تعتبر الطاقة من أهم احتياجاتنا، و الوقود هو الوسيلة الأساسية لتحويلها إلى طاقة عملية نستفيد منها في حياتنا اليومية. كيف تعمل أنواع الوقود؟ وكيف تُقاس طاقتها؟ إليك بعض التفاصيل المهمة.

تُحرر الطاقة في الوقود من خلال تفاعلات فيزيائية أو كيميائية. في الوقود الأحفوري، يتفاعل مركبات الكربون مع الأكسجين عند حرارة عالية، مُنتجة ثاني أكسيد الكربون. الأكسجين في الهواء عادةً كافي لإشعال الاحتراق. في بعض التطبيقات، مثل الصواريخ، نحتاج إلى عامل مؤكسد إضافي.

يتم قياس طاقة الوقود عبر القيمة الحرارية، وهي الطاقة المُحررة لكل وحدة كتلة من الوقود.

لتكون المادة وقودًا جيدًا، يجب أن تمتلك:

• كثافة طاقة عالية
• إمكانية التخزين بسهولة لتحرير الطاقة عند الحاجة
• إمكانية التحكم في عملية تحرير الطاقة

تعتمد كثافة الطاقة على القيمة الحرارية والكثافة. كثافة الطاقة في الوقود النووي أعلى بكثير من كثافة الطاقة في الوقود الأحفوري.

يشمل الوقود الأحفوري مركبات هيدروكربونية صلبة، سائلة، أو غازية، وقد تحتوي على نسب من الكبريت وغيره. يحترق منتجًا بشكل أساسي الماء وثاني أكسيد الكربون، مع دخان ورماد.

• الفحم: استخدم بشكل واسع في الماضي، لا يُزال يُستخدم في توليد الطاقة.
• النفط: يُعالج لانتاج أنواع وقود سائلة مثل البنزين وزيت الديزل، مُناسب للمحركات.
• الغاز الطبيعي: يُستخدم في التدفئة المنزلية وتوليد الكهرباء، ويتميز بسهولة الإشتعال والاحتراق النظيف.

في محطات الطاقة النووية، يُنْشَط الوقود النووي مُحرراً الحرارة لتبخير الماء، مُنتجًا البخار الذي يدير التوربينات المُوصّلة لمحولات الكهرباء. عادةً ما يستخدم اليورانيوم.

يوجد إجراءات سلامة صارمة حول النقل والتعامل مع الوقود النووي لأنه قابل للاستخدام في الأسلحة النووية، كما أن النفايات الإشعاعية تحتاج لتخزين آمن لسنوات طويلة.

يُعد الوقود النووي بالاندماج في طور التطوير، و يتكون من الديوتيريوم والتريتيوم، مع إنتاج الهيليوم. لكن تبقى تحديات النفايات الإشعاعية.

الوقود الحيوي مصدر طاقة متجدد مثل الخشب. يُستخدم الخشب في التدفئة، وحرق الخشب المُجفف ينتج الفحم الذي يحترق بفاعلية أكبر.

يواجه استخدام الوقود الحيوي تحديات من ندرة الموارد في بعض المناطق، ولكن تبقى ثقافات الطبخ تُعتمد على الحطب.