المحتوى
تدور المناقشات حول مزايا وعيوب الطاقة البشرية والطاقة غالبًا حول المخاوف حول التلوث وسلامة العمال وكفاءة الطاقة ومدى الإمداد العالمي. معظم الطاقة اللازمة للحفاظ على وتيرة الحياة العالمية الحديثة مشتقة من مصادر تنتج نفايات غير مرغوب فيها أو تخلق مواقف غير مرغوب فيها.
أكثر من أي شيء آخر ، أصبحت الآثار البيئية طويلة الأجل وقصيرة الأجل تدور حولها تغير المناخ الناتج عن الأنشطة البشرية، بصرف النظر عن التلوث بالمعنى التقليدي (مثل الدخان المرئي الناتج عن محطات الكهرباء التي تعمل بالفحم ، أو مياه الصرف الناتجة عن الأنشطة الصناعية المختلفة).
وذلك لأن احتراق الوقود الأحفوري يؤدي إلى إضافة ثاني أكسيد الكربون2 (ثاني أكسيد الكربون) و "غازات الدفيئة" الأخرى في الغلاف الجوي للأرض ، مما أدى إلى زيادة حبس الحرارة بالقرب من سطح الكواكب.
الطاقة والعمل
تتركز إيجابيات وسلبيات القوة البشرية على عوامل أخرى غير التلوث. إن مقدار العمل المفيد الذي يمكن القيام به باستخدام عملية معينة فيما يتعلق بإدخال الطاقة ، والتي تسمى الكفاءة الميكانيكية (إخراج الطاقة مقسومًا على مدخلات الطاقة ، معبراً عنه كنسبة مئوية) ، أمر مهم أيضًا.
غالبًا ما تتمثل عيوب القوة البشرية ببساطة في قدرة الإنسان بمفرده على القيام بعمل أقل كفاءة ولفترة زمنية أقصر من العمل المعزز بالآلة.
طاقة في الفيزياء لديها وحدات من القوة تضاعف المسافة (ناتج الكتلة ومعدل التغير في السرعة أو التسارع). هذه الوحدة هي نيوتن متر ، والتي تستخدم عادة للعمل ، وتسمى أيضا جول.
يتم إنتاج هذه الوحدة باستخدام مجموعات أخرى من الوحدات ؛ على سبيل المثال ، يتم الحصول على الطاقة الحركية الخطية (KE) من الصيغة (1/2) بالسيارات2,، بينما تكون الطاقة الكامنة في شكل mgh ، حيث m = الكتلة ، g = التسارع بسبب الجاذبية (9.8 m / s2 على الأرض) و h = الارتفاع فوق الأرض أو بعض النقاط المرجعية الصفرية الأخرى).
أمثلة على القوة البشرية
قوة في الفيزياء هو ببساطة طاقة لكل وحدة زمنية ، أو معدل العمل في نظام يتم فيه استخدام الطاقة للاستخدام الميكانيكي. تتضمن أمثلة القوة البشرية البسيطة الركض على التل أو رفع الأثقال ؛ كلما زادت الطاقة لكل وحدة زمنية ، زاد إنتاج الطاقة.
إذا صعدت مجموعة من السلالم خلال 10 ثوانٍ ، فستتغير طاقتك المحتملة بنفس المقدار كما لو كنت تصعد الدرج في 5 ثوانٍ أو 15 ثانية. لكن قوتك تعتمد على قلة الوقت الذي تستغرقه للوصول إلى القمة ، وفي كل حالة قمت بنفس القدر من العمل البدني.
أنواع الطاقة
حركي و الطاقة الكامنة تشكل الأشياء الطاقة الميكانيكية. تحتوي الأجسام أيضًا على ما يسمى الطاقة الداخلية ، والتي تتعلق بشكل أساسي بالحركة الاهتزازية السريعة للجسيمات الدقيقة المكونة للجزيئات على المستوى الجزيئي.
الطاقة تأتي هي عدد من الأشكال الأخرى كذلك: الطاقة الكيميائية (المخزنة في روابط الجزيئات) ، طاقة كهربائية (الناتجة عن فصل الشحنات والمجال الكهربائي) و الحرارة، وهو أمر صعب في معظم الأنظمة لاستخدامه في العمل وبدلاً من ذلك "يتبدد".
تعني استخلاص الطاقة من الطاقة حرق الوقود (الغاز الطبيعي أو الفحم أو بعض أنواع الوقود الحيوي) ، أو استخدام الطاقة الحركية لتدفق المياه أو الرياح (الطاقة المائية أو طاقة الرياح) أو ذرات "الانقسام" (الطاقة النووية).
تخزين الطاقة الميكانيكية
في حين أن الأرض لديها الكثير من الوقود المتاح لإنتاج الطاقة (معظمها من الكهرباء) ، فإن تخزين الطاقة يمثل تحديًا كبيرًا. بطاريات لا يمكن حاليًا توفير جزء صغير من الطاقة اللازمة للحفاظ على التصنيع في جميع أنحاء العالم وشبكات الاتصالات والنقل العالمي لفترة طويلة جدًا.
في بعض المناطق ذات الجغرافيا المواتية ، من الممكن الاحتفاظ بخزان للمياه أعلى من محطة توليد الكهرباء واستخدام طاقة الجاذبية المحتملة في هذا الخزان لتوليد الطاقة المائية على المدى القصير من خلال السماح لها بالتدفق من المناطق الأعلى إلى المناطق السفلية و قوة التوربينات من مولدات الكهرباء في هذه العملية. كما قد تتخيل ، على الرغم من ذلك ، لن يعمل مقياس الفجوة المؤقت هذا لفترة طويلة في منطقة مكتظة بالسكان.
مستقبل تخزين الطاقة
ومن بين الانتقادات الموجهة إلى مصادر الطاقة المتجددة ، ولا سيما الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، عدم موثوقيتها بسبب طبيعتها القادمة. أيام الهدوء أو فترات تحدث ، كما تفعل الأيام الغائمة.
بفضل الضرورة الدولية لمواصلة إنتاج الطاقة مع محاولة الحد من الأضرار التي تلحق بالبيئة ، بدأت مجموعة من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالقرب من بوسطن ، ماساتشوستس ، العمل 2018 بهدف تخزين كميات فعالة من الطاقة الشمسية.
اقترحت المجموعة استخدام خزانات من السيليكون المنصهر لتخزين هذا النوع من الطاقة وإطلاقه عند الطلب ، وتوقعت أن تصميمها المفاهيمي في نهاية المطاف يمكن أن ينتج منتجًا أعلى من مستوى الصناعة الحالي ، بطاريات الليثيوم أيون.