد‬‫من‬‫خالل‬‫جهاز‬) ‫مسنن‬ (‫تخفيض‬‫السرعة‬‫ب‬‫نسبة‬‫عالية‬‫طالما‬‫تعمل‬‫المولدات‬
‫بسرعة‬0111‫أو‬0011‫دورة‬‫في‬‫الدقيقة‬‫اعتمادا‬‫على‬‫تردد‬‫التيار‬‫المتناوب‬‫ل‬‫لشبكة‬‫الكهربا‬‫ئية‬.
‫أنظمة‬‫التوربينات‬‫الغازية‬Turbine Configurations
‫تستخدم‬‫القدرة‬ ‫لتوليد‬ ‫الغازية‬ ‫التوربينات‬‫في‬‫اثنين‬‫من‬‫األنظمة‬‫األ‬‫ساسية‬:
•‫أنظمة‬‫بسيطة‬Simple Systems‫تتكون‬‫من‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫الذي‬‫يدير‬‫مولد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬.
•‫أ‬‫نﻈﻤة‬‫دورة‬‫مركبة‬(‫مﺪمﺠة‬)Combined Cycle Systems‫مﺼﻤﻤة‬‫ألقﺼى‬‫قﺪ‬‫ر‬‫مﻦ‬‫ا‬‫لﻜفا‬‫ءة‬‫ا‬‫لﺘي‬
‫تﺴﺘﺨﺪ‬‫م‬‫فﻴها‬‫غا‬‫زات‬‫ا‬‫لعا‬‫دم‬‫ا‬‫لﺴاخﻨة‬‫الخارجة‬‫مﻦ‬‫ا‬‫لﺘﻮ‬‫ر‬‫بﻴﻦ‬‫ا‬‫لغا‬‫زي‬‫لتوليد‬‫ا‬‫لﺒﺨا‬‫ر‬‫و‬‫إ‬‫دارة‬‫ا‬‫لﺘﻮ‬‫ر‬‫بﻴ‬‫ن‬‫ا‬‫لﺒﺨا‬‫ر‬‫ي‬‫مع‬
‫تﻮصﻴﻞ‬‫كال‬‫ا‬‫لﺘﻮ‬‫ر‬‫بﻴﻨ‬‫ين‬‫بالﻤﻮلﺪ‬‫ات‬‫ا‬‫لﻜهﺮبائﻴة‬.
‫أداء‬‫التوربين‬Performance of the turbine
•‫الناتجة‬ ‫القدرة‬Turbine Power Output
‫لتقليل‬‫حجم‬‫ووزن‬‫التوربين‬‫ناتجة‬ ‫لقدرة‬‫محددة‬،‫يجب‬‫مضاعفة‬‫تدفق‬‫الهواء‬.‫يتم‬‫الحصول‬‫على‬‫هذا‬‫عن‬‫طريق‬
‫زيادة‬‫تدفق‬‫الهواء‬‫من‬‫خالل‬‫التوربين‬‫الذي‬‫يعتمد‬‫بدوره‬‫على‬‫زيادة‬‫نسبة‬‫الضغط‬Pressure Ratio‫بين‬
‫مدخل‬‫الهواء‬‫ومخرج‬‫العادم‬.‫العامل‬‫الرئيسي‬‫الذي‬‫ذلك‬ ‫يحقق‬‫هو‬‫نسبة‬‫الضغط‬‫عبر‬‫الضاغط‬‫الذي‬‫يمكن‬‫أن‬
‫يصل‬‫إلى‬(01:0)‫في‬‫ال‬‫توربينات‬‫الغاز‬‫ية‬‫الحديثة‬.‫في‬‫تطبيقات‬‫الدورة‬‫البسيطة‬،‫زيادة‬‫نسبة‬‫الضغط‬‫يؤدي‬
‫إلى‬‫في‬ ‫زيادة‬‫ال‬‫كفاءة‬‫عند‬‫درجة‬‫حرارة‬‫إ‬‫حتراق‬‫معينة‬،‫ولكن‬‫إ‬‫معينة‬ ‫حدود‬ ‫لى‬‫ألن‬‫زيادة‬‫نسبة‬‫الضغط‬‫تعني‬‫أنه‬
‫سيتم‬‫إ‬‫ستهالك‬‫المزيد‬‫من‬‫الطاقة‬‫بواسطة‬‫الضاغط‬.
•‫كفاءة‬‫النظام‬System Efficiency
‫الكفاءة‬‫الحرارية‬‫مهمة‬‫ألنها‬‫تؤثر‬‫مباشرة‬‫على‬‫كمي‬‫ات‬‫إ‬‫ستهالك‬‫الوقود‬‫وتكاليف‬‫التشغيل‬.

6. 6
‫توربينات‬‫البسيطة‬ ‫الدورة‬Simple Cycle Turbines
‫ي‬‫ستهلك‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫كميات‬‫كبيرة‬‫من‬‫القدرة‬‫لمجرد‬‫تشغيل‬‫الضاغط‬.‫وكما‬‫هو‬‫الحال‬‫مع‬‫جميع‬‫المحركات‬
‫الحرارية‬‫الدورية‬،‫فإن‬‫درجة‬‫الحرارة‬‫القصوى‬‫في‬‫الماكينة‬‫تعني‬‫كفاءة‬‫أعلى‬(‫قانون‬‫كارنوت‬Carnot's
Law)،‫ولكن‬‫في‬‫التوربين‬‫الغازي‬،‫فإن‬‫ذلك‬‫يعني‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫فقدان‬‫المزيد‬‫من‬‫الطاقة‬‫حرارية‬ ‫طاقة‬ ‫شكل‬ ‫على‬
) ‫مهدورة‬ ( ‫ضائعة‬‫من‬‫خالل‬‫غازات‬‫العادم‬‫الساخنة‬‫التي‬‫تكون‬‫درجات‬‫الحرارة‬‫فيها‬‫عادة‬‫أعلى‬‫من‬0111
‫درجة‬‫مئوية‬.‫وبالتالي‬‫فإن‬‫كفاءة‬‫توربينات‬‫ال‬‫دورة‬‫ال‬‫بسيطة‬‫تكون‬‫منخفضة‬‫جدا‬.‫بالنسبة‬‫إلى‬‫ثقيلة‬ ‫محطة‬،
‫تتراوح‬‫التصميمية‬ ‫الكفاءات‬‫بين‬01٪‫و‬01٪( .‫تبلغ‬‫كفاءات‬‫المحركات‬‫الهوائية‬Aero Engines‫في‬
‫نطاق‬03٪‫و‬00٪‫في‬‫حين‬‫أن‬‫التوربينات‬‫الواطئة‬ ‫القدرة‬ ‫ذات‬ ‫الصغيرة‬Low Power Microturbines
<(011‫كيلواط‬)‫تحقق‬‫كفاءات‬‫فقط‬03٪‫إلى‬00)٪.‫على‬‫الرغم‬‫من‬‫أن‬‫زيادة‬‫درجة‬‫حرارة‬‫األحتراق‬‫تزيد‬
‫من‬‫الناتجة‬ ‫القدرة‬‫عند‬‫نسبة‬‫ضغط‬‫معينة‬،‫إال‬‫أن‬‫حساب‬ ‫على‬ ‫يتم‬ ‫ذلك‬‫الكفاءة‬‫بسبب‬‫زيادة‬‫الخسائر‬‫الحاجة‬ ‫نتيجة‬
‫ألى‬‫كميات‬‫هواء‬‫ال‬‫تبريد‬‫المطلوب‬‫ة‬‫للحفاظ‬‫على‬‫مكونات‬‫التوربين‬‫عند‬‫درجات‬‫حرارة‬‫عمل‬‫معقولة‬.
‫توربينات‬‫ال‬‫دورة‬‫الم‬‫ركبة‬Combined Cycle Turbines
‫من‬‫الممكن‬‫إ‬‫ستعادة‬‫الطاقة‬‫من‬‫الحرارة‬‫المفقودة‬‫ألنظمة‬‫الدورة‬‫البسيطة‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫غازات‬‫العادم‬‫في‬‫نظام‬‫هجين‬
‫لتوليد‬‫البخار‬‫و‬‫إ‬‫دارة‬‫التوربين‬‫البخاري‬.‫في‬‫مثل‬‫هذه‬‫الحاالت‬،‫يمكن‬‫خفض‬‫درجة‬‫حرارة‬‫العادم‬‫إلى‬001
‫درجة‬‫مئوية‬،‫مما‬‫يتيح‬‫تحقيق‬‫كفاءة‬‫تصل‬‫إلى‬01٪‫في‬‫أنظمة‬‫الدورة‬‫المركبة‬.
‫في‬‫تطبيقات‬‫الدورة‬‫المركبة‬،‫يكون‬‫للزيادات‬‫في‬‫نسبة‬‫الضغط‬‫تأثير‬‫أقل‬‫وضو‬‫ح‬‫ا‬‫على‬‫الكفاءة‬‫نظ‬‫را‬‫ألن‬‫معظم‬
‫التحسينات‬‫تأتي‬‫من‬‫الزيادات‬‫في‬‫ال‬‫كفاءة‬‫كا‬ ‫لدورة‬ ‫الحرارية‬‫ر‬‫نوت‬Carnot‫الناتجة‬‫عن‬‫الزيادات‬‫في‬‫درجة‬
‫حرارة‬‫األحتراق‬.
‫وبالتالي‬‫يتم‬‫تحقيق‬‫كفاءة‬‫ال‬‫دورة‬‫ال‬‫بسيطة‬‫زيادة‬ ‫طريق‬ ‫عن‬‫نسب‬‫الضغط‬.‫بينما‬‫يتم‬‫الحصول‬‫على‬‫كفاءة‬‫الدورة‬
‫المركبة‬‫مع‬‫نسب‬‫ضغط‬‫أعتيادية‬ ‫معتدلة‬‫ودرجات‬‫حرارة‬‫أحتراق‬‫أعلى‬.
‫الوقود‬Fuel
‫إحدى‬‫المزايا‬‫الجيدة‬‫ل‬‫لتوربينات‬‫الغاز‬‫ية‬‫هي‬‫ال‬‫مرونة‬‫في‬‫إ‬‫مختلفة‬ ‫أنواع‬ ‫ستخدام‬‫من‬‫الوقود‬.‫حيث‬‫يمكن‬‫تصميمها‬
‫إل‬‫ستخدام‬‫أي‬‫غاز‬‫قابل‬‫لإل‬‫شتعال‬‫تقري‬‫ب‬‫ا‬‫أوالمشتقات‬‫النفطية‬‫الخفيفة‬‫مثل‬‫البنزين‬(‫البترول‬)‫والديزل‬‫والكيروسين‬
‫زيت‬ ‫أو‬ ‫الكاز‬ (‫البارافين‬)‫التي‬‫تكون‬‫متوفرة‬‫محل‬‫ي‬‫ا‬،‫و‬‫على‬‫الرغم‬‫من‬‫أن‬‫الغاز‬‫الطبيعي‬‫هو‬‫الوقود‬‫األكثر‬
‫إ‬‫ستخدا‬‫م‬‫ا‬.‫فأنه‬‫يمكن‬‫إ‬‫ستخدام‬‫النفط‬‫الخام‬‫والزيوت‬‫الثقيلة‬‫األخرى‬‫لتغذية‬‫ال‬‫توربينات‬‫الغاز‬‫ية‬‫إذا‬‫تم‬‫تسخينها‬‫أو‬‫ال‬
‫لتقليل‬‫لزوجتها‬‫إلى‬‫مستوى‬‫مناسب‬‫لإل‬‫حتراق‬‫في‬‫غرف‬‫اإل‬‫حتراق‬.
‫تطبيقات‬Applications
‫يمكن‬‫إ‬‫ستخدام‬‫ال‬‫توربينات‬‫الغاز‬‫ية‬‫لتوليد‬‫الطاقة‬‫على‬‫نطاق‬‫واسع‬.‫ومن‬‫األمثلة‬‫على‬، ‫ذلك‬‫التطبيقات‬‫التي‬‫تقدم‬
011‫مي‬‫ك‬‫اواط‬‫أو‬‫أكثر‬‫ناتج‬‫من‬‫توربين‬‫غازي‬‫بقدرة‬011‫مي‬‫ك‬‫اواط‬‫مركب‬‫مع‬‫توربين‬‫بخاري‬‫بقدرة‬011
‫مي‬‫ك‬‫اواط‬‫في‬‫نظام‬‫التوليد‬‫المركب‬‫المشترك‬ ‫أو‬Co-generating.‫هذه‬‫األنظمة‬‫ال‬‫تستخدم‬‫عادة‬‫لتوليد‬
‫الكهرباء‬‫أساسي‬ ‫كحمل‬Base Load،‫ولكن‬‫لجلب‬‫القدرة‬‫إلى‬‫المواقع‬‫البعيدة‬‫مثل‬‫حقول‬‫النفط‬‫والغاز‬.‫ومع‬
‫ذلك‬،‫فإنها‬‫تستخدم‬‫في‬‫شبكات‬‫الكهرباء‬‫الرئيسية‬‫عند‬‫تطبيقات‬‫أحمال‬‫الذروة‬‫لتوفير‬‫طاقة‬‫الطوارئ‬.
‫يمكن‬‫إ‬‫ستيعاب‬‫مجموعات‬‫وحدات‬ ‫أو‬‫التوربينات‬‫الغازية‬‫منخفضة‬‫القدرة‬‫التوليدية‬‫ذات‬‫السعات‬‫حتى‬5‫مي‬‫ك‬‫اواط‬
‫في‬‫حاويات‬‫متنقلة‬Mobile Units‫لتوفير‬‫إمدادات‬‫الطاقة‬‫الكهربا‬‫ئية‬‫في‬‫حاالت‬‫الطوارئ‬‫والتي‬‫يمكن‬
‫توصيلها‬‫بالشاحنات‬‫إلى‬‫منطقة‬‫الحاجة‬.
‫القضايا‬‫والمشاكل‬‫البيئية‬Environmental Issues
‫تقريبا‬‫جميع‬‫محطات‬‫ال‬‫توربينات‬‫الغاز‬‫ية‬‫تستخدم‬‫الوقود‬‫األحفوري‬Fossil Fuels.

7. 7
‫محطات‬‫ال‬‫توربين‬‫البخار‬‫ي‬‫لتوليد‬‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬
Steam Turbine Electricity Generation Plants
‫تم‬‫تصميم‬‫وتصنيع‬‫أول‬‫منظومة‬‫عملي‬‫ة‬‫لتوليد‬‫الكهرباء‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫قبل‬ ‫من‬‫تشارلز‬‫بارسونز‬
Charles Parsons‫في‬‫عام‬0335‫و‬‫أ‬‫ستخدم‬‫ت‬‫إلضاءة‬‫معرض‬‫في‬‫مدينة‬‫نيوكاسل‬.‫ومنذ‬‫ذلك‬‫الحين‬،
‫وبغض‬‫النظر‬‫عن‬‫التوسع‬،‫لم‬‫يتغير‬‫تصميم‬‫التوربينات‬،‫ولم‬‫يكن‬‫تصميم‬‫بارسونز‬‫األصلي‬‫يبدو‬‫كثيرا‬ ‫مختلفا‬
‫عن‬‫تصاميم‬‫اليوم‬.‫على‬‫الرغم‬‫من‬‫إدخال‬‫العديد‬‫من‬‫التقنيات‬‫البديلة‬‫في‬‫السنوات‬‫الـ‬001‫المتداخلة‬،‫ما‬‫زال‬
‫أكثر‬‫من‬31‫بالمائة‬‫من‬‫كهرباء‬‫العالم‬‫تولد‬‫عن‬‫طريق‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫التي‬‫تقود‬‫المولدات‬‫الدوارة‬.
‫عمليات‬‫تحويل‬‫الطاقة‬The Energy Conversion Processes
‫يتضمن‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫ثالثة‬‫تحويالت‬‫للطاقة‬‫يتم‬ ‫حيث‬‫إ‬‫ستخراج‬‫الطاقة‬
‫الحرارية‬Thermal Energy‫من‬‫الوقود‬‫و‬‫إ‬‫ستخدامها‬‫إلنتاج‬ ‫الماء‬ ‫تسخين‬ ‫في‬‫البخار‬،‫ثم‬‫تحويل‬‫الطاقة‬
‫الحرارية‬‫للبخار‬‫إلى‬‫طاقة‬‫حركية‬Kinetic Energy‫في‬‫التوربين‬‫و‬‫إ‬ ‫يتم‬ ‫أخيرا‬‫ستخدام‬‫مولد‬‫دوار‬‫لتحويل‬
‫الطاقة‬‫الميكانيكية‬Mechanical Energy‫للتوربين‬‫إلى‬‫طاقة‬‫كهربا‬‫ئية‬Electrical Energy.
‫البخار‬ ‫توليد‬(‫المصادر‬‫الحرارية‬)(Raising steam (Thermal Sources
‫يتم‬‫توليد‬‫البخار‬‫في‬‫الغالب‬‫من‬‫مصادر‬‫الوقود‬‫األحفوري‬،‫ثالثة‬‫منها‬‫موضحة‬‫في‬‫المخطط‬‫أعاله‬‫ولكن‬‫يمكن‬
‫إ‬‫ستخدام‬‫أي‬‫مصدر‬‫مناسب‬‫للحرارة‬.
‫التحول‬‫الكيميائي‬Chemical Transformation
‫في‬‫محطات‬‫الوقود‬‫األحفوري‬‫يتم‬‫إنتاج‬ ‫أو‬ ‫توليد‬‫البخار‬‫عن‬‫طريق‬‫حرق‬‫الوقود‬(‫ومعظمه‬‫من‬‫الفحم‬‫ولكن‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬
‫النفط‬‫والغاز‬)‫في‬‫غرفة‬‫االحتراق‬.‫وقد‬‫تم‬‫إ‬‫ستكمال‬‫هذه‬‫األنواع‬‫من‬‫الوقود‬‫مؤخر‬‫ا‬‫بكميات‬‫محدودة‬‫من‬‫الوقود‬
‫الحيوي‬)‫(البيولوجي‬‫المتجدد‬‫و‬‫المخلفات‬‫النفايات‬ ‫أو‬‫الزراعية‬.
‫العملية‬‫الكيميائية‬‫إلحتراق‬‫الوقود‬‫ت‬‫طلق‬‫الحرارة‬‫عن‬‫طريق‬‫التحول‬‫الكيميائي‬(‫األكسدة‬Oxidation)‫للوقود‬.
‫هذه‬ ‫التحول‬ ‫عملية‬‫ال‬‫يمكن‬‫أبدا‬‫أن‬‫ت‬‫كون‬‫مثالي‬‫ة‬.‫فبسبب‬‫الشوائب‬‫الموجودة‬‫الوقود‬ ‫في‬‫غير‬ ‫اإلحتراق‬ ‫سيكون‬
‫كامل‬‫والمرجل‬ ‫االحتراق‬ ‫غرفة‬ ‫في‬‫حدوث‬ ‫وبالتالي‬‫خسائر‬‫والضغط‬ ‫الحرارة‬ ‫في‬،‫وعادة‬‫ما‬‫تصل‬‫هذه‬‫الخسائر‬
‫إلى‬‫حوالي‬01٪‫من‬‫الطاقة‬‫المتاحة‬‫في‬‫الوقود‬.
‫القدرة‬‫النووية‬Nuclear Power
‫يمكن‬‫إنتاج‬‫البخار‬‫تدوير‬ ‫لغرض‬‫التوربين‬‫عن‬‫طريق‬‫الحرارة‬‫الناتجة‬‫عن‬‫االنشطار‬‫النووي‬‫الخاضع‬‫للرقابة‬
‫والسيطرة‬.‫و‬‫مناقشة‬ ‫سيتم‬‫ذلك‬‫بشكل‬‫كامل‬‫في‬‫القسم‬‫الخاص‬‫بالقدرة‬‫النووية‬.
‫الطاقة‬‫الشمسية‬Solar Power
‫وبالمثل‬،‫يمكن‬‫استخدام‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫للشمس‬Solar Thermal Energy‫إلنتاج‬‫البخار‬،‫على‬‫الرغم‬
‫من‬‫أن‬‫هذا‬‫أقل‬‫شيو‬‫ع‬‫ا‬.

8. 8
‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫األرضية‬Geothermal Energy
‫كما‬‫تستخدم‬‫إ‬‫نبعاثات‬‫البخارمن‬‫طبقات‬‫المياه‬‫الجوفية‬‫التي‬‫تحدث‬‫بشكل‬‫طبيعي‬‫لتشغيل‬‫وحدات‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫من‬
‫التوربينات‬‫البخارية‬.
‫التوربين‬‫البخاري‬(‫المحرك‬‫الرئيسي‬)(Steam Turbine (Prime Mover
‫مبادئ‬‫العمل‬Principles of action
‫يتم‬‫تغذية‬‫بخار‬‫الضغط‬‫العالي‬‫للتوربين‬‫و‬‫مروره‬‫على‬‫طول‬‫محور‬‫التوربين‬‫من‬‫خالل‬‫صفوف‬‫متعددة‬‫من‬‫الريش‬
‫الثابتة‬‫والمتحركة‬‫بالتعاقب‬.‫من‬‫مدخل‬‫التوربين‬‫إلى‬‫نقطة‬‫العادم‬،‫الريش‬ ‫حجم‬ ‫ويكبر‬ ‫يتوسع‬‫وتجويف‬‫التوربين‬
‫بشكل‬‫تدريجي‬‫للسماح‬‫بتمدد‬‫البخار‬.
‫تعمل‬‫الريش‬‫الثابتة‬‫كفوهات‬Nozzles‫يتمدد‬‫فيها‬‫البخار‬‫سرعته‬ ‫ويتزايد‬‫ولكن‬‫منخفض‬ ‫بضغط‬،(‫مبدأ‬‫برنولي‬
Bernoulli‫لل‬‫حفاظ‬‫على‬‫الطاقة‬-‫زيادة‬‫الطاقة‬‫الحركية‬‫مع‬‫انخفاض‬‫طاقة‬‫الضغط‬).‫عندما‬‫يؤثر‬‫البخار‬‫على‬
‫الريش‬‫المتحركة‬،‫فإنه‬‫ينقل‬‫بع‬‫ض‬‫ا‬‫من‬‫طاقته‬‫الحركية‬. ‫إليها‬
‫هناك‬‫نوعان‬‫أساسيان‬‫من‬‫ال‬‫توربينات‬‫البخار‬‫ية‬،‫ال‬‫توربينات‬‫ال‬‫د‬‫فعي‬( ‫ة‬‫ال‬) ‫نبضية‬Impulse Turbines
‫وتوربينات‬‫فعلية‬ ‫الرد‬Reaction Turbines،‫و‬‫التي‬‫صممت‬‫ريشها‬‫للتحكم‬‫في‬‫سرعة‬‫و‬‫إ‬‫تجاه‬‫وضغط‬
‫البخار‬‫أثناء‬‫مرور‬‫خالل‬ ‫ه‬‫التوربين‬.
‫الدفعية‬ ‫التوربينات‬Impulse Turbines
‫البخارية‬ ‫النفثات‬ ‫توجيه‬ ‫يتم‬)‫البخار‬ ‫من‬ ‫وقسرية‬ ‫سريعة‬ ‫(تيارات‬Steam Jets‫إلى‬‫ريش‬‫المحور‬‫تكون‬ ‫التي‬
‫تمارسه‬ ‫الذي‬ ‫الضغط‬ ‫يؤدي‬ ‫حيث‬ ‫دلو‬ ‫شكل‬ ‫على‬‫النفثات‬‫تدوير‬ ‫إلى‬‫التوربين‬ ‫محور‬Rotor‫و‬‫تقليل‬‫سرعة‬
‫أنه‬ ‫حيث‬ ‫البخار‬‫ينقل‬‫إلى‬ ‫حركته‬ ‫طاقة‬‫الريش‬‫بدورها‬ ‫والتي‬‫بتغيير‬ ‫تقوم‬‫إ‬‫يظل‬ ‫ذلك‬ ‫ومع‬ ، ‫البخار‬ ‫تدفق‬ ‫تجاه‬
‫ضغط‬‫البخار‬‫ثاب‬‫ت‬‫مرور‬ ‫أثناء‬ ‫ا‬‫ه‬‫ريش‬ ‫خالل‬ ‫من‬‫التوربين‬‫نظ‬ ،‫ر‬‫العرضي‬ ‫المقطع‬ ‫ألن‬ ‫ا‬)‫(الحجرة‬ ‫للفجوة‬‫بين‬
‫الريش‬‫ثاب‬ ‫يكون‬‫تا‬.‫لذلك‬‫عرف‬‫ت‬‫ال‬‫توربينات‬‫الدفعية‬‫الثابت‬ ‫الضغط‬ ‫بتوربينات‬.
‫تعكس‬‫من‬ ‫التالية‬ ‫السلسلة‬‫الريش‬‫الثابتة‬‫إ‬‫تجاه‬‫تدفق‬‫من‬ ‫الثاني‬ ‫الصف‬ ‫إلى‬ ‫يمرر‬ ‫أن‬ ‫قبل‬ ‫البخار‬‫الريش‬‫المتحركة‬.

9. 9
‫التوربينات‬‫فعلية‬ ‫الرد‬Reaction Turbines
‫تتشكل‬‫ريش‬‫المحور‬‫الدوار‬‫ل‬‫لتوربين‬‫ا‬‫فعلي‬ ‫لرد‬‫بشكل‬‫أشبه‬‫أنسيابية‬ ‫بسطوح‬)‫جناحي‬ ‫(مقطع‬،‫مرتبة‬‫بحيث‬
‫يتناقص‬‫المقطع‬‫العرضي‬‫لل‬)‫(الفجوات‬ ‫حجرات‬‫الموجودة‬‫بين‬‫الريش‬‫الثابتة‬‫إ‬‫بتداءا‬‫من‬‫جانب‬‫المدخل‬‫نحو‬‫جانب‬
‫العادم‬‫من‬‫الريش‬.‫وتشكل‬‫الحجرات‬‫بين‬‫ريش‬‫المحور‬‫بشكل‬‫أساسي‬‫فتحات‬‫فوهات‬ ‫أو‬Nozzles‫بحيث‬‫يتقدم‬
‫البخار‬‫عبر‬‫ال‬‫حجرات‬‫ف‬‫تزداد‬‫سرعته‬‫بينما‬‫ينخفض‬‫ضغطه‬‫في‬‫نفس‬‫الوقت‬،‫كما‬‫هو‬‫الحال‬‫في‬‫الفوهات‬‫التي‬
‫تشكلها‬‫الريش‬‫الثابتة‬.‫وبالتالي‬‫ينخفض‬‫الضغط‬‫في‬‫كل‬‫من‬‫الريش‬‫الثابتة‬‫والمتحركة‬.‫عندما‬‫ينبثق‬‫البخار‬‫في‬
‫منفث‬‫من‬‫بين‬‫ريش‬‫الدوار‬ ‫المحور‬،‫فإنه‬‫ي‬‫حدث‬‫قوة‬‫رد‬‫فعل‬‫على‬‫الريش‬‫التي‬‫بدورها‬‫ت‬‫حدث‬‫دوران‬ ‫عزم‬‫على‬
‫المحور‬‫الدوار‬‫للتوربين‬‫البخاري‬ ‫هيرو‬ ‫محرك‬ ‫في‬ ‫كما‬ ‫تماما‬ ،Hero's steam engin،(‫قانون‬‫نيوتن‬‫الثالث‬
Newton's Third Law-‫لكل‬‫فعل‬‫يوجد‬‫رد‬‫فعل‬‫مسا‬‫وي‬‫ومعاكس‬).
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬‫هيرو‬(‫أو‬‫هيرون‬)‫السكندري‬Heron of Alexandria(‫عاش‬‫في‬‫منتصف‬‫القرن‬‫األول‬‫للميالد‬)‫هو‬
‫رياضي‬‫وفيزيائي‬‫ومهندس‬‫يوناني‬.‫اشتهر‬‫بدراساته‬‫في‬‫الميكانيك‬‫والخصائص‬‫الميكانيكية‬‫للغازات‬.‫و‬‫محرك‬‫هيرو‬‫البخاري‬‫هو‬
‫توربين‬‫بخاري‬‫شعاعي‬‫بسيط‬‫ريش‬ ‫بدون‬‫يدور‬‫عندما‬‫تسخين‬ ‫يتم‬‫الحاوية‬‫المركزية‬‫للمياه‬.‫يتم‬‫إنتاج‬‫عزم‬‫الدوران‬‫بواسطة‬‫طائرات‬
‫بخارية‬‫تخرج‬‫من‬‫التوربين‬‫و‬‫يتم‬‫إنتاج‬‫عزم‬‫الدوران‬‫بواسطة‬‫منافث‬‫بخارية‬‫تخرج‬‫من‬‫التوربين‬.
‫المكثف‬The Condenser
‫يتم‬‫تكثيف‬‫بخار‬‫العادم‬‫من‬‫توربين‬‫الضغط‬‫ال‬‫منخفض‬‫إلى‬‫الماء‬‫في‬‫داخل‬‫المكثف‬‫ح‬‫ي‬‫ث‬‫ت‬‫ستخرج‬‫الحرارة‬‫الكامنة‬
‫للتبخير‬Latent heat of Vaporization‫من‬‫البخار‬.‫و‬‫هذا‬‫يتسبب‬‫في‬‫أن‬‫يصل‬‫حجم‬‫البخار‬‫إلى‬‫الصفر‬،
‫وأنخفاض‬‫الضغط‬‫بشكل‬‫كبير‬‫إلى‬‫ظروف‬‫الفراغ‬Vacuum Conditions‫تقريبا‬،‫وهكذا‬‫زيادة‬ ‫فإن‬‫هبوط‬
‫الضغط‬‫عبر‬‫التوربين‬‫ي‬‫تيح‬‫أستخراج‬‫أكبر‬‫كمية‬‫طاقة‬‫من‬‫البخار‬.‫ثم‬‫يتم‬‫ضخ‬‫البخار‬‫الم‬‫ت‬‫كثف‬‫مرة‬‫أخرى‬‫ألى‬
‫المرجل‬‫كمياه‬‫تغذية‬Feed-Water‫إل‬‫ستخدامها‬‫مرة‬‫أخرى‬.
‫وغني‬‫عن‬‫القول‬‫أن‬‫أنظمة‬‫التكثيف‬‫تحتاج‬‫إلى‬‫إمدادات‬‫ثابتة‬‫وكافية‬‫من‬‫مياه‬‫التبريد‬‫التي‬‫يتم‬‫توفير‬‫ها‬‫في‬‫دورة‬
‫منفصلة‬‫من‬‫برج‬‫التبريد‬Cooling Tower‫الذي‬‫بتبريد‬ ‫يقوم‬‫مياه‬‫تبريد‬‫المكثف‬‫عن‬‫طريق‬‫التالمس‬‫المباشر‬
‫مع‬‫الهواء‬‫وتبخ‬‫ي‬‫ر‬‫جزء‬‫من‬‫مياه‬‫التبريد‬‫في‬‫برج‬‫مفتوح‬.
‫إن‬‫بخار‬‫الماء‬‫الذي‬‫ي‬‫شاهد‬‫متصاعدا‬‫من‬‫محطات‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫هو‬‫تبخر‬‫مياه‬‫التبريد‬،‫وليس‬‫مائع‬‫التشغيل‬
Working fluid.
‫توربينات‬‫الضغط‬‫المرتد‬Back-Pressure Turbines
‫ت‬‫ستخدم‬‫في‬‫الغالب‬‫لتوليد‬‫الكهرباء‬‫في‬‫الصناعية‬ ‫العمليات‬،‫و‬‫ال‬‫تستخدم‬‫المكثفات‬‫التوربينات‬ ‫هذه‬ ‫مع‬.‫لذلك‬
‫ت‬‫سمى‬‫أيض‬‫ا‬‫التوربينات‬‫الهوائية‬‫أو‬‫غير‬‫المتكثفة‬Atmospheric or Non- Condensing Turbines
،‫فهي‬‫ال‬‫تهدر‬‫الطاقة‬‫الموجودة‬‫في‬‫البخار‬‫الخارج‬‫من‬‫عادم‬‫التوربين‬،‫ولكن‬‫بد‬‫ال‬‫من‬‫ذلك‬‫يتم‬‫تحويلها‬‫لإل‬‫ستخدام‬
‫في‬‫التطبيقات‬‫التي‬‫تتطلب‬‫كميات‬‫كبيرة‬‫من‬‫ال‬‫ح‬‫رارة‬‫مثل‬‫معامل‬‫التكرير‬) ‫المصافي‬ (‫ومصانع‬‫الورق‬‫ومحطات‬
‫تحلية‬‫المياه‬‫و‬‫وحدات‬‫التدفئة‬‫المناطقية‬.‫و‬‫قد‬‫ت‬‫ستخدم‬‫هذه‬‫الصناعات‬‫أيض‬‫ا‬‫البخار‬‫أو‬ ‫المتاح‬‫المتوفر‬‫لتشغيل‬
‫المحركات‬‫الميكانيكية‬‫للمضخات‬‫والمراوح‬‫المواد‬ ‫ومناولة‬Materials handling.‫و‬‫بالطبع‬‫يجب‬‫أن‬‫ي‬‫كون‬
‫من‬ ‫كل‬‫المرجل‬‫والتوربين‬‫يعمال‬‫ن‬‫في‬‫طاقته‬‫األنتاجية‬ ‫ما‬‫القصوى‬‫من‬‫أجل‬‫التعويض‬‫عن‬‫الطاقة‬‫المحولة‬
‫لإل‬‫ستخدامات‬‫األخرى‬.
‫المكائن‬‫العملية‬Practical Machines
‫التوربينات‬‫البخارية‬‫تأتي‬‫في‬‫العديد‬‫من‬‫التكوينات‬‫والتصاميم‬.‫عادة‬‫ما‬‫يتم‬‫بناء‬‫المكائن‬‫واآلالت‬‫الكبيرة‬‫بمراحل‬
‫متعددة‬Multiple stages‫لزيادة‬‫نقل‬‫وتحويل‬‫الطاقة‬‫من‬‫البخار‬.

10. 01
‫لتقليل‬‫القوى‬‫المحورية‬Axial Forces‫على‬‫محامل‬‫محور‬‫التوربين‬Turbine rotor bearings،‫يمكن‬
‫تغذية‬‫البخار‬‫إ‬‫داخل‬ ‫لى‬‫التوربين‬‫عند‬‫منتصف‬‫النقطة‬‫على‬‫طول‬‫المحور‬‫لكي‬‫يتدفق‬‫في‬‫إ‬‫تجاهين‬‫متعاكسين‬‫ب‬‫إ‬‫تجاه‬
‫كل‬‫طرف‬‫من‬‫المحور‬،‫وبالتالي‬‫يتم‬‫موازنة‬‫الحمل‬‫المحوري‬.
Source: Government of Australia
‫عد‬‫ت‬‫القدرة‬‫الناتجة‬‫من‬‫التوربينات‬‫التي‬‫تبلغ‬0111‫مي‬‫ك‬‫اوا‬‫ط‬‫أو‬‫أكثر‬‫نموذجية‬‫لمحطات‬‫توليد‬‫الكهرباء‬.
‫ال‬‫توربين‬‫البخار‬‫ي‬‫كمحرك‬‫حراري‬The Steam Turbine as a Heat Engine
‫ت‬‫عد‬‫أنظمة‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫األساس‬ ‫في‬‫محركات‬‫حرارية‬‫لتحويل‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ميكانيكية‬‫عن‬
‫طريق‬‫تبخ‬‫ي‬‫ر‬‫التشغيل‬ ‫مائع‬‫وتكثيفه‬‫متعاقبة‬ ‫عمليات‬ ‫خالل‬‫في‬‫نظام‬‫مغلق‬SystemClosed‫ي‬‫عرف‬‫ب‬‫أ‬‫سم‬
‫دورة‬‫رانكين‬Rankine Cycle.‫هذه‬‫دورة‬‫ديناميكية‬‫حرارية‬‫عكسية‬‫يتم‬‫فيها‬‫أضافة‬‫حرارة‬‫ألى‬‫مائع‬‫التشغيل‬
‫في‬‫المبخر‬،‫لغرض‬‫تبخيره‬،‫ثم‬‫لزيادة‬‫درجة‬‫حرار‬‫ته‬‫وضغط‬‫ه‬.‫يتم‬‫تغذية‬‫ال‬‫بخار‬‫ذو‬‫درجة‬‫الحرارة‬‫العالية‬‫إ‬‫لى‬
‫محرك‬‫حراري‬) ‫توربين‬ (،‫حيث‬‫نقل‬ ‫يتم‬‫طاق‬‫ته‬‫إلى‬‫ريش‬‫التوربين‬ ‫محور‬‫مما‬‫يتسبب‬‫في‬‫دوران‬‫المحور‬‫بسبب‬
‫تمدد‬Expansion‫البخار‬‫مع‬‫هبوط‬‫ضغطه‬‫ودرجة‬‫حرارته‬.‫ثم‬‫يتم‬‫تكثيف‬‫البخار‬‫الخارج‬‫من‬‫التوربين‬‫وضخه‬
‫في‬‫شكل‬‫سائل‬‫مغذي‬‫للمبخر‬.
‫في‬‫هذه‬‫الحالة‬‫يكون‬‫مائع‬‫التشغيل‬‫عبارة‬‫عن‬‫ماء‬‫ويكون‬‫البخار‬‫بخا‬‫ر‬‫ا‬‫ولكن‬‫المبدأ‬‫ينطبق‬‫على‬‫التشغيل‬ ‫موائع‬
‫األخرى‬‫مثل‬‫األمونيا‬Ammonia‫ال‬‫ذي‬‫يمكن‬‫إ‬‫ستخدامه‬‫في‬‫تطبيقات‬‫درجة‬‫الحرارة‬‫المنخفضة‬‫مثل‬‫األ‬‫نظمة‬

11. 00
‫الحرارية‬‫األرضية‬Geothermal Systems.‫وبالتالي‬‫فإن‬‫التشغيل‬ ‫مائع‬‫في‬‫دورة‬‫رانكين‬‫يتبع‬‫دورة‬‫مغلقة‬
‫ويتم‬‫إعادة‬‫إ‬‫ستخدامه‬‫ب‬‫إ‬‫ستمرار‬.
‫تتحدد‬‫كفاءة‬‫المحرك‬‫الحراري‬‫فقط‬‫بفارق‬‫درجات‬‫الحرارة‬‫لمائع‬‫التشغيل‬‫بين‬‫ومخرج‬ ‫مدخل‬‫المحرك‬Input
and Output of the Engine(‫قانون‬‫كارنوت‬Carnot's Law).
‫أظهر‬‫كارنوت‬‫أن‬‫أقصى‬‫كفاءة‬‫متاحة‬‫تساوي‬(1 - Tc / Th)‫حيث‬‫أن‬Th(‫كلفن‬ ‫درجة‬ ‫بوحدة‬K)‫هي‬
‫درجة‬‫حرارة‬‫التشغيل‬ ‫مائع‬) ‫له‬ ‫الحرارة‬ ‫إضافة‬ ‫بعد‬ ( ‫حاالته‬ ‫أسخن‬ ‫في‬‫و‬Tc‫كلفن‬ ‫درجة‬ ‫(بوحدة‬K)‫هي‬
‫درجة‬‫حرارته‬‫في‬‫أبرد‬‫حاالته‬(‫بعد‬‫منه‬ ‫الحرارة‬ ‫إزالة‬ ‫تم‬ ‫أن‬).
‫لزيادة‬‫الكفاءة‬،‫يمكن‬‫أن‬‫تصل‬‫درجة‬‫حرارة‬‫البخار‬‫المغذي‬‫ل‬‫لتوربين‬‫إلى‬(011‫درجة‬‫مئوية‬°C)،‫في‬‫حين‬
‫يستخدم‬‫المكثف‬‫عند‬‫مخرج‬‫التوربين‬‫لتقليل‬‫درجة‬‫حرارة‬‫وضغط‬‫البخار‬‫إلى‬‫أقل‬‫قيمة‬‫ممكنة‬‫ب‬ ‫وذلك‬‫تحويله‬‫مرة‬
‫أخرى‬‫إلى‬‫ماء‬.‫يعتبر‬‫المكثف‬‫مكو‬‫ن‬‫ا‬‫أساس‬‫ي‬‫ا‬‫ضرور‬‫يا‬‫لزيادة‬‫كفاءة‬‫المحرك‬‫البخاري‬‫عن‬‫طريق‬‫زيادة‬‫ال‬‫فرق‬‫في‬
‫درجة‬‫حرارة‬‫التشغيل‬ ‫مائع‬‫في‬‫الماكينة‬‫إلى‬‫أقصى‬‫حد‬.
‫بإ‬‫ستخدام‬‫قانون‬‫كارنوت‬‫لمنظومة‬‫توربين‬‫بخاري‬‫نموذجي‬‫مع‬‫درجة‬‫حرارة‬‫دخول‬‫ال‬‫بخار‬‫تبلغ‬(500‫درجة‬
‫مئوية‬)(300‫كلفن‬)‫ودرجة‬‫حرارة‬‫الم‬‫اء‬‫الم‬‫ت‬‫كثف‬‫تبلغ‬(00‫درجة‬‫مئوية‬)(000‫كلفن‬)،‫يمكن‬‫حساب‬‫الكفاءة‬
‫النظرية‬‫القصوى‬‫على‬‫النحو‬‫التالي‬:
‫كارنوت‬ ‫كفاءة‬ Carnot efficiency = (816 - 296) / 816 = 64%
‫ولكن‬‫الكفاءة‬ ‫هذه‬‫لم‬‫ت‬‫أخذ‬‫في‬‫نظر‬‫اإل‬‫عتبار‬‫الحرارة‬‫و‬‫اإل‬‫حتكاك‬‫و‬‫خسائر‬‫الضغط‬‫في‬‫المنظومة‬.‫فأن‬ ‫لذل‬‫ال‬‫قيمة‬
‫األ‬‫كثر‬‫واقعية‬‫لكفاءة‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫ستكون‬‫حوالي‬51٪.‫معظم‬ ‫عن‬ ‫مسؤول‬ ‫الحراري‬ ‫المحرك‬ ‫فإن‬ ‫وهكذا‬
. ‫المنظومة‬ ‫في‬ ‫الطاقة‬ ‫تحويل‬ ‫خسائر‬
‫مالحظة‬:‫تشمل‬ ‫الكفاءة‬ ‫هذه‬‫فقط‬‫كفاءة‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫في‬‫البخار‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ميكانيكية‬‫على‬‫محور‬
‫التوربين‬.‫وال‬‫ت‬‫شمل‬‫خسائر‬‫الكفاءة‬‫في‬‫غرفة‬‫اإل‬‫حتراق‬‫والمرجل‬‫تحويل‬ ‫فيها‬ ‫يتم‬ ‫ال‬ ‫الذي‬‫ا‬‫لطاقة‬‫الكيميائية‬‫للوقود‬
‫حرارية‬ ‫طاقة‬ ‫إلى‬‫في‬‫البخار‬‫و‬‫كذلك‬‫ال‬‫ت‬‫شمل‬‫خسائر‬‫الكفاءة‬‫تحدث‬ ‫التي‬‫في‬‫المولد‬‫إذا‬‫تم‬‫استخدام‬‫التوربين‬
‫البخاري‬‫لتوليد‬‫الكهرباء‬.‫ومع‬‫أخذ‬‫هذه‬‫الخسائر‬‫في‬‫الحسبان‬،‫فإن‬‫الكفاءة‬‫الكلية‬‫لتحويل‬‫الطاقة‬‫الكيميائية‬‫للوقود‬
‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫إلى‬‫في‬‫محطات‬‫تستخدم‬‫الفحم‬‫والنفط‬، ‫تشغيلي‬ ‫كوقود‬‫عادة‬‫ما‬‫تكون‬‫حوالي‬00٪.
‫نقل‬‫الطاقة‬‫الكهروميكانيكية‬(‫ال‬‫مولد‬‫ة‬)(Electromechanical Energy Transfer (Generator
‫يقود‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫المولد‬‫ة‬،‫لتحويل‬‫الطاقة‬‫الميكانيكية‬‫إلى‬‫طاقة‬‫كهربائية‬.‫عادة‬‫المولد‬‫ة‬‫س‬‫ت‬‫كون‬‫آلة‬‫تزامن‬
‫دوار‬ ‫مجال‬ ‫ذو‬Rotating Field Synchronous Machine.‫يمكن‬‫أن‬‫تصل‬‫كفاءة‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫لهذه‬
‫المولدات‬‫ذات‬‫السعة‬‫العالية‬High capacity‫إلى‬03٪‫أو‬00٪‫آللة‬‫ماكينة‬ ‫أو‬‫كبيرة‬‫ج‬‫د‬‫ا‬.
‫مالحظة‬:‫هذا‬‫يعني‬‫أن‬‫مولد‬‫ة‬‫ذ‬‫ات‬‫سعة‬(0111‫ميكاواط‬)‫يجب‬‫أن‬‫تبدد‬01‫مي‬‫ك‬‫اواط‬‫من‬‫الحرارة‬‫المهدورة‬
Waste heat‫وتتطلب‬‫مثل‬‫هذه‬‫المولدات‬‫تقنيات‬‫تبريد‬‫خاصة‬.
‫ال‬‫منظومات‬‫ال‬‫مساعدة‬Auxiliary Systems
‫بصرف‬‫النظرعن‬‫محطة‬‫البخار‬ ‫أنتاج‬‫وتوليد‬‫الكهرباء‬،‫هناك‬‫العديد‬‫من‬‫منظومات‬‫التحكم‬‫األوتوماتيكية‬‫األساسية‬
‫و‬‫المنظومات‬‫المساعدة‬‫اإلضافية‬Ancillary systems‫الضرورية‬‫للحفاظ‬‫على‬‫تشغيل‬‫المحطة‬‫بأمان‬‫وعند‬
‫سعته‬‫ا‬‫المثلى‬Optimum capacity.‫وتشمل‬‫هذه‬‫المنظومات‬:
•‫مطابقة‬‫إنتاج‬‫الطاقة‬‫بالقياس‬‫إ‬‫لى‬‫الطلب‬. ‫الكهربائي‬ ‫التيار‬ ‫على‬ ‫والسيطرة‬ ‫التحكم‬ ،
•‫الحفاظ‬‫على‬‫جهد‬‫وتردد‬ ) ‫فولتية‬ (‫النظام‬System Voltage and Frequency.
•‫الحفاظ‬‫على‬‫مكونات‬‫المحطة‬‫ضمن‬‫ال‬‫حدود‬‫من‬ ‫التشغيلية‬‫ضغط‬‫ودرجة‬‫حرارة‬‫وسرعة‬.
•‫منظومات‬‫ال‬‫تزييت‬Lubrication Systems.
•‫تغذية‬‫الوقود‬‫إلى‬‫غرفة‬‫اإل‬‫حتراق‬‫وإزالة‬‫الرماد‬.
•‫مضخات‬‫الماء‬‫ومراوح‬‫الهواء‬.

12. 01
•‫التلوث‬Pollution،‫السيطرة‬-‫و‬‫فصل‬‫المواد‬‫(نواتج‬‫اإل‬‫حتراق‬)‫الضارة‬‫من‬‫إ‬‫نبعاثات‬‫غازات‬‫ال‬‫عادم‬.
•‫تبريد‬‫المولد‬‫ة‬.
•‫معدات‬‫نقل‬‫الطاقة‬‫الكهربا‬‫ئية‬‫وتشمل‬ ،‫المحوالت‬Transformers‫و‬‫وأجهزة‬ ‫معدات‬‫الجهد‬‫للتحويل‬ ‫العالي‬
‫والتوصيل‬ ‫والعزل‬High voltage switching.
•‫حماية‬) ‫التحميل‬ ‫فرط‬ ( ‫الزائد‬ ‫التحميل‬Overload Protection،‫األضطراري‬ ‫التوقف‬Emergency
Shut down‫و‬‫الحمل‬ ‫وتخفيض‬ ‫أيقاف‬Load Shedding.
‫إ‬‫مدادات‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫التقليدية‬‫والمستدامة‬)‫الدائمية‬ (-‫نظرة‬‫عامة‬
Conventional and Sustainable Electrical Energy Supply - Overview
‫خصائص‬‫ومقارنات‬Characteristics and Comparisons
‫مصادر‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫األولية‬Primary Electrical Energy Sources
‫تتوفر‬‫الطاقة‬‫من‬‫مصادر‬‫عديدة‬،‫ومع‬‫ذلك‬‫فإن‬‫معظم‬‫الطاقة‬‫المستخدمة‬‫لتلبية‬‫الطلب‬‫العالمي‬‫المتزايد‬‫على‬
‫الكهربا‬‫ء‬‫ال‬‫تزال‬‫مستمدة‬‫من‬‫الوقود‬‫األحفوري‬Fossil Fuels.‫في‬ ‫مشكلتين‬ ‫هناك‬‫إ‬‫ستمرار‬‫اإل‬‫عتماد‬‫على‬
‫الوقود‬‫األحفوري‬: ‫وهي‬
•‫المستقبل‬ ‫في‬‫سوف‬‫تنفد‬‫اإلمدادات‬‫المحدودة‬‫من‬‫الوقود‬‫األحفوري‬.
•‫يؤدي‬‫حرق‬‫الوقود‬‫األحفوري‬‫إلى‬‫ظهور‬‫غازات‬‫اإل‬‫الحراري‬ ‫حتباس‬Greenhouse Gases‫التي‬‫تسبب‬
‫إ‬‫رتفاع‬‫درجة‬‫حرارة‬‫الكرة‬‫ّة‬‫ي‬‫األرض‬(‫دفء‬‫كوني‬)Global Warming‫مع‬‫مشاكلها‬‫بالتغير‬ ‫المتعلقة‬
. ‫المناخي‬
‫ظهر‬‫ي‬‫القسم‬‫الخاص‬‫ب‬‫مصادر‬‫الطاقة‬‫العديد‬‫من‬‫مصادر‬‫الطاقة‬‫البديلة‬‫التي‬‫يمكن‬‫إ‬‫ستخدامها‬‫لتوليد‬‫الكهرباء‬
‫باإلضافة‬‫إلى‬‫محتوى‬‫الطاقة‬‫المرتبط‬‫بها‬،‫ويشير‬‫إلى‬‫اإل‬‫ستخدام‬‫الفعلي‬‫لهذه‬‫المصادر‬.‫تلخص‬‫هذه‬‫الصفحة‬
‫الطرق‬‫المختلفة‬‫التي‬‫يمكن‬‫بها‬‫إ‬‫ستخدام‬‫المصادر‬‫لغرض‬‫توليد‬‫الكهرباء‬.
‫تحويل‬‫م‬‫صادر‬‫الطاقة‬‫إلى‬‫طاقة‬‫كهربائية‬‫قابلة‬‫لإل‬‫ستخدام‬
Turning Energy Resources into Usable Electric Power
‫يتم‬‫توليد‬‫معظم‬‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫معدات‬‫دوارة‬‫لقيادة‬‫ال‬‫مولد‬‫ولكن‬‫هناك‬‫العديد‬‫من‬‫اإل‬‫حتماالت‬‫األخرى‬
‫المخططات‬‫أدناه‬‫توضح‬00‫طريقة‬‫أساسية‬‫لتوليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫ولكن‬‫هناك‬‫العديد‬‫من‬‫المتغيرات‬‫على‬‫كل‬
‫من‬‫هذه‬‫الطرق‬.‫يشير‬‫المفتاح‬‫إلى‬‫التقنيات‬‫المعنية‬.

13. 01
Conventional Steam Turbine Plants
Nuclear Power

14. 04
Harvesting Natural Energy Flows

15. 05

16. 06

17. 07
Emergency and Remote Power Plants
The Stirling Engine
Direct Heat to Electricity Conversion - Thermoelectric Generators (TEG)

18. 08
Electrochemical Energy
Hydrogen Fuelled Electricity Generation

19. 09
Hybrid Systems

20. 11

21. 10
Energy Futures

22. 11
‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫تجهيز‬Electricity Supply
‫تم‬‫إجراء‬‫تقديرات‬‫مختلفة‬‫حول‬‫العالم‬ ‫في‬ ‫سنويا‬ ‫المتولدة‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫كميات‬.‫بعض‬‫األرقام‬‫لعام‬0110
‫موضحة‬‫هنا‬:
15,406‫تيراواط‬.‫ساعة‬(‫كتاب‬‫حقائق‬‫العالم‬‫األمريكية‬ ‫للمخابرات‬The World Factbook by CIA(.
1( ‫ساعة‬ . ‫تيراواط‬TWh= )109
( ‫ساعة‬ . ‫كيلواط‬kWh‫وحدات‬ ‫أو‬ )(Units)
16,600‫تيراواط‬.‫ساعة‬‫(أ‬‫دارة‬‫معلومات‬‫الطاقة‬‫األمريكية‬EIA)
17,400‫تيراواط‬.‫ساعة‬(‫والتنمية‬ ‫االقتصادي‬ ‫التعاون‬ ‫منظمة‬OECDOrganisation for
Economic Co-operation and Development)
‫هذه‬‫التقديرات‬‫تظهر‬‫فقط‬‫إ‬‫ستهالك‬‫أو‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬.‫وهي‬‫ال‬‫ظهر‬‫ت‬‫مقدار‬‫الطاقة‬‫المستهلكة‬‫داخليا‬
) ‫ذاتيا‬ (‫في‬‫توليد‬‫الكهرباء‬‫ج‬ ‫أين‬ ‫من‬ ‫وال‬‫هزت‬،‫وال‬‫ظهر‬‫ت‬‫الطاقة‬‫المستهلكة‬‫والتي‬‫ال‬‫يتم‬‫تحويلها‬‫إلى‬‫كهرباء‬
‫مثل‬‫تلك‬‫المستخدمة‬‫للنقل‬‫أو‬‫التدفئة‬.

23. 11
‫يتم‬‫توليد‬(30%)‫من‬‫كهرباء‬‫العالم‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫أنظمة‬‫التوربينات‬‫البخارية‬.‫بعبارة‬‫بسيطة‬،‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫مرجل‬
‫لتوليد‬‫البخار‬‫الذي‬‫يدير‬‫التوربين‬‫البخاري‬،‫والمعروف‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫ب‬‫أ‬‫سم‬‫المحرك‬‫الرئيسي‬Prime mover،‫ويقوم‬
‫التوربين‬‫البخاري‬‫بدوره‬‫ب‬‫إ‬‫دارة‬‫مولد‬‫كهربائي‬.‫يتم‬‫توليد‬‫البخار‬‫إل‬‫دارة‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫عن‬‫طريق‬‫حرق‬‫الوقود‬
‫األحفوري‬Fossil fuels(00)٪‫أو‬‫الطاقة‬‫النووية‬Nuclear power(00)٪.‫يتم‬‫في‬ ‫التوازن‬‫توليد‬
‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫بواسطة‬‫األنظمة‬‫المائية‬Hydro systems(01)٪‫مع‬‫الطاقة‬‫الشمسية‬Solar‫وطاقة‬
‫الرياح‬Wind‫والكتلة‬‫الحيوية‬Biomass‫التي‬‫تشكل‬‫أقل‬‫من‬0٪‫من‬‫اإلجمالي‬.
‫المصدر‬-‫إدارة‬‫معلومات‬‫الطاقة‬‫األمريكية‬EIA((2003.
‫إن‬‫محطات‬‫ال‬‫توليد‬‫البخارية‬‫المستخدمة‬‫لتوفير‬‫الحمل‬‫األساسي‬‫للشبكة‬Grid's Base Load‫قابلة‬‫للتطبيق‬
‫فقط‬‫كمنشآت‬‫النطاق‬ ‫واسعة‬‫تتطلب‬‫إ‬‫حتياطات‬‫خاصة‬‫بسبب‬‫حجمها‬‫المادي‬‫الكبير‬‫والجهد‬‫العالي‬(‫الفولتيات‬
) ‫العالية‬High Voltages‫المتضمنة‬ ‫والتيارات‬.
‫تستخدم‬‫األنظمة‬‫الصغيرة‬‫النطاق‬‫مجموعة‬‫متنوعة‬‫من‬‫مخططات‬‫التوليد‬‫البديلة‬‫التي‬‫يمكن‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫تصميمها‬
‫لأل‬‫ستخدام‬‫الداخلي‬ ‫أو‬ ‫المحلي‬Domestic use.‫ومن‬‫المفارقات‬‫أن‬‫محطات‬‫توليد‬‫الكهرباء‬‫النطاق‬ ‫الصغيرة‬
‫يمكن‬‫أن‬‫ت‬‫كون‬‫أكثر‬‫تعقي‬‫د‬‫ا‬‫من‬‫محطة‬‫الطاقة‬‫العالية‬‫التي‬‫تزود‬‫الحمل‬‫األساسي‬‫ل‬‫لشبكة‬‫الوطنية‬National
Grid.
‫وب‬‫إ‬‫ستثناء‬‫الطاقة‬‫الكهرومائية‬‫والطاقة‬‫النووية‬،‫فإن‬‫معظم‬‫محطات‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫تقع‬‫بالقرب‬‫من‬‫المناطق‬‫التي‬
‫تحتاج‬‫إ‬‫لى‬‫الطاقة‬‫لغرض‬ ‫الكهربائية‬‫تقليل‬‫خسائر‬‫التوزيع‬Distribution Losses.
‫الطاقة‬ ‫كفاءة‬Energy Efficiency
‫سلسلة‬‫تجهيز‬‫الطاقة‬The Energy Supply Chain
‫يضيع‬‫الكثير‬‫من‬‫محتوى‬‫الطاقة‬‫ل‬‫مصادر‬‫الطاقة‬‫المتاحة‬‫بسبب‬‫عدم‬‫كفاءة‬‫عمليات‬‫تحويل‬‫وتوزيع‬‫الطاقة‬.
‫وبالنظر‬‫إلى‬‫اإلضاءة‬‫الكهربائية‬‫المنزلية‬‫كمثال‬‫نموذجي‬،‫فإن‬‫أقل‬‫من‬‫نسبة‬0٪‫من‬‫الطاقة‬‫المستهلكة‬‫لتوفير‬
‫الكهرباء‬‫تتحول‬‫في‬‫النهاية‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ضوئية‬.‫وهي‬ ‫األخرى‬ ‫النسبة‬ ‫تفقد‬ ‫أو‬ ‫وتضيع‬00٪‫األخرى‬‫في‬‫سلسلة‬
‫التحهيز‬.‫وب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫المحطات‬‫التقليدية‬‫ل‬‫لتوليد‬‫تستخدم‬ ‫التي‬‫الوقود‬‫األحفوري‬،‫تكون‬‫الخسائر‬‫كما‬‫يلي‬:
-(01%)‫مﻦ‬‫مﺤﺘﻮ‬‫ى‬‫ا‬‫لﻄاقة‬‫للﻮقﻮ‬‫د‬‫تفقد‬‫في‬‫عﻤلﻴة‬‫ا‬‫إل‬‫حﺘﺮ‬‫اق‬Combustion‫و‬‫يﺘﻢ‬‫نقﻞ‬(01%)
‫فقﻂ‬‫مﻦ‬‫ا‬‫لﻤﺤﺘﻮ‬‫ى‬‫ا‬‫لﺤﺮ‬‫اري‬Calorific Content‫إ‬‫لى‬‫ا‬‫لﺒﺨا‬‫ر‬.
-‫ت‬‫حدد‬‫كفاءة‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫في‬‫تحويل‬‫محتوى‬‫الطاقة‬‫في‬‫البخار‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ميكانيكية‬Mechanical
Energy‫إلى‬‫حوالي‬(01٪)( .‫قانون‬‫كفاءة‬‫كارنوت‬Carnot's Efficiency Law).
-‫المولدات‬‫الكهربائية‬‫الدوارة‬‫تكون‬‫فعالة‬‫جدا‬‫الكفاءة‬ ‫وعالية‬‫بالمقارنة‬.‫حيث‬‫يمكن‬‫أن‬‫تصل‬‫كفاءة‬
‫التحويل‬‫لمولدة‬‫كبيرة‬‫إلى‬(03٪)‫أو‬(00٪).
-‫أ‬‫نتقال‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫عبر‬‫شبكة‬‫التوزيع‬Distribution Grid‫بين‬‫محطة‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫والمستهلك‬
Consumer‫ينتج‬‫عنه‬‫فقدان‬‫للطاقة‬‫بنسبة‬(01٪)‫ويرجع‬‫ذلك‬‫أساسا‬‫إلى‬‫مقاومة‬‫الكابالت‬
‫الكهربائية‬Electrical Cables.
-‫فقدان‬ ‫يتم‬‫طاقة‬‫إضافية‬‫بسبب‬‫كفاءة‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫ل‬‫ل‬‫جهاز‬‫عند‬ ‫الموجود‬‫المستخدم‬)‫المستفيد‬ (‫النهائي‬.
‫اإلضاءة‬‫المتوهجة‬‫غير‬‫فعالة‬‫بشكل‬‫خاص‬‫تحول‬ ‫حيث‬(0٪)‫فقط‬‫من‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫إلى‬‫ضوء‬.
‫يتم‬‫النظر‬‫في‬‫الخسائر‬‫بمزيد‬‫من‬‫التفصيل‬‫أدناه‬.
‫التوليد‬ ‫كفاءة‬Generation Efficiency
‫ف‬َّ‫عر‬‫ت‬‫كفاءة‬‫محطة‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬(η)‫بأنها‬‫النسبة‬‫بين‬‫المفيدة‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬‫الناتجة‬‫من‬‫وحدة‬
‫التوليد‬Useful Electricity Output،‫في‬‫زمن‬‫محدد‬،‫وقيمة‬‫الطاقة‬‫لمصدر‬‫الطاقة‬‫ال‬‫ت‬‫ي‬‫يتم‬‫تجهيزها‬
‫للوحدة‬‫في‬‫نفس‬‫الفترة‬‫الزمنية‬.
‫لتوليد‬‫الكهرباء‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫يتم‬‫إهدار‬(05٪)‫من‬‫جميع‬‫الطاقة‬‫األولية‬‫المحهزة‬‫كحرارة‬.

24. 14
‫يتم‬‫تعريف‬‫الحد‬‫األقصى‬‫لكفاءة‬‫الطاقة‬‫النظرية‬‫بمزيد‬‫من‬‫التفصيل‬‫بواسطة‬‫دورة‬‫رانكين‬Rankine Cycle.
‫بالنسبة‬‫لألنظمة‬‫العملية‬‫الحديثة‬‫فإن‬‫هذه‬‫النسبة‬‫تقارب‬(01٪)‫ولكنها‬‫أقل‬‫بالنسبة‬‫ل‬‫محط‬‫ات‬‫ال‬‫توليد‬‫األقدم‬.
‫أن‬‫الكفاءة‬‫ستنخفض‬‫أكثر‬‫من‬‫ذلك‬‫إذا‬‫تم‬‫أ‬‫ستخدام‬‫أنواع‬‫الوقود‬‫ذات‬‫المحتوى‬‫المنخفض‬‫من‬‫الطاقة‬‫مثل‬‫الكتلة‬
‫الحيوية‬iomassB‫المحطة‬ ‫لتشغيل‬.
‫مقارنات‬‫الكفاءة‬Efficiency comparisons
‫يوضح‬‫الجدول‬‫أدناه‬‫الكفاءة‬‫النظرية‬‫لتحويل‬‫مختلف‬‫مصادر‬‫الطاقة‬‫من‬‫خالل‬‫طرق‬‫متنوعة‬‫إلى‬‫طاقة‬‫كهربائية‬
‫مفيدة‬..
‫المصدر‬:‫األوروبية‬ ‫الكهرباء‬ ‫صناعة‬ ‫رابطة‬European Electricity Industry Association(( Eurelectric
‫كفاءة‬‫إ‬‫ستخدام‬‫المحطة‬Plant Utilisation Efficiency
‫العملية‬ ‫الناحية‬ ‫من‬‫تقدم‬ ‫ما‬ ‫نادرا‬ ،‫تحقق‬ ‫أو‬‫توليد‬ ‫منشآت‬‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬‫سعتها‬‫أساس‬ ‫على‬ ‫النظرية‬‫كامل‬
‫الوقت‬‫الطلب‬ ‫في‬ ‫التغيرات‬ ‫بسبب‬‫الكهرباء‬ ‫على‬‫إ‬ ‫إلى‬ ‫والحاجة‬‫عمل‬ ‫يقاف‬‫المعدات‬Shut Down‫وقت‬ ‫من‬
‫ل‬ ‫آلخر‬‫غرض‬‫الصيان‬ ‫تنفيذ‬‫ات‬‫المخطط‬‫ة‬‫الطارئة‬ ‫اإلصالحات‬ ‫أو‬ ‫لها‬Planned Maintenance or
Emergency Repairs.
‫يتم‬‫إ‬‫العوامل‬ ‫ستخدام‬Factors‫فعالية‬ ‫إلى‬ ‫لإلشارة‬ ‫التالية‬‫محطات‬‫قدرتها‬ ‫إدارة‬ ‫في‬ ‫التوليد‬‫سعتها‬ ‫أو‬‫ال‬‫توليد‬‫ية‬
‫من‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬:
‫السعة‬ ‫عامل‬Capacity Factor
‫التشغيل‬ ‫لكفاءة‬ ‫مقياس‬ ‫هو‬ ‫السعة‬ ‫عامل‬Operating Efficiency‫يبين‬ ‫الذي‬‫محطة‬ ‫قدرة‬‫ال‬‫تحقيق‬ ‫على‬ ‫توليد‬
‫سعتها‬‫الكاملة‬‫ببساطة‬ ‫إنه‬ .‫يمثل‬‫الفعلي‬ ‫الطاقة‬‫المنتجة‬ ‫ة‬‫مقسو‬ ‫محددة‬ ‫لفترة‬ ‫للمولد‬‫م‬‫النظرية‬ ‫الطاقة‬ ‫على‬ ‫ا‬‫للمولد‬

25. 15
‫تعمل‬ ‫كانت‬ ‫إذا‬‫طاقتها‬ ‫بكامل‬‫المقدرة‬‫و‬‫الفترة‬ ‫لنفس‬‫المحددة‬‫موثوقية‬ ‫على‬ ‫مباشر‬ ‫غير‬ ‫مؤشر‬ ‫وهو‬ .‫التجهيز‬
Reliability of Supply.
‫عامل‬ ‫يخضع‬‫السعة‬‫طاقة‬ ‫لمحطة‬‫تقليدية‬Power PlantConventional‫با‬ ‫تعمل‬‫لوقود‬‫النووي‬
Nuclear‫الفحم‬ ‫أو‬Coal‫من‬ ‫أكثر‬ ‫يكون‬ ‫وقد‬ ‫اإلداري‬ ‫للتحكم‬(31٪)‫عامل‬ ‫أن‬ ‫حين‬ ‫في‬ ،‫السعة‬‫لمحطات‬
‫عناصر‬ ‫على‬ ‫يعتمد‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫محطات‬ ‫أو‬ ‫الرياح‬‫طبيعية‬Elements‫من‬ ‫أقل‬ ‫يكون‬ ‫ما‬ ‫وعادة‬(01٪)
‫و‬‫مع‬(05٪)‫ال‬‫ي‬‫عتبر‬‫إ‬‫ستثنائي‬‫من‬ ‫أنه‬ ‫يعني‬ ‫هذا‬ .‫أ‬ ، ‫األحوال‬ ‫أحسن‬ ‫في‬ ، ‫المتوقع‬‫ال‬ ‫ن‬‫التوربينات‬ ‫عن‬ ‫ينتج‬
‫الريحية‬Wind-Turbine‫تبلغ‬ ‫التي‬( ‫قدرتها‬0111‫واط‬ ‫كيلو‬)‫واحد‬ ‫عام‬ ‫غضون‬ ‫في‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫كمية‬ ‫إال‬
‫كقدرة‬(511‫كيلواط‬)‫بكثير‬ ‫ذلك‬ ‫من‬ ‫أقل‬ ‫وربما‬ ، ‫بالفحم‬ ‫تعمل‬ ‫طاقة‬ ‫توليد‬ ‫محطة‬ ‫من‬.
‫الحمل‬ ‫عامل‬Load Factor
‫عامل‬‫الحمل‬‫إل‬ ‫مقياس‬ ‫هو‬‫ستخدام‬‫المحطة‬‫طلب‬ ‫مع‬ ‫المحطة‬ ‫قدرة‬ ‫مطابقة‬ ‫فعالية‬ ‫مدى‬ ‫إلى‬ ‫يشير‬ ‫الذي‬‫المستهلك‬
‫الذروة‬ ‫حمل‬ ‫وقت‬ ‫في‬LoadPeak‫الحمل‬ ‫متوسط‬ ‫نسبة‬ ‫هي‬ .Average Load‫إلى‬‫الذروة‬ ‫حمل‬‫خالل‬
‫محددة‬ ‫زمنية‬ ‫فترة‬‫الحم‬ ‫عامل‬ .‫ل‬‫الضعيف‬‫إلى‬ ‫يشير‬‫اإل‬‫الفعال‬ ‫غير‬ ‫ستخدام‬‫للمحطة‬‫و‬‫ل‬‫المال‬ ‫رأس‬Capital.
‫األساس‬ ‫الحمل‬Base Load
‫المولدات‬ ‫من‬ ‫مختلفة‬ ‫أنواع‬ ‫تعمل‬‫نطاق‬ ‫ضمن‬‫الحم‬ ‫عوامل‬ ‫من‬‫ل‬‫شركات‬ ‫سياسات‬ ‫تحددها‬ ‫والتي‬ ‫لها‬ ‫المخطط‬
‫التوليد‬‫عاد‬ . ‫العامة‬‫ة‬‫يتم‬ ‫ما‬‫و‬ ‫تخطيط‬‫و‬ ، ‫للشبكة‬ ‫األساس‬ ‫الحمل‬ ‫لتوصيل‬ ‫عالية‬ ‫كفاءة‬ ‫ذات‬ ‫محطات‬ ‫جدولة‬‫هكذا‬
‫عامل‬ ‫أساس‬ ‫على‬ ‫تشغيلها‬ ‫يتم‬‫حم‬‫ج‬ ‫عالي‬ ‫ل‬‫د‬‫ا‬.
‫عام‬ ‫خالل‬ ‫المتحدة‬ ‫المملكة‬ ‫في‬0110‫بالفحم‬ ‫تعمل‬ ‫التي‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫لمحطات‬ ‫كان‬ ،‫حمل‬ ‫عامل‬‫حوالي‬00%
‫بنسبة‬ ‫بالغاز‬ ‫تعمل‬ ‫توليد‬ ‫ومحطات‬01%‫ومحطات‬‫تعمل‬ ‫توليد‬‫بال‬‫النووية‬ ‫طاقة‬Nuclear Power Plants
‫بنسبة‬10%‫ومحطات‬‫كهرومائية‬Hydroelectric Plants‫بنسبة‬01%‫و‬‫محطات‬‫ا‬‫لتوليد‬‫المائية‬‫التي‬
‫المائي‬ ‫المخزون‬ ‫ضخ‬ ‫تستخدم‬(1)
Pumped Storage Hydro Plants‫بنسبة‬01%‫نفس‬ ‫وخالل‬ .
‫الفترة‬‫الزمنية‬‫الحم‬ ‫عامل‬ ‫إجمالي‬ ‫متوسط‬ ‫بلغ‬ ،‫ل‬‫إلجمالي‬‫ا‬‫الكهربا‬ ‫لشبكة‬‫ئية‬‫حوالي‬ ‫المتحدة‬ ‫المملكة‬ ‫في‬55%
.
‫المتحدة‬ ‫المملكة‬ ‫في‬ ‫الطاقة‬ ‫إحصاءات‬ ‫ملخص‬ :‫المصدر‬2005(DUKES)Digest of UK Energy Statistics
‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬(1)
:
‫المخزونة‬ ‫المياه‬ ‫ضخ‬ ‫محطة‬ ‫تسمى‬ ، ‫الكهرومائية‬ ‫الطاقة‬ ‫محطات‬ ‫من‬ ‫آخر‬ ‫نوع‬ ‫هناك‬Pumped-storage plant‫محطة‬ ‫في‬ .
‫الخزان‬ ‫من‬ ‫الماء‬ ‫يتدفق‬ ، ‫التقليدية‬ ‫الكهرومائية‬ ‫الطاقة‬Reservoir‫تحتوي‬ . ‫األسفل‬ ‫إلى‬ ‫بإستمرار‬ ‫وينساب‬ ‫والمخارج‬ ‫المحطة‬ ‫عبر‬
: ‫خزانين‬ ‫على‬ ‫المخزونة‬ ‫المياه‬ ‫ضخ‬ ‫محطة‬
‫العلوي‬ ‫الخزان‬-‫السد‬ ‫حدث‬‫ي‬ ، ‫التقليدية‬ ‫الكهرومائية‬ ‫الطاقة‬ ‫محطات‬ ‫مثل‬Dam‫في‬ ‫المياه‬ . ‫خزانا‬‫خالل‬ ‫من‬ ‫تتدفق‬ ‫الخزان‬ ‫هذا‬
. ‫الكهرباء‬ ‫توليد‬ ‫لغرض‬ ‫المائية‬ ‫الطاقة‬ ‫محطة‬
‫السفلي‬ ‫الخزان‬-‫وتدفقها‬ ‫النهر‬ ‫دخولها‬ ‫إعادة‬ ‫من‬ ‫بدال‬ ‫منخفض‬ ‫خزان‬ ‫إلى‬ ‫الكهرومائية‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫محطة‬ ‫من‬ ‫الخارجة‬ ‫المياه‬ ‫تتدفق‬
‫النهر‬ ‫مجرى‬ ‫اتجاه‬ ‫في‬Downstream.
‫لإلنعكاس‬ ‫القابل‬ ‫التوربين‬ ‫وبإستخدام‬Reversible turbine‫يتم‬ . ‫العلوي‬ ‫الخزان‬ ‫إلى‬ ‫أخرى‬ ‫مرة‬ ‫المياه‬ ‫ضخ‬ ‫للمحطة‬ ‫يمكن‬ ،
‫الذروة‬ ‫دون‬ ‫وقت‬ ‫في‬ ‫ذلك‬Off-peak hours‫مرة‬ ‫المياه‬ ‫ضخ‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ . ‫العلوي‬ ‫الخزان‬ ‫ملء‬ ‫يعيد‬ ‫الثاني‬ ‫الخزان‬ ، ‫أساسا‬ .
‫الك‬ ‫لتوليد‬ ‫المياه‬ ‫من‬ ‫المزيد‬ ‫هنالك‬ ‫يكون‬ ‫وبالتالي‬ ، ‫العلوي‬ ‫الخزان‬ ‫إلى‬ ‫أخرى‬‫اإلستهالك‬ ‫ذروة‬ ‫فترات‬ ‫خالل‬ ‫هرباء‬Peak
consumption
Peak Loads ‫الذروة‬ ‫أحمال‬
‫عاد‬‫ة‬‫يكون‬ ‫ما‬‫ل‬‫محطات‬‫ال‬‫توليد‬‫تجهز‬ ‫التي‬‫عامل‬ ‫الذروة‬ ‫أحمال‬‫حمل‬‫ضعي‬‫ف‬‫ج‬‫د‬‫وغال‬ ، ‫ا‬‫ب‬‫يتم‬ ‫ما‬ ‫ا‬‫تحديد‬‫محطات‬
‫قديمة‬‫و‬‫الغرض‬ ‫لهذا‬ ‫كفاءة‬ ‫أقل‬.

26. 16
‫هامش‬‫حد‬ ‫أو‬‫المحطة‬Plant Margin
‫إن‬‫أ‬‫ستخدام‬‫ال‬‫شبكة‬‫الكهربا‬‫ئية‬‫و‬‫التوليدية‬ ‫الوحدات‬ ‫بضمنها‬‫سيكون‬‫قصد‬ ‫عن‬‫أقل‬‫من‬‫السعة‬‫الك‬‫وذلك‬ ‫لية‬
‫لضمان‬‫أمن‬‫التجهيز‬‫حتى‬‫عندما‬‫تكون‬‫بعض‬‫وحدات‬‫التوليد‬‫خارج‬‫الخدمة‬‫أو‬‫في‬‫حالة‬‫حدوث‬‫زيادات‬‫غير‬
‫متوقعة‬‫في‬‫طلب‬‫العمالء‬) ‫المستهلكين‬ (.
‫ت‬‫عرف‬‫السعة‬‫الزائدة‬‫الفائضة‬ ‫أو‬‫المخطط‬‫ة‬Planned Excess Capacity‫بهامش‬‫حد‬ ‫أو‬‫المحطة‬.
‫هامش‬‫المحطة‬‫هو‬‫مؤشر‬‫على‬‫أمن‬. ‫التجهيز‬‫وهو‬‫الكمية‬‫الذي‬‫تتجاوز‬‫بها‬‫ال‬‫سعة‬‫التصميمية‬‫على‬‫طلب‬‫الذروة‬
‫المتوقعة‬‫ويتم‬‫التعبير‬‫عنها‬‫كنسبة‬‫مئوية‬.‫يعتبر‬‫هامش‬‫المحطة‬‫الذي‬‫ال‬‫يقل‬‫عن‬(01٪)‫ضرور‬‫يا‬‫لتجنب‬
‫انقطاع‬‫التيار‬‫الكهربائي‬) ‫التعتيم‬ (Blackout‫المحتمل‬ ‫الزائد‬ ‫والتحميل‬‫على‬‫ال‬‫شبكة‬‫الكهربا‬‫ئية‬.‫وهكذا‬‫ينتج‬
‫عن‬‫هامش‬‫المحطة‬‫المرتفع‬‫عامل‬‫حمل‬‫منخفض‬Low load factor.
‫كفاءة‬‫توزيع‬‫الطاقة‬‫الكهربا‬‫ئية‬Electricity Distribution Efficiency
‫عوامل‬‫ال‬‫فق‬‫في‬ ‫د‬‫التوزيع‬(DLF)Distribution Loss Factors
‫تؤدي‬‫مقاومة‬‫الكابالت‬‫التيار‬ ‫لسريان‬‫بين‬‫محطة‬‫التوليد‬‫ومباني‬‫المستخدم‬‫النهائي‬) ‫المستهلك‬ (‫إلى‬‫مزيد‬‫من‬‫الفقد‬
‫في‬‫الكفاءة‬‫بسبب‬‫تسخين‬‫جول‬Joule Heating(I² R Losses)(2)
‫لكابالت‬‫الطاقة‬‫المترابطة‬.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬(2)
:‫جول‬ ‫تسخين‬‫جول‬ ‫جيمس‬ ‫للعالم‬ ‫جول‬ ‫قانون‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬‫األومي‬ ‫التسخين‬ ‫باسم‬ ‫أيضا‬ ‫المعروف‬ ،Ohmic
Heating‫المقاوم‬ ‫التسخين‬ ‫أو‬Resistive Heating،‫و‬‫الكهربائي‬ ‫تيار‬ ‫مرور‬ ‫أثناء‬ ‫حرارة‬ ‫إنتاج‬ ‫يتم‬ ‫بواسطتها‬ ‫التي‬ ‫العملية‬ ‫هي‬
‫موصل‬ ‫خالل‬Conductor.
I² R Loss))، ‫كهربائي‬ ‫جهاز‬ ‫في‬ ‫الطاقة‬ ‫فقدان‬ ‫هو‬(‫المحول‬ ‫مثل‬‫و‬ ) ‫الكابل‬ ‫أو‬‫التيار‬ ‫تدفق‬ ‫بسبب‬ ‫يحدث‬ ‫الذي‬(‫الكهربائي‬I)‫من‬
‫المقاومة‬ ‫خالل‬(R).‫األوم‬ ‫الفقد‬ ‫ذلك‬ ‫ويسمى‬ ، ‫التيار‬ ‫شدة‬ ‫مربع‬ ‫مع‬ ‫القدرة‬ ‫فقد‬ ‫يزداد‬‫ي‬.
‫الرئيسية‬ ‫العوامل‬ ‫من‬ ‫نوعان‬ ‫هناك‬‫المؤثرة‬:
‫الموقع‬Location:
‫تزداد‬‫مقاومة‬‫الكابالت‬‫مع‬‫المسافة‬‫بحيث‬‫تكون‬‫الخسا‬‫ئر‬‫عادة‬(5٪)‫لإلمدادات‬‫الكهربائية‬‫إلى‬‫مواقع‬
‫حضرية‬‫قريبة‬‫من‬‫مصدر‬‫الطاقة‬) ‫المحطة‬ ‫موقع‬ (‫ولكنها‬‫تصل‬‫إلى‬(01٪-01٪)‫للمواقع‬‫الريفية‬
‫البعيدة‬.‫المتوسط‬‫العام‬‫ال‬ ‫في‬‫واليات‬‫المتحدة‬‫األمريكية‬‫هو‬(1٪-3٪).
•‫الجهد‬‫االكهرب‬‫ائي‬Voltage:
‫القدرة‬ ‫نقل‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫التوزيع‬ ‫خسائر‬ ‫تقليل‬ ‫يمكن‬ ، ‫التيار‬ ‫مربع‬ ‫مع‬ ‫تتناسب‬ ‫جول‬ ‫تسخين‬ ‫خسائر‬ ‫أن‬ ‫بما‬‫ب‬‫تيار‬
‫ب‬ ‫اإلمكان‬ ‫قدر‬ ‫منخفض‬‫إ‬‫عالي‬ ‫إرسال‬ ‫جهد‬ ‫ستخدام‬Higher transmission voltages‫خطوط‬ ‫فولتية‬ (
، ‫واألرضي‬ ‫القدرة‬ ‫كابالت‬ ‫بين‬ ‫الهوائي‬ ‫العازل‬ ‫انهيار‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫للفولتية‬ ‫األعلى‬ ‫الحد‬ ‫ضبط‬ ‫يتم‬ . ) ‫النقل‬
‫العوازل‬ ‫عبر‬ ‫األرجح‬ ‫على‬ ‫أو‬Insulators‫النقل‬ ‫أبراج‬ ‫من‬ ‫الكابالت‬ ‫تحمل‬ ‫التي‬Transmission
towers.
) ‫العالية‬ ‫الفولتية‬ ( ‫العالي‬ ‫الجهد‬ ‫نقل‬ ‫أنظمة‬ ‫مع‬‫للنحاس‬ ‫إضافية‬ ‫خسائر‬ ‫أيضا‬ ‫هناك‬Copper‫الحديد‬ ‫و‬Iron
‫المحوالت‬ ‫في‬Transformers‫تكثيف‬ ‫إلى‬ ‫يؤدي‬ ‫مما‬ ، ‫ثانوية‬ ‫أنها‬ ‫من‬ ‫الرغم‬ ‫على‬ ،‫ورفع‬‫محطة‬ ‫في‬ ‫الفولتية‬
‫اإل‬ ‫نقطة‬ ‫عند‬ ‫أخرى‬ ‫مرة‬ ‫وتخفيضها‬ ‫التوليد‬‫التخلفية‬ ‫و‬ ‫الملفات‬ ‫مقاومة‬ ‫بسبب‬ ، ‫ستهالك‬‫المغناطيسية‬
Hysteresis(3)
‫الدوامي‬ ‫التيار‬ ‫وخسائر‬ .Eddy Current Losses(4)
‫المحوالت‬ ‫قلب‬ ‫في‬
Transformer core.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬(3)
:‫التخلفية‬‫أو‬‫الهيسترياس‬‫مغناطيسية‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫البقاء‬ ‫إلى‬ ‫الممغنطة‬ ‫المادة‬ ‫نزعة‬ ‫هي‬‫(الظاهرة‬‫التي‬‫تتخلف‬‫فيها‬
‫قيمة‬‫الخاصية‬‫الفيزيائية‬‫عن‬‫التغييرات‬‫في‬‫التأثير‬‫الذي‬‫يسببها‬،‫على‬‫سبيل‬‫المثال‬‫عندما‬‫يكون‬‫الحث‬‫المغناطيسي‬Magnetic
induction‫متأخرا‬‫عن‬‫ال‬‫قوة‬)‫الممغنطة‬.‫آخر‬ ‫بتعبير‬‫ه‬‫ي‬‫خاصية‬‫للنظم‬‫تتمثل‬‫في‬‫تأخر‬‫إ‬‫ستجابة‬‫النظام‬‫للقوى‬‫المؤثرة‬‫عليه‬،
‫وتعتمد‬‫إ‬‫ستجابة‬‫هذه‬‫النظم‬‫على‬‫القوى‬‫التي‬‫أثرت‬‫عليها‬‫سابق‬‫ا‬،‫وتطرأ‬‫عليها‬‫تغيرات‬‫في‬‫بنيتها‬‫ال‬‫تختفي‬‫تما‬‫م‬‫ا‬‫بعد‬‫إبعاد‬‫المؤثر‬‫عنها‬
،‫أي‬‫تعتمد‬‫صفاتها‬‫على‬‫تاريخ‬‫معالجاتها‬.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬(4)
:‫الدوام‬ ‫التيارات‬‫ي‬‫المادة‬ ‫حرارة‬ ‫ارتفاع‬ ‫وتسبب‬ ‫المركز‬ ‫متحدة‬ ‫دوائر‬ ‫بشكل‬ ‫تسري‬ ‫التي‬ ‫التيارات‬ ‫هي‬ ‫ة‬
‫مجال‬ ‫اي‬ ‫يحث‬ ‫عندما‬ ‫التيارات‬ ‫هذه‬ ‫تنشأ‬ . ‫الدوامة‬ ‫التيارات‬ ‫خسائر‬ ‫تدعى‬ ‫بالطاقة‬ ‫خسائر‬ ‫وتسبب‬ ‫فيها‬ ‫تسري‬ ‫التي‬ ‫الموصلة‬
‫تو‬ ‫مسببا‬ ‫جيدة‬ ‫مغناطيسية‬ ‫خصائص‬ ‫عادة‬ ‫لها‬ ‫التي‬ ‫الموصلة‬ ‫المادة‬ ‫متغير‬ ‫مغناطيسي‬‫ويكون‬ . ‫المادة‬ ‫في‬ ‫كهربائي‬ ‫تيار‬ ‫لد‬‫إ‬‫التيار‬ ‫تجاه‬
‫بمستو‬‫ى‬‫على‬ ‫عمودي‬‫إ‬‫و‬ . ‫المغناطيسي‬ ‫المجال‬ ‫تجاه‬‫أ‬‫هذه‬ ‫على‬ ‫للتغلب‬ ‫الذي‬ ‫المحوالت‬ ‫حديد‬ ‫هو‬ ‫التيار‬ ‫هذا‬ ‫فيها‬ ‫ينشا‬ ‫التي‬ ‫المواد‬ ‫شهر‬

27. 17
‫الح‬ ‫صفيحة‬ ‫مقاومة‬ ‫لزيادة‬ ‫عازل‬ ‫بطالء‬ ‫الشرائح‬ ‫وعزل‬ ‫رقيقة‬ ‫شرائح‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫تقطيعه‬ ‫يتم‬ ‫فيه‬ ‫المشكلة‬‫قيمة‬ ‫من‬ ‫التقليل‬ ‫ثم‬ ‫ومن‬ ‫ديد‬
. ‫التيار‬ ‫هذا‬
‫كفاءة‬‫إ‬‫ستخدام‬‫الطاقة‬Energy Usage Efficiency
‫يوضح‬‫المثال‬‫التالي‬‫الكفاءة‬ ‫عدم‬‫الذي‬‫ينطوي‬‫عليها‬‫تحويل‬‫مصدر‬‫طاقة‬‫أولي‬‫إلى‬‫ناتج‬‫إضاءة‬‫مفيد‬.‫مصباح‬
‫متوهج‬ ‫نموذجي‬‫بقدرة‬(01‫واط‬Watt)‫ينتج‬‫إضاءة‬‫تبلغ‬‫حوالي‬(05‫لوم‬‫ي‬‫ن‬‫ز‬‫لكل‬‫واط‬lumens / Watt)
(5)
‫من‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫المجهزة‬.‫وبالتالي‬،‫يبلغ‬‫إجمالي‬‫الناتج‬‫الضو‬‫ئي‬‫من‬( ‫المصباح‬011‫لوم‬‫ي‬‫ن‬‫ز‬)،‫وهو‬
‫ما‬‫يعادل‬‫حوالي‬(0305‫واط‬)‫أو‬(0305‫جول‬‫الثانية‬Joules / second)‫من‬‫الطاقة‬‫الضوئية‬
‫المشعة‬،‫وكفاءة‬‫التحويل‬‫تبلغ‬(0305٪. )‫يتم‬‫فقدان‬‫باقي‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫المجهزة‬‫كحرارة‬.‫مع‬‫األخذ‬‫في‬
‫نظر‬‫االعتبار‬‫أن‬‫الكفاءة‬‫النموذجية‬‫لمحطة‬‫توليد‬‫كهرباء‬( ‫هي‬05٪)‫و‬( ‫جول‬ ‫تسخين‬ ‫خسائر‬01٪)‫في‬
‫شبكة‬‫التوزيع‬،‫كفاءة‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫األولية‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ضوء‬‫هي‬‫فقط‬(131٪. )
‫مالحظة‬‫توضيحية‬(5)
:‫(لوم‬‫ي‬‫ن‬‫ز‬‫واط‬lumens / Watt)‫قياس‬ ‫وحدة‬ ‫هي‬‫المرئي‬ ‫للضوء‬ ‫الضوء‬ ‫مصدر‬ ‫جودة‬ ‫مدى‬‫هي‬ .
‫اللوم‬ ‫بوحدة‬ ‫مقاسة‬ ، ‫القدرة‬ ‫إلى‬ ‫الضوء‬ ‫تدفق‬ ‫نسبة‬‫ن‬( ‫للوحدات‬ ‫الدولي‬ ‫النظام‬ ‫في‬ ‫واط‬ ‫لكل‬SI).‫كلمة‬lumens‫كلمة‬ ‫من‬ ‫مقتبسة‬
Luminous‫اإلشراق‬ ‫أو‬ ‫السطوع‬ ‫أو‬ ‫اللمعان‬ ‫تعني‬ ‫التي‬‫وهي‬‫من‬ )‫البشرية‬ ‫(للعين‬ ‫المرئي‬ ‫للضوء‬ ‫اإلجمالية‬ ‫للكمية‬ ‫مقياس‬
‫الضوء‬ ‫مصدر‬ ‫أو‬ ‫المصباح‬‫إشراقا‬ ‫أكثر‬ ‫ضوء‬ ‫أنه‬ ‫يعني‬ ‫لومينز‬ ‫من‬ ‫مزيد‬ .،‫باهت‬ ‫ضوء‬ ‫أنه‬ ‫يعني‬ ‫لومينز‬ ‫من‬ ‫أقل‬ ‫عدد‬.
‫الفلوري‬ ‫المصباح‬ ‫ينتج‬ ، ‫للمقارنة‬( ‫المدمج‬Compact Fluorescent Lamp (CFL( ‫بين‬51-01
‫لومينز‬‫تقليل‬ ‫يمكن‬ ، ‫المتوهجة‬ ‫المصابيح‬ ‫من‬ ‫بدال‬ ‫الفلورسنت‬ ‫مصابيح‬ ‫باستخدام‬ . ) ‫واط‬‫إ‬‫الطاقة‬ ‫ستهالك‬
( ‫من‬ ‫للمصابيح‬01‫واط‬)‫إلى‬(05( ‫المستهلك‬ ‫سيوفر‬ ‫ببساطة‬ . ‫الضوء‬ ‫ناتج‬ ‫لنفس‬ ) ‫واط‬05)‫الثانية‬ ‫في‬ ‫جول‬
‫ولكن‬ ،‫إ‬( ‫بنسبة‬ ‫يقل‬ ‫بالمقابل‬ ‫األولي‬ ‫أو‬ ‫الرئيسي‬ ‫الطاقة‬ ‫ستهالك‬000. ) ‫الثانية‬ ‫في‬ ‫جول‬
‫ي‬‫نقاط‬ ‫ستة‬ ‫أعاله‬ ‫في‬ ‫ورد‬ ‫مما‬ ‫ستنتج‬‫باإل‬ ‫جديرة‬‫هتمام‬: ‫وهي‬
•‫إ‬‫ستخدام‬‫المصابيح‬‫المتوهجة‬‫هي‬‫طريقة‬‫غير‬‫فعالة‬‫للغاية‬‫لتوفير‬‫اإلضاءة‬.
•‫يتطلب‬‫تشغيل‬‫مصباح‬‫إضاءة‬‫أو‬ ‫متوهج‬‫ساطع‬‫بقدرة‬(01‫وا‬) ‫ط‬‫لمدة‬‫عام‬‫واحد‬‫ما‬‫بين‬(011)‫إلى‬
(011)‫كغ‬‫من‬‫الفحم‬Coal‫الجودة‬ ‫عالي‬.

28. 18
•‫بالنظر‬‫إلى‬‫مليارات‬‫المصابيح‬‫المتوهجة‬‫المستخدمة‬‫حول‬‫العالم‬‫اليوم‬،‫يتم‬‫إهدار‬‫كمية‬‫هائلة‬‫فيها‬ ‫ومبالغ‬
‫من‬‫الطاقة‬‫ألغراض‬‫اإلضاءة‬.
•‫بدائل‬‫توفير‬‫الطاقة‬‫متاحة‬Energy Saving Alternatives.
•‫ال‬‫تقتصر‬‫أهمية‬‫أجهزة‬‫توفير‬‫الطاقة‬‫على‬‫توفير‬‫أموال‬‫المستهلك‬‫فحسب‬،‫بل‬‫يتم‬‫تضخيم‬‫توسيع‬ ‫أو‬
‫وفورات‬‫الطاقة‬‫أثناء‬‫مرورك‬‫راجعا‬‫بسلسلة‬‫التجهيز‬.‫في‬‫هذه‬‫الحالة‬‫النموذجية‬،‫يؤدي‬‫توفير‬(0‫جول‬)
‫من‬‫قبل‬‫المستخدم‬‫النهائي‬‫إلى‬‫تقليل‬‫أكثرمن‬(0‫جول‬)‫في‬‫إجمالي‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫المستهلكة‬.
•‫ينطبق‬‫عامل‬‫تضخيم‬‫الطاقة‬ ‫وفورات‬Energy Savings Amplification Factor‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫على‬‫أي‬‫ة‬
‫وفورات‬‫في‬‫الطاقة‬‫يتم‬‫إجراؤها‬‫قبل‬ ‫من‬‫المستخدم‬‫النهائي‬‫مثل‬‫خفض‬‫درجة‬‫الحرارة‬‫على‬‫منظمات‬‫الحرارة‬
Thermostats‫أو‬‫إيقاف‬‫تشغيل‬‫جهاز‬‫التحكم‬‫عن‬‫بعد‬remote ControlAppliance‫ووضع‬
‫اإل‬‫ستعداد‬Standby Function.
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬‫اإلستعداد‬ ‫طاقة‬‫الطاقة‬ ‫إلى‬ ‫تشير‬ ‫المتسربة‬ ‫الكهرباء‬ ‫أو‬ ‫الخفي‬ ‫الكهربائي‬ ‫الحمل‬ ‫أو‬ ‫الماصة‬ ‫الطاقة‬ ‫وتسمى‬
‫أو‬ )‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫القليل‬ ‫لتسحب‬ ‫مصممة‬ ‫(ولكنها‬ ‫مطفأة‬ ‫تكون‬ ‫عندما‬ ‫واإللكترونية‬ ‫الكهربائية‬ ‫األجهزة‬ ‫من‬ ‫المستهلكة‬ ‫الكهربائية‬
. ‫اإلستعداد‬ ‫وضع‬ ‫في‬ ‫تكون‬ ‫عندما‬
‫الطاقة‬ ‫مصادر‬Energy Resources
‫على‬‫الرغم‬‫من‬‫التطورات‬‫المستمرة‬‫للطاقة‬‫الشمسية‬Solar‫وطاقة‬‫الرياح‬‫والطاقة‬‫المائية‬Wind and
Hydro power،‫ما‬‫زال‬‫أكثر‬‫من‬(31٪)‫من‬‫الكهرباء‬‫في‬‫العالم‬‫مستمدة‬‫من‬‫مصادر‬‫الحرارة‬.‫تسرد‬
‫أدناه‬ ‫الجداول‬‫بعض‬‫المصادر‬‫الرئيسية‬‫للطاقة‬‫المستخدمة‬‫في‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫مع‬‫محتوى‬‫الطاقة‬‫في‬
‫المصدر‬.
‫للحصول‬‫على‬‫وصف‬‫للكيفية‬‫التي‬‫يتم‬‫بها‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬‫من‬‫هذه‬‫المصادر‬‫والخسائر‬‫الناتجة‬‫عن‬
‫التحويل‬،‫موضوع‬ ‫أقرأ‬(‫نظرة‬‫عامة‬‫على‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬)‫الصفحة‬(01).
‫محتوى‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫ل‬‫لوقود‬‫والمواد‬‫الكيميائية‬
Calorific Energy Content of Fuels and Chemicals
‫ما‬ ‫عادة‬‫يشير‬‫محتوى‬‫الطاقة‬‫في‬‫مواد‬) ‫مصادر‬ (‫مختلفة‬،(‫ولكن‬‫ليس‬‫دائما‬)،‫إلى‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫التي‬‫يمكن‬
‫إ‬‫ستخالصها‬‫من‬‫المادة‬،‫عادة‬‫عن‬‫طريق‬‫حرقها‬‫و‬‫إ‬‫ستخدام‬‫الحرارة‬‫بطريقة‬‫ما‬‫لتوليد‬‫الطاقة‬‫الكهربا‬‫ئية‬.
Energy Sources:
Key
Fossil
Fuel
Green
Energy
Explosives ‫المتفجرات‬
Nuclear
Fuel
Thermal ElectroChemical Kinetic

29. 19
Generation
Process
Fuel
Thermal Energy
(Calorific Content)
kWh/Kg (1)
Thermal
Brown Coal (Lignite) 2.8
Coking (Black) Coal 8.3
Oil 12.5
Natural Gas (North Sea) (2)
10.8
Liquefied Petroleum Gas (LPG) is
a mixture of Propane and Butane
13.8
Propane 13.9
Butane 13.7
Kerosene (Paraffin Oil) 13.0
Petrol (Gasoline) 13.0
Diesel 12.9
Bio diesel 10.9
Ethanol 8.3
Methanol 6.4
Dry Wood 4.4
Green Wood 2.5
Agricultural Crop Residues 2.5 - 5.0
Municipal Waste 2.0 - 2.5
Gunpowder 0.83
TNT 1.16
Dynamite 2.0
Uranium 235 (Nuclear Fission)
22,500,000
Deuterium - Tritium (40 / 60)
(Nuclear Fusion)
93,600,000
Hydrogen (3)
39.4
Candy Bar (Mars Bar)
‫الحلوى‬ ‫قالب‬‫مارس‬ ‫األمريكية‬ ‫الشوكوالته‬ ‫(نوع‬)
5.55

30. 11
‫المصادر‬:
UK National Physical Laboratories (NPL) 0-‫المختبرات‬‫الفيزيائية‬‫الوطنية‬‫في‬‫المملكة‬‫المتحد‬‫ة‬
0-‫قسم‬‫البيئة‬‫واألغذية‬‫والشؤون‬‫الريفية‬‫بالمملكة‬‫المتحدة‬.
UK Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA)
0-‫الوزارة‬‫الهندية‬‫لمصادر‬‫الطاقة‬‫غير‬‫التقليدية‬.
Indian Ministry of Non-conventional Energy Resources (MNER)
‫مالحظات‬‫توضيحية‬:
(1)‫كيلواط‬‫ساعة‬(kWh)KiloWatthour3.6 ≡‫ميكاجول‬(MJ)MegaJoules.
(2)‫الطبيعي‬ ‫الغاز‬ ‫يتكون‬Natural Gas‫الميثان‬ ‫غاز‬ ‫من‬ ‫أساسا‬Methane(11‫إلى‬01‫كبيرة‬ ‫كميات‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬ ‫ولكنه‬ )٪
‫اإليثان‬ ‫من‬Ethane(5‫إلى‬05‫والبيوتان‬ ، )٪Butane،‫والبروبان‬Propane،‫الكربون‬ ‫أكسيد‬ ‫وثاني‬Carbon
dioxide،‫والنيتروجين‬Nitrogen،‫والهليوم‬Helium‫الهيدروجين‬ ‫وكبريتيد‬Hydrogen sulfide.
(3)‫الهيدروجين‬Hydrogen‫رئيسي‬ ‫طاقة‬ ‫مصدر‬ ‫ليس‬.‫ن‬‫إلى‬ ‫حتاج‬(51‫كيلو‬‫اط‬‫ساعة‬)‫إلنتاج‬ ‫الكهرباء‬ ‫من‬(0) ‫كغم‬‫من‬
‫الكهربائي‬ ‫التحليل‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫الهيدروجين‬Electrolysis.
‫األحفوري‬ ‫الوقود‬ ‫أن‬ ‫للدهشة‬ ‫المثير‬ ‫من‬Fossil Fuels‫وحتى‬‫حزمة‬‫قوالب‬‫الحلوى‬Candy bars pack
‫المتفجرات‬ ‫من‬ ‫أي‬ ‫من‬ ‫أكثر‬ ‫طاقة‬ ‫يحوي‬Explosives‫على‬ ‫تحتوي‬ ، ‫تعريفها‬ ‫بحكم‬ ، ‫المتفجرات‬ ‫ألن‬ ‫وذلك‬ .
‫والمؤكسد‬ ‫الوقود‬ ‫من‬ ‫كل‬Oxidizer‫الهواء‬ ‫ويستخدم‬ ‫مؤكسد‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬ ‫ال‬ ‫األحفوري‬ ‫الوقود‬ ‫أن‬ ‫حين‬ ‫في‬ ،
‫لإلحتراق‬Combustion‫من‬ ‫الكبير‬ ‫الحجم‬ ‫يكون‬ ‫ما‬ ‫وعادة‬ .‫مادة‬‫لإلحتراق‬ ‫الالزم‬ ‫المؤكسد‬‫بكثير‬ ‫أثقل‬ ‫الكامل‬
‫الوزن‬ ‫أخذ‬ ‫أن‬ ‫كما‬ ، ‫نفسه‬ ‫الوقود‬ ‫من‬‫المركب‬‫بشكل‬ ‫يقلل‬ ‫أن‬ ‫شأنه‬ ‫من‬ ‫الحسبان‬ ‫في‬ ‫مؤكسده‬ ‫إلى‬ ‫باإلضافة‬ ‫للوقود‬
‫طاقتها‬ ‫كثافة‬ ‫من‬ ‫كبير‬Energy Density(6)
‫ساعة‬ ‫كيلواط‬ (‫كغم‬( KWh / Kg‫تلك‬ ‫من‬ ‫أقل‬ ‫إلى‬
. ‫بالمتفجرات‬ ‫الخاصة‬
‫حين‬ ‫في‬ ، ‫كامل‬ ‫بشكل‬ ‫حجمها‬ ‫وإحتراق‬ ‫بمؤكسدها‬ ‫المتفجرة‬ ‫المادة‬ ‫خلط‬ ‫بسبب‬ ‫للمتفجرات‬ ‫العنيف‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫يحدث‬
. ‫المؤكسد‬ ‫مع‬ ‫تماسها‬ ‫لحظة‬ ‫السطح‬ ‫عند‬ ‫فقط‬ ‫يحترق‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ‫األحفوري‬ ‫الوقود‬ ‫أن‬
‫مالحظة‬‫توضيحية‬(6)
:‫من‬ ‫معينة‬ ‫كتلة‬ ‫في‬ ‫تخزينها‬ ‫يمكن‬ ‫التي‬ ‫الطاقة‬ ‫كمية‬ ‫هي‬ ‫الطاقة‬ ‫كثافة‬‫النظام‬ ‫أو‬ ‫المادة‬‫كثافة‬ ‫ارتفعت‬ ‫وكلما‬ .
‫كتلتها‬ ‫في‬ ‫المخزنة‬ ‫الطاقة‬ ‫كمية‬ ‫زادت‬ ‫كلما‬ ، ‫مادة‬ ‫أو‬ ‫لنظام‬ ‫الطاقة‬‫المواد‬ ‫من‬ ‫المختلفة‬ ‫األنواع‬ ‫من‬ ‫العديد‬ ‫في‬ ‫الطاقة‬ ‫تخزين‬ ‫يمكن‬ .
‫واألنظمة‬.
‫محتوى‬‫الطاقة‬‫الكهروكيميائية‬‫لأل‬‫نواع‬‫الكيميائية‬
Electrochemical Energy Content of Chemical Species
‫إ‬‫ستخدام‬‫محتوى‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫ل‬‫لمواد‬‫الكيميائية‬‫المختلفة‬‫ل‬‫غرض‬‫توليد‬‫الكهرباء‬‫ينطوي‬‫على‬‫ثالث‬‫عمليات‬
‫تحويل‬‫طاقة‬‫كل‬‫منها‬‫تكون‬‫فعالة‬ ‫غير‬011%.
‫ومع‬‫ذلك‬،‫فإن‬‫العناصر‬‫الكيميائية‬‫تحتوي‬‫على‬‫طاقة‬‫كهروكيميائية‬‫جوهرية‬‫كامنة‬‫مرتبطة‬‫ب‬‫طاقة‬‫اإللكترونات‬
‫في‬‫غالف‬‫اإللكترون‬‫الخارجي‬‫أو‬‫نطاق‬‫التكافؤ‬(7)
Valence Band‫ويتم‬‫تحويل‬‫هذه‬‫الطاقة‬‫مباشرة‬‫إلى‬
‫طاقة‬‫كهربائية‬‫قابلة‬‫لإل‬‫ستخدام‬‫في‬‫البطاريات‬.‫يوضح‬‫الجدول‬‫التالي‬‫كمية‬‫الطاقة‬‫المتاحة‬‫من‬‫هذه‬‫المصادر‬‫عند‬
‫استخدامها‬‫في‬‫األجهزة‬‫العملية‬.
‫مالحظة‬‫ت‬‫و‬‫ضيحية‬(7)
:‫التكافؤ‬ ‫نطاق‬Valence Band‫نطاق‬ ‫هو‬‫(آخر‬ ‫التكافؤ‬ ‫أغلفة‬ ‫في‬ ‫الموجودة‬ ‫اإللكترونات‬‫ال‬‫مستويات‬
)‫اإللكترونية‬‫للذرة‬‫األيونات‬ ‫أو‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫مع‬ ‫الترابط‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫الكيميائية‬ ‫التفاعالت‬ ‫في‬ ‫تشارك‬ ‫ألن‬ ‫تميل‬ ‫والتي‬ ،
‫األخرى‬.