الکتریسیته چیست

[علیرضا پورحبیب]

الکتریسیته و خواص آن از گذشته های دور مورد توجه انسان بوده است. از زمانی که رعد و برق در آسمان دیده شد و از لحظه ای که تالس به خاصیت کهربا پی برد تا قرن نوزده همیشه معمای الکتریسیته در میان کاوشگران طبیعت وجود داشته است. انرژی الکتریکی امروزه تا حدی اهمیت پیدا کرده که زندگی بشر بدون الکتریسیته و شبکۀ وسیع آن که با انشعاب های زیادی مجتمع های بزرگ و کوچک را تغذیه می نماید قابل تصور نیست.
 

 

 بنا به اهمیت فوق العاده انرژی الکتریکی و تولید آن، همۀ تلاش ها بر این اساس شکل می گیرد که بتوانیم انرژی الکتریکی مورد نیاز را با کمترین هزینه و از مواد برگشت پذیر و بدون آلودگی برای محیط زیست فراهم کنیم.

الکتریسیته چیست ؟ تاریخچۀ پیدایش الکتریسیته در حدود ۲۰۰۰ سال قبل توسط یونانی ها بر می گردد. آن ها پی بردند ماده ای به نام کهربا اگر به مادۀ دیگری مالش داده شود با نیروی مرموزی باردار می شود و چنین کهربای بارداری، اجسامی مانند برگ خشک و براده های چوب را جذب می کند. واژۀ الکتریسیته از کلمۀ یونانی الکترون به معنای کهربا گرفته شده است و اولین بار در نوشته های تالس به کار رفته است.

در حدود سال ۱۶۰۰ میلادی اجسامی که مانند کهربا عمل می کردند، الکتریک نام گرفتند و اجسامی که مانند کهربا عمل نمی کردند غير الکتریک نامیده شدند. چارل دوفی دانشمند فرانسوی در سال ۱۷۳۳ پی برد که یک تکه شیشۀ باردار بعضی از اجسام باردار را جذب و اجسام باردار دیگر را دفع می کند او نتیجه گرفت که دو نوع الكتریسیته وجود دارد.

 

 

بنیامین فرانکلین هم در سال ۱۷۴۷ نتایج آزمایش های خود را منتشر کرد. او اعتقاد داشت که دو نوع الکتریسیته ای که قبلا کشف شده بودند، اساساً با هم تفاوتی ندارند، بلکه وقتی جسمی در اثر مالش دارای الکتریسیته می شود، یکی از دو جسم، دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگری دارای الکتریسیته منفی می شود.

از اواسط قرن نوزدهم بحث انرژی الکتریکی برای روشنایی رونق گرفت. اولین منبع تولید انرژی الکتریکی، منبع DC بود که برای روشن کردن لامپ استفاده می شد. ژنراتورهای DC به عنوان مولد ولتاژ DC در سال ۱۸۸۰ مورد استفاده قرار گرفتند. اواخر قرن نوزدهم با اختراع موتورهای AC بحث استفاده از منابع AC مورد توجه واقع شد. اولین سیستم توزیع AC هم توسط آقای جورج وستینگهاوس در سال ۱۸۸۵ تولید شد که هدف آن تأمین انرژی برای روشنایی ۱۵۰ عدد لامپ بود. اولین سیستم انتقال طراحی شده هم ۲۱ کیلومتر بود که در سال ۱۸۹۰ طراحی شد.

 
[list]

[*]الکتریسیته در ایران
[/list]

در سال ۱۲۸۴ هجری شمسی مرحوم امین الضرب با جلب نظر مسئولان شهر تهران در اول خیابان امیر کبیر فعلی کارخانه برق را راه اندازی کرد. این کارخانه ۴۰۰ کیلو وات توان داشت و دارای دو ترانسفورماتور بود. خیابان امیر کبیر که این کارخانه در آن نصب شده بود به نام خیابان برق معروف شد و خیابان های اصلی مانند: لاله زار، چراغ برق، سعدی و چند خیابان دیگر دارای برق شدند.

در سال ۱۳۱۳ اعلام شد که تهران به ۶۰۰۰ کیلو وات برق نیاز دارد. در این سال با تصویب هیئت دولت برای خرید کارخانۀ شش هزار کیلو واتی اشکودا اقدام کردند این کارخانه دارای چهار واحد صد و پنجاه کیلو واتی بود که در سال ۱۳۱۶ به بهره برداری رسید.

 

اوایل مشکلات فراوانی وجود داشت، چون مردم شناختی از برق و مزایای آن نداشتند و برای گرفتن امتیاز برق اقدام نکردند، مأموران هم برای نصب انشعاب مجبور بودند به دیوار برخی از منازل که در مسیر بودند، مقره (عایق) بکوبند که با مخالفت زیادی روبرو می شدند. ادارۀ روشنایی (برق) برای تشویق مردم اعلام کرد که بدون دریافت وجهی برای کارمزد به مشترکین انشعاب می دهد، پس از آن هم برای علاقه مند کردن مردم اعلام کردند هر کس تقاضای انشعاب کند یک کنتور رایگان نیز خواهند داد که باز هم استقبالی صورت نگرفت.

سال ۱۳۱۸ که با شروع جنگ جهانی دوم مردم برای شنیدن اخبار رادیو نیاز به برق داشتند، این جا بود که مردم برای گرفتن برق هجوم آوردند به طوری در مدت کوتاهی کلیه ی نیروی برق کارخانه فروخته شد و مسئولین به دلیل کمبود نیروی برق از کارخانۀ برق سیلو و سیمان ری کمک گرفتند. از سال ۱۳۲۸ که مردم به اهمیت برق پی بردند، کارخانۀ برق تهران دیگر نیروی کافی در اختیار نداشت به همین دلیل عده ای از مردم در محله های خود کارخانه های کوچک تولید برق نصب کردند که روشنایی خود و همسایگان را تأمین می کرد. اقدام بعدی جهت تأمین برق، خرید سه موتور دیزل به قدرت ۳۹۰۰ کیلو وات بود که در سال ۱۳۳۳ بهره برداری از آن ها شروع شد.

 

 
[list]

[*]مزایای استفاده از انرژی الکتریکی
[/list]

انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی ها از محاسن ویژه ای برخوردار است و به همین دلیل ارزش و اهمیت کاربرد آن را روز به روز افزایش یافته است. به عنوان مثال می توان خصوصیات زیر را برای انرژی الکتریکی نام برد:

١- تولید آن نسبت به سایر انرژی ها آسان تر صورت می گیرد.

۲- هیچگونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع آن وجود ندارد.

٣- انتقال این انرژی برای فاصله های دور به راحتی امکان پذیر است.

۴- تلفات این انرژی در طول خط انتقال و توزیع کم است (راندمان نسبتاً بالایی دارد)

۵- کنترل، تبدیل و تغییر این انرژی به سایر انرژی ها به آسانی صورت می گیرد.

۶- مشکلات زیست محیطی ندارد.

به طور کلی تنها مشکل انرژی الکتریکی، اقتصادی نبودن ذخیره کردن آن است
[list]

[*]بخش های سیستم انرژی الکتریکی
[/list]

 به طور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی سه قسمت اصلی دارد : 

 ۱- مرکز تولید نیرو (نیروگاه)

 

 

 ۲- خطوط یا شبکه ی انتقال نیرو

 

 

 ۳- شبکه های توزیع انرژی الکتریکی

 

 

 
[list]

[*]انواع منابع انرژی 
[/list]منابع انرژی انواع مختلفی دارند. مهمترین این منابع عبارتند از : 

 ١- منابع تجدیدپذیر مانند: خورشید، باد، بیوگاز، ژئوترمال، فتوسنتز، امواج …

 

 

۲- منابع تجدیدناپذیر مانند: نفت، گاز، زغال سنگ …

 

 

۳- منابع انرژی نو مانند انرژی هسته ای

 

 
 
 
[list]

[*]نفت
[/list]

نفت خام طی فرآیندهای شیمیایی و با فشاری که طی میلیون ها سال بر روی ذرات ذره بینی آمده تشکیل می شود که شامل هیدروکربن هاست. سبک ترین مشتقات آن گاز متان و سنگین ترین آن ها قیر است. معادن نفت اکثرا شامل: نفت، آب شور و گاز هستند. منابع نفت دنیا حدود ۹۰ میلیارد تن برآورد شده اند که با کشف منابع جدید به این مقدار اضافه می شود.

بیشترین نفت دنیا در منطقۀ خاورمیانه است. منابع نفت ایران حدود ۸ میلیارد تن برآورد شده است (۱۰٪ منابع دنیا). قابل ذکر است که همۀ نفت قابل استخراج نیست بلکه فقط ۳۵ تا ۴۵ درصد آن قابل استخراج است. گاز طبیعی گاز مایع محصول پالایشگاه است و چون سبک است به صورت مایع وجود ندارد.

بیش از ده درصد منابع گاز دنیا در ایران وجود دارد. خطرات استفاده از گاز طبیعی خیلی کمتر از گاز مایع است چون گاز طبیعی سبک است و بالا می رود. گاز مایع محصول بوتان و پروپان میباشد. در صد مخلوط این گازها بستگی به فصل دارد در تابستان بوتان بیشتر و در زمستان پروپان بیشتر است. نفت یکی از منابع تجدید ناپذیر برای تولید انرژی به حساب می‌آید.