الطاقة المتجددة

موضوع: الطاقة المتجددة الإثنين 14 مارس 2011 - 23:58

--------------------------------------------------------------------------------

الطاقة المتجدد
مقدمة:-
إن التعريف السائد للطاقة هو" القدرة على القيام بعمل ما". فكل عمل، فكريا كان أم ماديا، يحتاج لإنجازه إلى كمية ملائمة من الطاقة()، وتطورت مصادر الطاقة مع تطور وسائل العمل التي ابتكرها الإنسان لسد احتياجاته المادية والمعنوية عبر تاريخه الطويل.
في البدء كان الإنسان يعتمد على قوته البدائية لإنجاز أعماله اليومية, ثم استخدم الطاقة الحيوانية واستغل حركة الرياح في تحريك السفن وإدارة بعض طواحين الهواء، كما اعتمد على مساقط المياه في إدارة بعض الآلات البدائية.
وعرف الفحم منذ أن اكتشف النار، فاستخدمه كمصدر للطاقة في إدارة المحرك البخاري, ثم اكتشف بعد ذلك النفط والغاز الطبيعي وغيره من مصادر الطاقة الحديثة.
وفي عصرنا الحاضر، ومع تطور وسائل الإنتاج، أصبحت مصادر الطاقة في العالم عديدة ومتنوعة، منها مصادر ناضبة وأخرى متجددة أو دائمة, ومنها مصادر يعتمد عليها حاليا ومصادر تعد للمستقبل وتجري دراسة تطويرها وإقامة مشاريع تجريبية لها.
من أهم التأثيرات البيئية المرتبطة باستخدامات الطاقة ما يعرف بظاهرة الاحتباس الحراري التي ارتبطت بظاهرة ارتفاع درجة حرارة كوكب الأرض نتيجة لزيادة تركيز بعض الغازات في الغلاف الجوي وأهمها غاز ثاني أكسيد الكربون.
ولاستخدام الطاقة المتجددة أثر معروف في الحفاظ على البيئة و على المصادر التقليدية نتيجة لما تحققه من خفض انبعاث تلك الغازات حيث من المتوقع أن تبلغ الإنبعاثات الناتجة عن الوقود التقليدي حوالي 190 مليون طن من غاز ثاني أكسيد الكربون عام 2017 بالإضافة إلى الغازات الأخرى.
ويمكن القول أن الطاقة تلعب دوراً رئيسياً في تحقيق النمو الاقتصادي وتحريك عجلة التنمية، وهو ما جعلها تحتل أولوية تنموية في مختلف الخطط والاستراتيجيات. ولم تعد خطط وبرامج الاستثمار في الطاقة مقصورة على حدود البلدان، بل تطورت وتوسعت اهتماماتها بفعل ظاهرة العولمة، وأصبحت تشكل إحدى القواسم المشتركة بين البلدان، وعلى مستوى الأقاليم وتشير التقديرات بأن استغلال مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة سيعمل على توفير إنتاج الطاقة الكهربائية جراء استخدام السخانات الشمسية والخلايا الكهروضوئية، وتوفير إجمالي إنتاج الطاقة الكهربائية فيما لو تم إنشاء مزارع الرياح لإنتاج الكهرباء، بالإضافة إلى توفير من إجمالي الوقود بمختلف أنواعه، وخاصة المستخدم للطهي عبر الاستفادة من الكتلة الحيوية لإنتاج غاز الميثان، وانخفاض نسبة تلوث الهواء جراء محطات الكهرباء العاملة بوقود الديزل والمازوت.
وبذلك يمكن تقسيم مصادر الطاقة إلى نوعين من المصادر: مصادر الطاقة الناضبة ومصادر الطاقة الدائمة أو المتجددة وسيكون حديثنا عن الطاقة الجديدة والمتجددة.
مصادر الطاقة الطبيعية:
هي المصادر التي تتمتع بطابع التجدد والديمومة، أي أن مخزونها غير قابل للنفاد مهما استهلك منه. ونميز هنا بين نوعين من هذه المصادر:
1ـ مصادر تحتاج إلى مستوى تكنولوجي في متناول الغالبية من دول العالم، وهي قيد الاستخدام.
2ـ ومصادر تتطلب مستوى تكنولوجيا رفيعة لا يملكها العالم حتى وقتنا الحاضر، وهي ما تزال في مرحلة التجارب والأبحاث.
أهم هذه المصادر هي: الطاقة الشمسية، والطاقة المائية، والطاقة الهوائية، وطاقة الحرارة الجوفية والطاقة العضوية, الطاقة النووية.()
استخداماتها وتطبيقاتها:
أولا: الطاقة الشمسية
إن استخدام الشمس كمصدر للطاقة هو من بين المصادر البديلة للنفط التي تعقد عليها الآمال المستقبلية لكونها طاقة نظيفة لا تنضب, لذلك نجد دولا عديدة تهتم بتطوير هذا المصدر وتضعه هدفا تسعى إلى تحقيقه.
وتستخدم الطاقة الشمسية حاليا في تسخين المياه المنزلية وبرك السباحة والتدفئة والتبريد كما يجري في أوروبا وأمريكا وإسرائيل, اما في دول العالم الثالث فتستعمل لتحريك مضخات المياه في المناطق الصحراوية الجافة.
وتجري الآن محاولات جادة لاستعمال هذه الطاقة مستقبلا في تحلية المياه وإنتاج الكهرباء بشكل واسع.
ويتوقع أنصار الطاقة الشمسية أن يصبح إنتاج هذا المصدر تنافسيا خلال الأعوام القادمة، لكن استثماره في المجال التطبيقي ما زال بحاجة إلى تطوير، واستعمالاته التجارية محدودة، ولا يعتبر أسلوبا اقتصاديا إلا في مجالات تسخين المياه والتدفئة. أما في مجال توليد الكهرباء فإن إنشاء وحدات توليد الطاقة الكهربائية بالوسائل التقنية المستعملة يعتبر مكلفا ولا يتناسب مع أسعار الكهرباء الحالية. إذ أن 30ميغاواط تزيد على ().
ثانيا: الطاقة المائية( الكهربائية)
يعود تاريخ الاعتماد على المياه كمصدر للطاقة إلى ما قبل اكتشاف الطاقة البخارية في القرن الثامن عشر. حتى ذلك الوقت، كان الإنسان يستخدم مياه الأنهار في تشغيل بعض النواعير التي كانت تستعمل لإدارة مطاحن الدقيق وآلات النسيج ونشر الأخشاب. أما اليوم، وبعد أن دخل الإنسان عصر الكهرباء، بدأ استعمال المياه لتوليد الطاقة الكهربائية كما نشهد في دول عديدة مثل النرويج والسويد وكندا والبرازيل. ومن اجل هذه الغاية، تقام محطات توليد الطاقة على مساقط الأنهار، وتبنى السدود والبحيرات الاصطناعية لتوفير كميات كبيرة من الماء تضمن تشغيل هذه المحطات بصورة دائمة.
وتشير التوقعات المستقبلية لهذا المصدر من الطاقة الى زيادة تقدر بخمسة أضعاف الطاقة الحالية بحلول عام 2020.
وبالإضافة إلى الطرق المعروفة لتوليد الكهرباء من الطاقة المائية، تسعى بعض الدول كبريطانيا وفرنسا واليابان إلى الاستفادة من الطاقة الموجودة في العوامل المائية الطبيعية مثل المد والجزر، وقوة تلاطم أمواج البحر، وتفاوت درجة الحرارة في البحار الاستوائية بين سطح المياه والأعماق, غير أن هذه المصادر لم تثبت جدواها الاقتصادية والتقنية حتى الآن، ولا يتوقع أن يكون لها دور يذكر في ميدان الطاقة مستقبلا.
ثالثا: الطاقة الهوائية ( طاقة الرياح
الطاقة الهوائية هي الطاقة المستمدة من حركة الهواء والرياح, استخدمت طاقة الرياح منذ أقدم العصور، سواء في تسيير السفن الشراعية، وإدارة طواحين الهواء لطحن الغلال والحبوب، أو رفع المياه من الآبار وتستخدم وحدات الرياح في تحويل طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية تستخدم مباشرة أويتم تحويلها إلى طاقة كهربية من خلال مولدات وقد بدأت الاستفادة من طاقة الرياح في مصر حديثا على شكل وحدات صغيرة لرفع المياه الجوفية على السواحل الشمالية.
ويرتبط اليوم مفهوم هذه الطاقة باستعمالها في توليد الكهرباء بواسطة "طواحين هوائية" ومحطات توليد تنشأ في مكان معين ويتم تغذية المناطق المحتاجة عبر الأسلاك الكهربائية وبالإمكان حسب تقديرات منظمة المقاييس العالمية توليد 20 مليون ميغاواط من هذا المصدر على نطاق عالمي، وهو أضعاف قدرة الطاقة المائية().
ولعل المشكلة الأساسية التي تواجه الطاقة الهوائية تكمن في كونها لا تتوافر إلا في بعض المواقع وفي عدم استقرار قوتها وصعوبة حفظ الطاقة الكهربائية التي يمكن توليدها. فالمعروف أن هذه الطاقة ليست ثابتة بل تتغير وفقا لاختلاف سرعة الهواء وبالتالي يتغير أنتاج المولد الكهربائي، مما يساهم في تغيير أنتاج الكهرباء. هذا من جهة، ومن جهة أخرى فإن طلب المستهلك للكهرباء هو أيضا متغير وفقا لحاجاته المتنوعة
رابعا : الطاقة الحرارية الجوفية
الحرارة الجوفية هي طاقات حرارية دفينة في أعماق الأرض وموجودة بشكل مخزون من المياه الساخنة أو البخار والصخور الحارة, لكن الحرارة المستغلة حاليا عن طريق الوسائل التقنية المتوافرة، هي المياه الساخنة والبخار الحار، بينما حقول الصخور الحارة ما زالت قيد الدرس والبحث والتطوير.
وحتى الآن، ليس هناك دراسات شاملة حول حجم ومدى أمكان استغلال هذه الموارد، إذ أن نسبة استخدامها لا تزال ضئيلة. وتبقى زيادة مساهمة هذا المصدر في تلبية احتياجات الإنسان رهنا بالتطورات التكنولوجية وأعمال البحث والتنقيب التي ستجري مستقبلا.
وتستعمل هذه الطاقة لتوليد الكهرباء، كما يمكن استعمالها في مجالات أخرى كالتدفئة المركزية والاستخدامات الزراعية والصناعية والأغراض الطبية, وتجفيف المحاصيل في صناعة الورق والنسيج. وفي الاتحاد السوفيتي السابق تستعمل لإذابة الجليد عن الطرقات. وتستخدم الينابيع الساخنة في الجزائر لأغراض طبية وسياحية.
ويواجه هذا المصدر من الطاقة صعوبات ومشاكل مختلفة تحدّ من إمكان تطويره والاستفادة منه، وأولاها صعوبة البحث والتنقيب، ومشكلة الحفر العميق لجهة تعرُّض الأدوات المستعملة لدرجات من الحرارة العالية تقلّل من فاعليّتها، بالإضافة إلى معرفتنا المحدودة بحركة المياه وتياراتها في باطن الأرض، ثمّ مشكلة التلوُّث الحراري وخروج الغازات غير القابلة للتكثيف تحت الظروف نفسها التي يتكثَّف فيها البخار كغاز أول أوكسيد الكربون والأمونيا والميثانول وغيرها من الغازات السامّة التي تشكّل خطراً على حياة الإنسان
خامسا :الطاقة العضوية
يُقصد بالطاقة العضوية، الطاقة التي يمكن استنباطها من الموادّ النباتية والحيوانية والنفايات بعد تحويلها إلى سائل أو غاز بالطرق الكيماوية أو التحلل الحراري, كما يمكن الاستفادة منها عن طريق إحراقها مباشرة واستخدام الحرارة الناتجة في تسخين المياه أو إنتاج البخار الذي يمكن بواسطته تشغيل الطوربينات وتوليد الطاقة الكهربائية().
ويُعتبر هذا النوع من الطاقة غير تجاري، ويُستعمل على نطاق ضيِّق في الدول النامية وبعض الدول الصناعية، وهو يُعتمد بصورة أساسية على الأخشاب والنفايات وبقايا النباتات وفضلات الحيوانات.
لكنَّ النوع الذي يحظى بالأهمِّية من بين مصادر الطاقة العضوية، هو إنتاج كحول "الأيثانول" من بعض المنتوجات الزراعية كقصب السكَّر والشمندر السكَّري والذُرة. ويُستعمل هذا الكحول كوقود للسيارات بعد مزجه بالبنزين، كما هو حاصل في البرازيل والولايات المتحدة الأمريكية.
ويرى البعض "أن هذا النوع من الطاقة مُكلف ويحتاج إلى طاقة لإنتاجه قد تعادل ما ينتج منه أو تزيد. وسيكون ذلك على حساب المحصول الزراعي للغذاء، لأن 10% من احتياجات البنزين قد تكون على حساب نصف محصول الذرة. وإذا ناسب ذلك البرازيل في الوقت الحاضر نظراً لاعتبارات زيادة العمالة وزيادة الأرض الزراعية غير المُستغلة، فمن الصعب تعميم هذا المصدر وتوسيعه. وفي الولايات المتحدة يُقدَّر أن إنتاج مليون برميل يومياً من الكحول يتطلّب زراعة 90 مليون فدّان، أي ثلث الأرض المزروعة حالياً، وإذا أخذنا بعين الاعتبار مصادره من الأخشاب، فإن زيادته ستكون على حساب الغابات، يُضاف إلى ذلك كلفة نقله وتخزينه العالية. ولذلك يبقى هذا المصدر محدود الإمكانات ومحصوراً في بعض المناطق"(.
الملخص:
نستنتج من كلّ ما تقدّم أن النفط سوف ينتهي عاجلاً أم آجلاً، والعالم مدعوّ الآن، أكثر من أي وقت مضى، للإسراع في تطوير مصادر الطاقة البديلة وحلّ مشاكلها قبل أن يواجه أزمة طاقة مقبلة. إلاّ أن ما نشهده اليوم هو تباطؤ ملحوظ في هذا المضمار لا سيّما بعد الهبوط المستمر لأسعار النفط في الأسواق العالمية، مما يؤثِّر سلباً في برامج تطوير هذه البدائل بسبب إحجام العديد من الدول والشركات عن توظيف استثماراتها في هذا الحقل لعدم قدرة الطاقة البديلة على منافسة أسعار النفط.
لقد كان الاعتقاد السائد حتى سنوات مضت أن الطاقة النوويّة وغيرها من المصادر البديلة ستستحوذ على دور متزايد في تلبية الاحتياجات العالمية من الطاقة.
لكنّ انخفاض أسعار النفط جعل تطوير الطاقة النووّية واستخراج الوقود السائل الصناعي من الفحم، كما هو الحال بالنسبة للطين الصفحي أو رمال القار، أقلَّ جاذبية، ولذا يجري خفض أنشطته أو تأجيلها إلى أجل غير مسمّى.
وقد حذّرت دراسة قُدِّمت إلى مؤتمر الطاقة الدولي الحادي عشر الذي عُقد في الهند عام 1983 من الآثار السلبية التي يمكن أن تترتب على أيّ خفض حادٍّ ودائم في أسعار النفط، باعتبار أن ذلك سيؤدّي إلى خفض الإنتاج والاحتياطي وإعاقة جهود البحث عن مصادر بديلة للطاقة.
وعلى افتراض أن العالم قد تمكّن من تطوير المصادر البديلة ووضع الحلول المناسبة للمشاكل التي تعانيها، فإن التحوُّل من النفط إلى تلك المصادر ليس بالأمر السهل كما يتراءى للبعض، بل يحتاج إلى تغيير جذري في نمط الحياة ككل، مع ما يستلزم ذلك من وقت طويل وضخامة في الاستثمارات. ففي حديث لوزير الطاقة الأمريكي الأسبق جيمس شيلنجر حول التخلُّص من التبعية للنفط واعتماد الطاقة البديلة:
"إن الحلّ الوحيد الحقيقي هو أن نبدِّل مجموع منشآتنا الصناعية على أسس تكنولوجية وطاقية مختلفة تماماً. وهذا يتطلّب أن نعيد تماماً في عشر سنوات بناء مصانعنا ومبانينا، وبيوتنا، ووسائل نقلنا .... بعيداً من التبعيّة للنفط. ولكن من يملك القدرة على المبادرة إلى استثمار بهذه الضخامة"؟().
وعليه فإن النفط يبقى أفضل مصادر الطاقة حالياً ولا يمكن الاستغناء عنه في المستقبل المنظور، نظراً لتعدُّد أغراض استعماله وأسهلها استخداماً، إضافةً إلى ميزته الفريدة التي تجمع بين الفاعليّة وانخفاض الكلفة وعدم التأثير في البيئة. هذه العناصر الثلاثة لم تتوافر مجتمعة إلاّ في النفط.
ومن هنا جاء قول الوزير السعودي السابق للبترول والثروة المعدنية، الشيخ أحمد زكي اليماني:
"إنه لن يكون هناك بديل للنفط لفترة طويلة قادمة. ويخطئ من يعتقد أن الطلب على النفط سينخفض. فسيبقى النفط أكثر شعبية من الفحم والطاقة النوويّة أو الشمسية لأنه أنظف من الفحم وأقل كلفة وخطراً من الطاقة النوويّة"().

بسم الله الرحمن الرحيم

اشكرك يا مدير الفاضل الذي تعبت انت و المعلمين لكي تسعدون الطلاب واشكرك على هذه المشقة التعب

اشكرك يا مدير الفاضل الذي تعبت انت و المعلمين لكي تسعدون الطلاب واشكرك على هذه المشقة التعب