ماذا يحدث إذا تم تشغيل كل ضوء في العالم مرة واحدة؟ تنبيه العلوم

إن التأثير الأكبر الذي يترتب على تشغيل الجميع للأضواء مرة واحدة هو زيادة الطلب على الكهرباء، الأمر الذي سيؤدي إلى تفاقم المشكلة يستخدمه معظم الناس في جميع أنحاء العالم لتشغيل أضواءهم.

الكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة التي يتم باستخدام العديد من أنواع الوقود المختلفة. محطات توليد الطاقة هي مصانع الكهرباء التي تولد الكهرباء من مصادر منها الفحم والغاز الطبيعي واليورانيوم والماء والرياح وأشعة الشمس. ثم يقومون بإدخالها في شبكة من أسلاك النقل والتوزيع تسمى شبكة الطاقة، والتي توفر الكهرباء للمنازل والشركات.

وللحفاظ على استقرار الشبكة، يجب توفير الكهرباء عند الطلب. عندما يقوم شخص ما بتشغيل الضوء، فإنه يستمد الطاقة من الشبكة. يجب على المولد أن يغذي الشبكة على الفور كمية متساوية من الطاقة. إذا خرج النظام عن التوازن، حتى ولو لبضع ثوان، يمكن أن يحدث انقطاع التيار الكهربائي.

يستخدم مشغلو النظام أجهزة استشعار وأجهزة كمبيوتر متطورة لتتبع الطلب على الكهرباء حتى يتمكنوا من ضبط إنتاج الطاقة لأعلى أو لأسفل حسب الحاجة. يختلف إجمالي الطلب على الطاقة، والذي يسمى الحمل، كثيرًا من ساعة إلى ساعة ومن موسم إلى موسم.

متعلق ب: يحذر العلماء من أن إنارة الشوارع قد تسبب تجويع الحشرات

لمعرفة السبب، فكر في مقدار الكهرباء الذي يستخدمه منزلك خلال النهار مقارنة بمنتصف الليل، أو خلال موجة الحر الصيفية مقارنة بيوم خريفي بارد.

تلبية ارتفاع الطلب

إذا قام الجميع بتشغيل الأضواء مرة واحدة في جميع أنحاء العالم، فسوف يخلقون طلبًا مفاجئًا وضخمًا على الكهرباء. سيتعين على محطات الطاقة زيادة توليدها بسرعة كبيرة لتجنب تعطل النظام. لكن هذه المصانع تستجيب للطلب المتغير بطرق مختلفة.

يمكن لمحطات الفحم والمحطات النووية توفير الكثير من الكهرباء في أي وقت تقريبًا، ولكن إذا تم إيقافها للصيانة أو تعطلت، فقد تستغرق عدة ساعات حتى تعود إلى العمل. هم أيضا الاستجابة ببطء لتحميل التغييرات.

يمكن لمحطات توليد الطاقة التي تحرق الغاز الطبيعي أن تستجيب بسرعة أكبر للحمل المتغير، لذلك فهي عادةً الأداة المفضلة لتغطية الفترات التي تكون فيها الحاجة إلى أكبر قدر من الكهرباء، مثل فترة ما بعد الظهيرة في الصيف الحار والمشمس.

مصادر الكهرباء المتجددة مثل الشمسية, رياح و الطاقة المائية تنتج تلوثًا أقل ولكن لا يمكن السيطرة عليها بسهولة. وذلك لأن الرياح لا تهب دائمًا بنفس السرعة، ولا يكون كل يوم مشمسًا بنفس القدر في معظم الأماكن.

يستخدم مديرو الشبكات بطاريات كبيرة لتسهيل تدفق الطاقة مع ارتفاع الطلب وانخفاضه. لكن ليس من الممكن حتى الآن تخزين ما يكفي من الكهرباء في البطاريات تشغيل بلدة أو مدينة بأكملها. ستكون البطاريات باهظة الثمن وستستنزف بسرعة كبيرة.

بعض مشغلي الطاقة الكهرومائية يمكنها ضخ المياه إلى البحيرات خلال فترات انخفاض الطلب، ثم قم بإطلاق تلك المياه لتوليد الكهرباء عندما يكون الطلب مرتفعًا عن طريق تشغيلها آلات تسمى توربينات.

لحسن الحظ، إذا قام الجميع بتشغيل الأضواء في وقت واحد، هناك شيئان سيعملان على منع حدوث تعطل كامل للنظام. أولاً، لا توجد شبكة كهرباء واحدة في جميع أنحاء العالم. معظم البلدان لديها شبكاتها الخاصة، أو شبكات إقليمية متعددة.

الشبكات المجاورة، مثل تلك الموجودة في الولايات المتحدة وكندا، عادة ما تكون متصلة حتى تتمكن الدول من نقل الكهرباء عبر حدودها. لكن يمكن فصلها بسرعة، لذلك حتى لو انقطعت الكهرباء في بعض المناطق، فمن غير المرجح أن تتعطل جميع الشبكات مرة واحدة.

ثانيًا، على مدار العشرين عامًا الماضية، ظهرت مصابيح كهربائية تسمى LEDs استبدلت العديد من المصابيح الكهربائية القديمة. تعمل مصابيح LED بشكل مختلف عن تصميمات المصابيح الكهربائية السابقة وتنتج المزيد من الضوء من كل وحدة كهرباء، لذا فهي تتطلب طاقة أقل بكثير من الشبكة.

وفقا لوزارة الطاقة الأمريكية، فإن استخدام مصابيح LED يوفر على الأسرة المتوسطة حوالي 225 دولارًا أمريكيًا سنويًا. اعتبارًا من عام 2020، استخدم ما يقرب من نصف المنازل الأمريكية مصابيح LED معظم أو كل احتياجاتهم من الإضاءة.

إطار الحدود = “0”allowfullscreen = “allowfullscreen”>

المزيد من الوهج، عدد أقل من النجوم

بالإضافة إلى تشغيل الأضواء، من المهم أيضًا التفكير في المكان الذي سيذهب إليه كل هذا الضوء. ارتفاع كبير في الإضاءة من شأنه أن زيادة توهج السماء بشكل كبير – السطوع الضبابي الذي يخيم على البلدات والمدن ليلاً.

يحدث توهج السماء عندما ينعكس الضوء عن الضباب وجزيئات الغبار في الهواء، مما يخلق توهجًا منتشرًا يغسل سماء الليل. من الصعب جدًا التحكم في الضوء: على سبيل المثال، يمكن أن ينعكس على الأسطح الساطعة، مثل نوافذ السيارات والخرسانة.

الإضاءة هي كثيرا ما يتم الإفراط في استخدامه في الليل. فكر في مباني المكاتب الفارغة حيث تضاء الأضواء على مدار الساعة، أو أضواء الشوارع التي تضيء للأعلى بدلاً من الأسفل على الشوارع والأرصفة حيث تكون الإضاءة مطلوبة.

وحتى أنظمة الإضاءة جيدة التصميم يمكن أن تزيد من المشكلة، حيث تجعل المدن والطرق السريعة مرئية من الفضاء والنجوم غير مرئية من الأرض. هذا التلوث الضوئي يمكن أن تضر بصحة الإنسان عن طريق التدخل في دورات النوم والاستيقاظ الطبيعية لأجسامنا. ويمكن أيضا أن يكون مربكا الحشرات, الطيور, السلاحف البحرية وغيرها من الحياة البرية.

إذا قام الناس في جميع أنحاء العالم بتشغيل أضواءهم مرة واحدة، فسنرى زيادة متواضعة في استهلاك الطاقة، ولكن المزيد من توهج السماء ولن يكون هناك نجوم في سماء الليل. هذه ليست وجهة نظر جذابة للغاية.

هارولد والاس، أمين مجموعات الكهرباء، المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي، مؤسسة سميثسونيان

أعيد نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأ المادة الأصلية.