كيف تطورت مصادر حصول الإنسان على الطاقة منذ قديم الأزل؟

بالنظر إلى تاريخ البشرية، فإن الطاقة كانت أحد الأعمدة الرئيسية لقيام الحضارة، وسعى الإنسان بالمقام الأول إلى توفيرها بشكل رخيص أو مجاني، فإذا توافر هذا المورد بكثرة، كان بإمكانه استخراج باقي المواد من الأرض أو الماء أو الهواء وإجراء عمليات البناء بمختلف أشكالها وحتى الذهاب إلى الفضاء، فالطاقة كانت ولا تزال مفتاحًا لكثير من الأبواب، بحسب تقرير لموقع "وايرد".

لكن مطاردة الإنسان غير المحدودة لموارد الطاقة تسببت في بعض المشكلات خلال رحلته على متن هذا الكوكب، وبطبيعة الحال أخذت هذه الآثار المصاحبة للبحث عن الطاقة في التعاظم مع تطور الأدوات المستخدمة وتزايد الاستهلاك.

تناول الطعام

- الجميع لديهم صورة ذهنية عن البشر الأوائل، فيتخيل البعض أنهم كانوا يعيشون في كهوف أو يقتفون آثار الحيوانات ببطء كي يتمكنوا من اصطيادها، لكن على أي حال، يبدو أن طبيعة الإنسان في بداية وجوده على الأرض تركزت في جمع الأكل وتناوله.

- مع توافر المزيد من الطعام الذي يؤمن بدوره مزيدًا من الطاقة للجسد يمكن للإنسان القيام بالمزيد من المهام، ومنها جمع الطعام نفسه والذي يتطلب جهدًا كبيرًا للحصول عليه، لكن إذا كان الإنسان سيستهلك طاقة أكثر مما يوفره الطعام الذي تم جمعه، فسيكون ذلك سيئًا للغاية.

- في نهاية المطاف وجد البشر الأوائل سبيلًا للحصول على المزيد من الغذاء، وكانت الزراعة مدخلًا أكثر كفاءة لتوفير الطاقة مقارنة بالصيد والجمع، وطبعًا عرف الإنسان معها طرقًا لتخزين الطعام، بما يضمن له إمدادات مستقرة.

- المغزى من هذه القصة، أن البشر الأوائل وجدوا طرقًا تجعل الحصول على الغذاء أكثر سهولة، وهذا الغذاء يعني تلبية احتياجات الطاقة ليس فقط لدى الإنسان، فالطعام المزروع كان يستخدم في تغذية الحيوانات مثل الثيران والأحصنة التي يمكنها القيام ببعض المهام لخدمة الإنسان.

الحرق

- ربما كانت المرحلة التالية الرئيسية في بحث الإنسان عن الطاقة هي الحرق، والذي بدأ بحرق الحطب لتوفير الحرارة، ومن ثم توسع ليشمل حرق الفحم والنفط والغاز والبنزين وغيرها من المواد الممكن استهلاكها لهذا الغرض.

- يمكن تلخيص فيزياء الحرق بطريقة بسيطة للغاية هي، أخذ بعض الكربون (مثل الحطب) ويتم الاستعانة ببعض الطاقة لدمجها مع الأكسجين، المنتج النهائي المتوافر هو  قدر أكبر من الطاقة وغيرها من المخرجات مثل ثاني أكسيد الكربون.

- استخدمت النار والحرارة المولدة منها للتسخين والتدفئة وطهي الطعام الذي جعل الغذاء أكثر كفاءة، حيث يصبح أكثر شهية كما يمكن تخزينه لفترة أطول مقارنة بالطعام النيء.

- لكن حرق الموارد بشكل عام يمثل مشكلة حقيقية أمام البشر، فالبنسبة للبنزين، فإن كثافته للطاقة مرتفعة للغاية، وتعرف كثافة الطاقة بأنها مقدار الطاقة لكل وحدة.

- تبلغ كثافة الطاقة في البنزين 34.2 ميجا جول للتر الواحد، مقارنة بـ2 ميجا فقط لبطارية الليثيوم أيون، ويعني ذلك أن استخدام البنزين في تحريك السيارات يمكنه دفعها إلى مسافات أبعد.

- هذا يعني أنه من الصعب على البشر الاستغناء عن البنزين لأنه يضمن لهم رحلة أطول قبل الاضطرار لملء الخزان مجددًا، لكنه يعني أيضًا أنهم يحولون الكربون والأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون بكميات هائلة تقود التغير المناخي.

استغلال الشمس

- ربما أول ما يخطر ببال المرء عند سماع كلمتي "طاقة" و"شمس" هو الخلايا الكهروضوئية، لكن في الحقيقة، فإن الغذاء والوقود الأحفوري أيضًا من أنواع الطاقة الشمسية، حيث تمد الشمس النباتات بالطاقة، ثم تتحول هذه النباتات إما إلى غذاء يمد الإنسان بالطاقة وإما إلى وقود أحفوري يستخدمه الإنسان في توليد الطاقة.

- قبل الوصول إلى مفاهيم الطاقة الشمسية الحديثة، التي تتراص فيها الخلايا الكهروضوئية على أسطح المنازل وفي مزارع التوليد، كانت هناك أشكال أخرى من الطاقة الشمسية التي استخدمها البشر لفترة طويلة، مثل المياه والرياح.

- عندما يتحرك الماء هبوطًا (إما بشكل طبيعي عند الشلالات والمساقط المائية أو من خلال السدود) يمكن الاستفادة بهذه الحركة عبر الطواحين المائية في توليد الكهرباء، لكن من أين تحصل المياه على طاقتها في الأساس؟

- عندما تشرق الشمس وتسقط أشعتها على الماء، فإنه يسخن ويبدأ في التبخر، ومن ثم يتحرك مع الهواء ويهبط في النهاية على شكل مطر.

- تشبه طاحونة الهواء طاحونة المياه كثيرًا، وتحدث الرياح غالبًا بفعل المناطق ذات الضغط الجوي المختلف حول الكوكب، حيث يتحرك الهواء من مناطق الضغط العالي إلى الضغط المنخفض، وهو ما يسبب حدوث رياح، وتعتمد مناطق الضغط الجوي في تشكلها على دوران الأرض والغيوم والأجواء التي تسببها الشمس.

الطاقة النووية

- قد يكون هذا النوع من الطاقة محفوفًا بالمخاطر والإشعاعات السامة، كما يتسم بالتعقيد في إنتاجه، لكنه يظل مصدرًا مهمًا لتأمين إمدادات كبيرة من الطاقة التي لا ينتج عنها ثاني أكسيد الكربون الملوث للبيئة.

- يعتقد البعض أن الاندماج النووي سيكون أحد مصادر الطاقة المفضلة في المستقبل، حيث يمكنه توفير طاقة كثيرة ورخيصة.