طاقة متجددة

الطّاقة المتجددة هي الطّاقة المُستَمّدة من الموارد الطبيعية التي لا تنفذ وتتجدد باستمرار مثل الرياح والمياه والشمس المتوفرة في معظم دول العالم، كما يمكن إنتاجها من حركة الأمواج والمد والجزر أو من طاقة حرارية أرضية وابتكارات اخرى، وهي تختلف أساسا عن الوقود الأحفوري من بترول وفحم وغاز الطبيعي، فلا تنشأ عن الطّاقة المتجددة عادةً مخلّفات الوقود الأحفوري الضارّة للبيئة مثل تلك المؤدية لزيادة الاحتباس الحراري كثنائي أكسيد الكربون (CO₂)؛ باستثناء استخدام الوقود الحيوي لتوليد الطاقة من مواد نباتية، حيث أنه بالرغم من أن مخلفاتها تزيد الاحتباس الحراري إلا أنها يمكن أن تكون مستدامة، فيعتبرها الاتحاد الأوروبي والأمم المتحدة كطاقة متجددة. كما أن الطاقة المتجددة لا تشمل استخدام الوقود النووي متجنبة المخلفات الذرية الضّارة النّاتجة عن المفاعلات النوويّة.

حالياً أكثر إنتاج للطّاقة المتجددة يـُنتج في محطات القوى الكهرمائية بواسطة السّدود العظيمة أينما وجدت الأماكن المناسبة لبنائها على الأنهار ومساقط المياه، وتستخدم تقنيات توليد الطاقة التي تعتمد على الرياح والطّاقة الشمسيّة على نطاق واسع في البلدان المتقدّمة وبعض البلدان النّامية؛ فمؤخرا اضحت وسائل إنتاج الكهرباء باستخدام مصادر الطّاقة المتجددة أمرا مألوفاً، وهناك بلدان عديدة وضعت خططاً لزيادة نسبة إنتاجها للطّاقة المتجددة بحيث تغطي احتياجاتها من الطّاقة بنسبة 20% من استهلاكها عام 2020. إتّفق معظم رؤساء الدّول على مواجهة الاحترار العالمي عبر الحد من إنبعاث الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي في الأعوام القادمة تبعا لبروتوكول كيوتو وذلك لتجنب التّهديدات الرئيسيّة لتغيّر المناخ بسبب التلوث واستنفاد الوقود الأحفوري، بالإضافة للمخاطر الاجتماعية والسّياسية للوقود الأحفوري والطّاقة النووية.

يمكن قراءة انتاج الطاقة المتجددة بعدة طرق، فبحسب حجم الطاقة التي تنتجها البلدان بالتناسب مع عدد سكانها، فإن الدول الاسكندينافية بالإضافة إلى أيسلندا وكندا ونيوزيلندا تحتل صدارة الدول المستخدمة للطاقة المتجددة، كما تسارع نمو استخدام الطاقة المتجددة في الدول الناطقة بالألمانية في الألفينات، وبين الاقتصادات العالمية الكبرى تحتل ألمانيا الصدارة بحجم الطاقة المتجددة التي تنتجها بالتناسب مع عدد سكانها، وتحل ثالثة في مجمل الطاقة المتجددة المُنتجة بعد الصين والولايات المتحدة الأمريكية.

يزداد مؤخراً ما يعرف باسم تجارة الطاقة المتجددة الّتي هي نوع من الأعمال التي تتدخّل في تحويل الطّاقات المتجددة إلى مصادر للدخل والتّرويج لها، الّتي على الرغم من وجود الكثير من العوائق غير اللاتقنية الّتي تمنع انتشار الطّاقات المتجددة بشكل واسع مثل الكلفة المبدئية العالية للاستثمارات وغيرها إلا أن ما يقارب 65 دولة تخطّط للاستثمار في الطّاقات المتجددة، وعملت على وضع السّياسات اللّازمة لتطوير وتشجيع الاستثمار في الطّاقات المتجددة مثل التحفيز المالي وتعرفة التغذية الكهربائية. بالرغم من ازدياد الاهتمام بالطاقة المتجددة في السنوات الأخيرة في دول الشرق الأوسط وتراجع أسعار النفط إلا أن الاستثمار في الطاقة المتجددة في الدول العربية تراجع بنسبة 8٪ في السنتين الأخيرتين برغم مبادرات تقوم به الدول النفطية في الخليج العربي وخاصة المملكة العربية السعودية حيث بدأ القطاع الخاص السعودي بضخ مبالغ كبيرة للاستثمار في قطاع الطاقة المتجددة.، ولكن المفارقة أن أكثر ثلاثة أسواق للطاقة المتجددة نشاطًا في شمال إفريقيا والشرق الأوسط هي المغرب ومصر والأردن بأكثر من 15 مليار دولار في السنوات من 2015 وحتى 2019.

الطاقة الشمسية

يتم توليد الطاقة الكهربية من الطاقة الشمسية بواسطة محركات ميكانيكية حرارية أو محولات فولتوضوئية، وتعرف هذه التقينات بنظم الطاقة الإيجابية، محوّلة الطاقة الشمسية إلى شكل آخر قد يلا يكون كهربائيا مثل تقطير وتطهير الماء ليكون صالحا للشرب، أو استغلال ضوء النهار، والماء الساخن، ودرجات الحرارة المرتفعة في أغراض صناعية، وحتى استخدام الطاقة الحرارية في الطهو أو تخزين الطاقة الحرارية للاستخدام لاحقا. وفي المقابل فإن نظم الطاقة السلبية تتضمن التقنيات التي تعتمد على استغلال الطاقة الشمسية عبر توجيه أحد المباني ناحية الشمس واختيار المواد ذات الكتلة الحرارية المناسبة أو خصائص تشتيت الأشعة الضوئية، وتصميم المساحات التي تعمل على تدوير الهواء بصورة طبيعية.

الخلايا الشمسية

إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلى كهرباء، وهي نبائظ شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء . لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكبريتيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات .

أنواع الخلايا الشمسية التجارية

الخلايا الشمسية السيليكونية المتبلورة

تصنع هذه الخلايا من السيليكون عبر إنماء قضبان من السيليكون ثم يؤرب إلى رقائق وتعالج كيميائياً وفيزيائياً عبر مراحل مختلفة لتصل إلى خلايا شمسية .كفاءة هذه الخلايا عالية تتراوح بين 9 – 17 % والخلايا السيليكونية أحادية التبلور غالية الثمن حيث صعوبة التقنية واستهلاك الطاقة بينما الخلايا السيليكونية عديدة التبلور تعدّ أقل تكلفة من أحادية التبلور وأقل كفاءة أيضاً .

الخلايا الشمسية السيليكونية الأمورفية

مادة هذه الخلايا ذات شكل سيليكوني حيث التكوين البلوري متصدع لوجود عنصر الهيدروجين أو عناصر أخرى أدخلت قصداً لتكسبها خواص كهربائية مميزة وخلايا السيليكون الأمورفي زهيدة التكلفة عن خلايا السيليكون البلوري حيث ترسب طبقة شريطية رقيقة باستعمال كميات صغيرة من المواد الخام . تتراوح كفاءة خلايا هذه المادة ما بين 4 – 9 % بالنسبة للمساحة السطحية الكبيرة وتزيد عن ذلك بقليل بالنسبة للمساحة السطحية الصغيرة وإن كان يتأثر استقرارها بالإشعاع الشمسي .

طاقة الرياح

هي استخدام طاقة الرياح في تحريك الأشياء والاستفادة منها ويتم تحويل حركة الرياح إلى شكل آخر من أشكال الطاقة سهلة الاستخدام، غالبا كهربائية وذلك باستخدام عنفات (مروحيات)، تعدّ طاقة الرياح آمنة فضلا عن أنها من أحد أفراد عائلة الطاقة المتجددة، وهي طاقة بيئية لا يصدر منها ملوثات مضرة بالبيئة، يتجه العالم الآن بعد ظاهرة الاحتباس الحراري فضلا عن التلوث، لاعتماد مصادر الطاقة المتجددة كمصادر طاقة بديلة وللتخفيف من استخدام الوقود الأحفوري . ولهذه الأسباب يسعى التقدم التكنولوجي إلى خفض تكلفة الطاقة المتجددة لتوسيع انتشارها. والطاقة المنتجة من الرياح هي مصدر الطاقة المتجددة الأقل تكلفة والأكثر تبشيراً بالنجاح مقارنة بجميع المصادر الأخرى، ولكن طبيعته المتنوعة ـــ أي لأن الرياح لا تهب دوما ـــ تجعل قيام البحاثة بتحديد ما سيكون له من تأثير في أنظمة تحلية المياه وعمليات إنتاجها أمراً ليس ضرورياً.

مميزات طاقة الرياح

مميزات وعيوب طاقة الرياح طاقة محلية متجددة ولا ينتج عنها غازات تسبب ظاهرة البيت الزجاجي أو ملوثات، مثل ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتريك أو الميثان، وبالتالي فإن تأثيرها الضار بالبيئة طفيف. 95% من الأراضي المستخدمة كحقول للرياح يمكن استخدامها في أغراض أخرى مثل الزراعة أو الرعي، كما يمكن وضع التوربينات فوق المباني . أظهرت دراسة حديثة أن كل مليون كيلو وات في الساعة من إنتاج طاقة الرياح السنوي يوفر من 440 إلى 460 فرصة عمل.

تكنولوجيا استخدام الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية

تكنولوجيا استخدام الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية هي أسرع مصادر توليد الكهرباء الجديدة نمواً على الصعيد العالمي. ويتم إنتاج الطاقة من الرياح بواسطة محركات (أو تربينات) ذات ثلاثة أذرع تديرها الرياح توضع على قمة أبراج طويلة وتعمل كما تعمل المراوح، ولكن بطريقة عكسية فبدل استخدام الكهرباء لإنتاج الرياح كما تفعل المراوح، تقوم هذه التوربينات باستعمال الرياح لإنتاج الطاقة. وتتم العملية بأن تدير الرياح أذرع المحرك التي تدير بدورها أسطوانة العمود المتصلة بواسطة مجموعة تروس تشكل ناقل حركة لإدارة مولد كهربائي. وتستطيع التربينات الكبيرة الحجم المصممة لمؤسسات إنتاج الكهرباء للاستعمال العام، توليد ما بين 650 كيلو واط (ويعادل الكيلو واط ألف واط) و1.5 ميجاواط (والميجاواط يساوي مليون واط). وتستخدم المنازل ومحطات الاتصالات عن بعد ومضخات الماء تربيناً واحداً صغيراً لا يزيد إنتاجه عن 100 كيلو واط كمصدر لطاقتها، خاصة في المناطق النائية التي لا توجد فيها شركات توليد وتوزيع طاقة للاستعمال العام.

الطاقة المائية

الطاقة المائية هي ايضا نوع من انواع الطاقة المتجددة، حيث يتم استخدام الطاقة الحركية للمياه الجارية في تحريك عنفات أو توربينات بشكل دائري، والعنفات بدورها متصلة بمولد كهربائي يدور مع العنفات في مجال مغناطيسي فيتم توليد الكهرباء.

يوجد عدة طرق لتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الحركية للمياه، منها:

ـ توليد الكهرباء من طاقة الوضع للمياه: حيث يتم الاستعانة بمضخات لرفع المياه إلى مستوى معين عندما يوجد فائض في الإنتاج الكهربائي العادي، وتحفظ عند هذا المستوى. و عندما يصبح الطلب على الكهرباء في اوقات الذرة أكثر من القدرة الانتاجية لمحطة الكهرباء، يتم انزال الماء الذي كان محفوظا على مستوى مرتفع بكميات محددة عبر انابيب إلى ان تصل إلى عنفة متصلة بمولد كهربائي، فتقوم بتدويرها وتدوير المولد ويتم انتاج الكهرباء ( يمكن تشبيه هذه الطريقة نوعا ما بالبطارية، حيث يتم تخزين الطاقة واسترجاعها عند الحاجة اليها)

ـ توليد الكهرباء من الطاقة الحركية للانهار: يتم استغلال الطاقة الحركية للانهار في تحريك عنفات مرتبطة بمولد كهربائي وبهذا تتولد الكهرباء. (هذه الطريقة تولد كهرباء غير منتظمة، لذلك يتم استخدام السدود لتحديد كمية الماء العابر من العنفات وبذلك تحديد كمية الكهرباء المنتجة).

الطاقة الحيوية

هي تجميع الغازات المنبعثة من المخلفات النباتية كالاشجار والخضار وبقايا مخلفات قصب السكر وغيرها من المخلفات التي تقوم بالانبعاث واصدار غازات منها الميثان والذي يتم تجمية ويستخدم لاحقا في تطبيقات عديدة منها تشغيل محطات الطاقة الكهربائية بواسطة حرقة مثلة مثل الغاز الطبيعي(الاحفوري) المستخرج من باطن الارض.

الطاقة الأرضية

(Geothermal energy) طاقة الحرارة الارضية، هي القيام بالاستفادة من الحرارة المنبعثة من باطن الارض وتسخيرها لتسخين الماء والذي بيدوره يقوم بتدوير تربينات لتوليد الطاقة الكهربائية كما يتم استعمالة ايضا في عملية تدفئة المنازل في المناطق الباردة ويعتبر أحد أهم واكثر الوسائل التي يتم انتاج الطاقة من خلالها نظرا لاستمراريتها، من أهم الدول التي تعتمد على النوع من الطاقة هي ايسلندا

مميزات الطاقة المتجددة

• متوفرة في معظم دول العالم
• لا تلوث البيئة، وتحافظ على الصحة العامة للكائنات الحية.
• اقتصادية في كثير من الاستخدامات.
• ضمان استمرار توافرها وتواجدها.
• تستخدم تقنيات غير معقدة.
• لا تنفذ وتتجدد بأستمرار.
• لا تساهم في الانبعاثات الغازية الملوثة للبيئة
• التقليل من الانبعاثات الحرارية الناتجة عن توليد الطاقة

المصدر: ويكيبيديا