البيئة

أنواع المصادر الدائمة للطاقة

2007 في الثقافة والتنوير البيئي

الدكتور ضياءالدين محمد مطاوع

KFAS

أنواع المصادر الدائمة للطاقة البيئة علوم الأرض والجيولوجيا

تتعدد أنواع المصادر الدائمة للطاقة ومنها ما يلي:

1- الطاقة الشمسية

تستقبل الأرض يوميا ما لا يقل عن (1,7 × 1710) وات يوميا من أشعة الشمس، حيث تصل إلى الأرض وقد امتص الأوزون منها قدرا كبيرا من الاشعة فوق البنفسجية.

أما الأشعة تحت الحمراء فتمتص من قبل جزيئات بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وأخيرا تصل إلى الأرض وهي بين المستويين المرئي والحراري.

وعلى الرغم من أن معدل الإشعاع للمتر المربع الواحد في الجزيرة العربية يبلغ أكثر من 500 وات خلال النهار، وتبلغ عدد الساعات الشمسية في العام 3000 ساعة تقريباً.

 

فإن استخدام الطاقة الشمسية ما زال محدودا.  وليس ذلك في الجزيرة العربية فسحب، ولكن في جميع دول العالم، نظراً للأسباب التالية:

أ- الكلفة الاقتصادية العالية للمجمعات الشمسية اللازم تشييدها.

ب- الفاقد الكبير للطاقة الشمسية، مما يؤثر على كفاءة هذه المجمعات.

ج- التغير الكبير الذي يطرأ على كمية الأشعة الشمسية الساقطة حيث تكون قليلة في الصباح ثم تزداد ثم تبدأ تقل مرة أخرى كما أنها تختلف في فصل لآخر خلال العام.

 

ولكن ذلك لم يمنع من الاهتمام بالطاقة الشمسية وتطوير استخدامها في دول الخليج عامة، وفي المملكة بشكل خاص.  ومن أبرز الأمثلة على ذلك مشروع القرية الشمسية في العيينة القريبة من الرياض، الذي يعمل على توفير الكهرباء بالطاقة الشمسية. 

إضافة لبعض المشاريع المتفرقة مثل: إضاءة بعض الأنفاق، والإشارات الإرشادية على الطرق السريعة.  كما أقيمت محطة تجريبية لتنقية المياه المالحة بواسطة الطاقة الشمسية قرب مدينة ينبع على ساحل البحر الأحمر.

 

وتقوم فكرة استخدام الطاقة الشمسية على مبدأين هما:

أ- تحويلها إلى طاقة حرارية. عن طريق امتصاص الأجسام الداكنة لها وتحويلها إلى حرارة تستخدم في العديد من الأنشطة الإنسانية مثل التدفئة وتسخين المياه.  ففي المياه مثلا تستخدم صفائح سوداء تستقبل أشعة الشمس وتحولها إلى حرارة تنتقل هذه الحرارة إلى الماء الذي ينساب خلال أنابيب ملاصقة لهذه الصفائح.

ب- تحويل أشعة الشمس إلى تيار كهربائي. وذلك عن طريق تحويل الطاقة الموجودة في أشعة الشمس من خلال خلايا شمسية إلى طاقة كهربائية كما هو موجود في بعض الساعات اليدوية أو الحاسبات الآلية البسيطة.

 

2- طاقة الرياح

تعد طاقة الرياح من أرخص أنواع الطاقة وأكثرها أماناً وتقوم على مبدأ علمي يتلخص في تحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة عن تحريك الهواء للمراوح إلى طاقة كهربائية يتم استخدامها في مختلف الأغراض. 

وقد استخدام الإنسان منذ القدم طاقة الرياح في الكثير من الأغراض البدائية ولكن ما تغير حاليا يعود إلى التقدم الكبير في تقنية التوربيناتن الذي أدى انخفاض تكلفة الطاقة الناتجة من الرياح. 

فعلى سبيل المثال كانت تكلفة إنتاج الكيلو وات / ساعة في المحطة المدارة بافحم 7 سنتات في عام 1980م، أما في المحطة المدارة بالرياح فكانت 30 سنتا تقريباً. 

 

وفي عام 1991م بلغت تكلفة إنتاج الكيلووات/ ساعة في المحطة المدارة بالفحم 10 سنتات، بينما بلغت كلفة الكمية ذاتها في المحطة المدارة بالرياح إلى 6,5 سنت فقط.

وتتميز الطاقة المنتجة من الرياح بنظافتها الفائقة، ففي عام 1991م وفرت محطات توليد الكهرباء من الرياح في ولاية كاليفورنيا انبعاث أكثر من 2,8 مليار رطل من غاز ثاني أكسيد الكربون. 

هذا إضافة إلى أن الطاقة الناتجة عن الرياح تعمل على توفير المصادر المحدودة للطاقة مثل النفط.  ففي ولاية كاليفورنيا أيضاً وفر استخدام الرياح من إنتاج الطاقة 4,8 مليون برميل من النفط.

 

ولكن من أهم ما يعيق التوسع في استخدام الرياح في توليد الطاقة هو الموقع الجغرافي لأي بلد.  فمثلا تعد بريطانيا من أكبر بلدان المجموعة الأوروبية قدرة على توليد الطاقة من الرياح، ففي عام 1994م وجد بها 400 توربين هوائي في 29 موقعا. 

أما في دول الخليج عموما، فتكون الرياح ذات سرعات منخفضة ويمكن الاستفادة من سرعتها المرتفعة نسبيا في المناطق الجبلية والساحلية.

 

3- الطاقة الكهرومائية

طاقة متولدة اعتمادا على توفر حركة الماء الساقط في الشلالات أو المتحرك في الأنهار حيث يتم حجزه للاستفادة من حركة سقوطه في إدارة التوربينات وإنتاج الكهرباء. ومن أمثلة ذلك توليد الطاقة الكهرومائية من حركة الماء المحجوز خلف السد العالي في مصر.

 

4- الطاقة الحرارية الأرضية

يتم الحصول عليها من المياه ذات درجة الحرارة العالية المنبعثة من باطن الأرض على شكل بخار، حيث يستخدم البخار في توليد طاقة كهربائية.  وتعد الولايات المتحدة من أكبر الدول استغلالاً للطاقة الحرارية الأرضية.

 

5- الطاقة الهيدروجينية

يعد الهيدروجين من المصادر المستقبلية للطاقة، فحرق كيلو جرام واحد منه يعطي 142000 كيلو جول من الحرارة. 

وهذا يعاد ما يقرب من ثلاثة أمثال القيمة الحرارية لكل من البنزين أو الديزل حيث أن الكيلو الواحد من البنزين يعطي 47200 كيلو جول، أما الديزل فيعطي 45800. 

ومن محاسن الهيدروجين أنه يمكن تخزينه بسهولة ولفترات طويلة،كما أ،ه يمكن استخدامه والتعال معه في أي من أطواره الثلاثة إما على شكل غاز وبهذا يمكن نقله في أنابيب، أو على شكل سائل في أسطوانات، أو في صورة صلبة، وذلك لقدرته الفائقة على الاتحاد بالمعادن وإعطاء هيدريد المعدن مع إنتاج كمية محدودة من الحرارة. 

 

وبعد ذلك يمكن حل الهيدريد بقدر يسير من الحرارة ليعطينا مرة أخرى هيدروجين ومعدن.  وقد استخدمت طريقة خزن الهيدروجين باستخدام هيدريدات المعادن لتشغيل محركات سيارات في بعض التجارب العلمية في ألمانيا. 

ومن أهم عوائق استخدام الهيدروجين كمصدر للوقود هو أن التقنيات اللازمة لإنتاجه ما زالت باهظة، والأمل في الحصول عليه بطرق رخيصة هو التحليل الكهربي للماء، ويتوقع مستقبلا التركيز على استغلال الطاقة الشمسية في تحقيق ذلك.

 

6- الطاقة الحيوية

تنشا الطاقة الحيوية نتيجة تخمر بعض المواد العضوية ولا سيما المواد الكربوهيدراتية، فينبعث منها غازات مثل الميثان والإيثان والكحول، وجميعها يمكن حرقها لإنتاج طاقة حرارية عالية مشابهة لما يوفره الغاز الطبيعي.

 

7- الطاقة النووية

تنتج من انشطار أنوية بعض العناصر المشعة فتتولد عنها كميات ضخمة من الطاقة، ويتم توليدها في محطات إنتاج الطاقة النووية، ويستخدم بعضها في أغراض طبية علاجية.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق