مصادر الطاقة المتجددة



Renewable Energy Sources

مقدمة:

الطاقة المتجددة نعني بها تلك المولدة من مصدر طبيعي غير تقليدي، مستمر لا ينضب،

ويحتاج فقط إلى تحويله من طاقة طبيعية إلى أخرى يسهل استخدامها بوساطة

تقنيات العصر.

يعيش الإنسان في محيط من الطاقة، فالطبيعة تعمل من حولنا دون توقف معطية كميات

ضخمة من الطاقة غير المحدودة بحيث لا يستطيع الإنسان أن يستخدم إلا جزءاً ضئيلا

منها،فأقوى المولدات على الإطلاق هي الشمس، ومساقط المياه وحدها قادرة على أن

تنتج من القدرة الكهرومائية ما يبلغ 80% من مجموع الطاقة التي يستهلكها الإنسان.

و لو سخرت الرياح لأنتجت من الكهرباء ضعف ما ينتجه الماء اليوم، ولو استخدمنا

اندفاع المد والجزر في توليد الطاقة لزودنا بنصف حاجتنا منها.

ورغم أن مزايا البدائل المتجددة معروفة جيداً، إلاّ أن هناك بعض الصعوبات التي تواجه استخدامها، فهي غير متوفرة دوماً عند الطلب، وتتطلب استثمارات أولية ضخمة، واسترداد الاستثمار الأولي فيها يستغرق زمناً طويلاً.



خصائص وميزات الطاقة المتجددة :

1. متوفرة في معظم دول العالم.

2. مصدر محلي لا ينتقل، ويتلاءم مع واقع تنمية المناطق النائية والريفية واحتياجاتها.

3. نظيفة ولا تلوث البيئة، وتحافظ على الصحة العامة.

4. اقتصادية في كثير من الاستخدامات، وذات عائد اقتصادي كبير.

5. ضمان استمرار توافرها وبسعر مناسب وانتظامه.

6. لا تحدث أي ضوضاء، أو تترك أي مخلفات ضارة تسبب تلوث البيئة.

7. تحقق تطوراً بيئياً، واجتماعياً، وصناعياً، وزراعياً على طول البلاد وعرضها.

8. تستخدم تقنيات غير معقدة ويمكن تصنيعها محلياً في الدول النامية

مصادر الطاقة المتجددة

1-الطاقة الشمسية 2- الطاقة الريحية

3-الطاقة المائية 4-الطحالب 5- طاقة الكتلة الحيوية



1- الطاقة الشمسية

تعتبر الطاقة الشمسية من أهم موارد الطاقة في العالم. وقد تأخر استثمارها الفعلي

رغم من أهم مميزاتها إنها مصدر لا ينضب، وعلى سبيل المثال،

فان المملكة العربية السعودية وحدها التي لا تزيد مساحتها على المليون ميل مربع،

تتلقى يومياً اكثر من مائة مليون مليون كيلووات/ساعة من الطاقة الشمسية، أي ما

يعادل قوة كهربائية مقدارها أربعة بلايين ميجاوات، أو الطاقة الحرارية التي تتولد

من إنتاج عشرة مليارات من البراميل النفطية في اليوم.

أضحت الطاقة الشمسية في عصرنا الحالي دخلاً قومياً لبعض البلدان حتى أنه في دول الخليج العربي والتي تعتبر من أكثر بلاد

العالم غنىً بالنفط، تستخدم الطاقة الشمسية بشكل رئيسي وفعّال.

وقد استخدمت الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء في تطبيقات عديدة منها محطات توليد الكهرباء وتحلية المياه، وتشغيل إشارات

المرور وإنارة الشوارع، وتشغيل بعض الأجهزة الكهربائية مثل الساعات والآلات الحاسبة، وتشغيل الأقمار الإصطناعية

والمركبات والمحطات الفضائية، ومؤخراً رأينا على التلفاز سيارة تسير بالطاقة الشمسية تصل سرعتها إلى 60 ميل (96 كم) في الساعة.

وظهرت أهمية الطاقة الشمسية مجدداً كعامل مهم في الإقتصاد العالمي وفي الحفاظ على البيئة مع استخدام السخانات الشمسية في

معظم دول العالم وحتى الغنية منها لتسخين المياه لمختلف الأغراض، وقد زاد في أهميتها نجاحها في التطبيقات العملية وسهولة تركيبها وتشغيلها.

إن النجاح في استخدام الطاقة الشمسية يعتمد على العديد من العوامل المتكاملة، نذكر منها:

1-الموقع الجغرافي (قوة الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة وسرعة الرياح).

2 - ملائمة النظام الشمسي مع حجم التطبيق.

3- نوعية المنتج (النظام الشمسي).

4- التقنية المستخدمة في تصنيع المنتج (النظام الشمسي).

5- جودة وكفاءة المكونات المستخدمة

6 - طريقة التركيب والتشغيل.

7- خدمة الصيانة والمتابعة.




2- طاقة الرياح

في مطلع عام 1981 أصبحت طاقة الرياح مجالاً سريع النمو، حيث أسفرت الجهود والطموحات التي بذلت خلال السبعينيات

في البحث والتطوير عن ثروة من الدراسات الحديثة التي أثبتت أن طاقة الرياح مصدر عملي للكهرباء. إذ يجري الآن تركيب

أعداد ضخمة من الآلات التي تعمل بالرياح في كثير من البلاد، للمرة الأولى، منذ ما يزيد على الخمسين عاماً.

ولهذه الآلات سوق ضخمة تزداد نمواً في المناطق النائية، حيث الكهرباء وقوى الضخ

التي تمد بها محركات الديزل الشبكات الكهربائية الصغيرة باهظة الثمن.

وقد يتطلب إسهام التوربينات الريحية الكبيرة بقسط وافر في إمداد الطاقة العالمي وقتاً أطول قليلاً.

فهذه التوربينات ليست آلات بسيطة، حيث إنها تتضمن أعمالاً هندسية متطورة، بالإضافة إلى نظم

تحكم ترتكز على الحاسبات الإلكترونية الدقيقة.

وهناك شركات كثيرة في الولايات المتحدة الأمريكية وبضعة بلاد أخرى لديها برامج بحثية في مجال طاقة الرياح، وخطط عديدة

للاعتماد على هذا المصدر للطاقة.

إن الظروف مهيأة تماماً لكي تنتقل هذه التقنية سريعاً، من مرحلتي البحث والتخطيط، إلى الواقع التجاري.

وقد تتوافر قريباً عشرات الملايين من التوربينات والمضخات الصغيرة التي تلبي احتياجات مناطق العالم الريفية،

ومن الممكن ربط مجموعات من الآلات الريحية الكبيرة بشبكات الكهرباء التابعة لشركات المنافع العامة.

وفي خلال السنوات الأولى لهذا القرن، يمكن لبلاد كثيرة أن تحصل على ما بين 20% و30% من احتياجاتها من الكهرباء

بتسخير طاقة الرياح. وسيكون لتقنية طاقة الرياح الحديثة، التي تستغل هذا المصدر النظيف الاقتصادي المتجدد للطاقة،

مكانها في عالم ما بعد النفط.




3- الطاقة المائية

يهطل الماء فوق الجبال، ومنها يندفع إلى أسفل بسرعة كبيرة، فيكون المجارى المائية والأنهار.

جزء آخر من الأمطار يتجمع فوق الجبال في بحيرات كبيرة، حتى إذا ما امتلأت،

فاض منها الماء هابطاً إلى أسفل مكوناً المساقط المائية.

ولكي يمكن استغلال طاقة الوضع المكتسبة في كميات الماء الهائلة المخزونة في هذه

البحيرات، توضع بوابات عند مخارج هذه البحيرات، بحيث يمكن، عن طريقها، التحكم

في معدل سقوط الماء.

طاقة الوضع = كتلة الماء × عجلة الجاذبية الأرضية × الارتفاع.

وعند اندفاع الماء المخزون في البحيرة إلى أسفل تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركة،



فإذا ما سقطت على توربين متصل بمولد كهرباء، تتحول طاقة الحركة هذه إلى طاقة ميكانيكية تدير التوربين، وتولد الكهرباء،

وكفاءة توليد الطاقة الكهربائية من المساقط المائية تصل إلى 85% وهى أعلى من كفاءة توليد الكهرباء بواسطة المحطات الحرارية.

أخذت دول كثيرة في إنشاء السدود عند منافذ البحيرات المرتفعة، وفي مناطق الشلالات.
وفي البلاد التي بها أنهار يمكن بناء السدود والخزانات الكبيرة على مجارى هذه الأنهار،

واستخدام ارتفاع منسوب المياه وراء السد في إدارة التوربينات لتوليد الكهرباء.

كما هو الحال عند السد العالي المقام على بحيرة ناصر في أسوان في مصر وينتج سنوياً 8663 جيجا وات ساعة.

قوة المد والجزر:
تستغل الطاقة المدية حركة المياه الناجمة عن تيارات المد والجزر أو الارتفاع والانخفاض في مستويات البحار بسبب المد.

وإن لم تكن تستخدم بعد على نطاق واسع، إلا أن لديها إمكانية لاستخدامها في توليد الكهرباء في المستقبل، كما أنها أكثر قابلية للتنبؤ بها مقارنة مع طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

إن التكنولوجيا اللازمة لتسخير الطاقة المدية تكنولوجيا معروفة وراسخة، إلا أنها لا تزال باهظة الكلفة كما أن هناك عدد قليل نسبيا من التطبيقات العملية- حوالي 40 فى جميع أنحاء العالم.

لقد أنشأت المملكة المتحدة بعض مواقع الطاقة المدية القليلة في العالم على الساحل الغربي، كما تم تحديد ما لا يقل عن 30 موقع إضافي في جميع أنحاء البلاد.

أحد أكثر النماذج المتقدمة، الذي يتم دعمه في الوقت الراهن في إطار برنامج التكنولوجيا التابع لوزارة الأعمال التجارية والمؤسسات والإصلاح التنظيمي (DBERR)، هو مشروع تدفق البحر (Seaflow) الذي تم تشغيله قبالة ساحل شمال ديفون منذ حزيران 2003









4- الطحالب أحدث مصادر الطاقة المتجددة
[align=center][/align]


الطحالب كما هو معروف هي كائنات حية بسيطة التكوين تشابه النباتات في أنها ذاتية التغذية, بمعنى أنها تصنع غذاءها بنفسها

مستخدمة في ذلك أشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج الكربوهيدرات.

تتميز الطحالب بأنها تحتوي على نسبة عالية من الزيوت قد تصل إلى نحو 50 في المائة, كما أنها تصنف من ضمن الكائنات سريعة التكاثر.

بجانب ذلك فالطحالب تتكاثر في كل أنواع المياه بما فيها المياه المالحة ومياه المجاري, وفي كل الأراضي بما فيها الصحاري القاحلة غير الصالحة للاستصلاح الزراعي.

إلا أن أهم ما يميز الطحالب في نظر المهتمين بالبيئة هو أنها تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون خلال عملية التمثيل الضوئي, وهذا بالطبع يعني أنه بالإمكان ضرب عصفورين بحجر واحد, أي الاستفادة من الطحالب في إنتاج الطاقة في الوقت نفسه الذي يمكن استخدامها في التقاط ثاني أكسيد الكربون المنبعث من المداخن الصناعية.


إنتاج الوقود السائل من الطحالب يتم بطريقة كيميائية بسيطة, حيث يمكن تحويل الزيوت المستخلصة إلى ديزل حيوي بطريقة مماثلة لتلك المتبعة في تحويل زيوت نباتات الطاقة.

خلال هذه العملية فإن الدهون ثلاثية الجلسرينات triglycrides تتفاعل كيميائياً مع مادة قاعدية كهيدروكسيد

الصوديوم ومن ثم تتفاعل مع الميثنول.


الناتج من هذا هو ديزل حيوي مكون من أحماض دهنية مأستره fatty acid ester biodiesel فيما ينتج الجليسرول glycerol كمادة ثانوية.

هناك أيضاً طريقة أخرى، وذلك عن طريق تشبيع الزيوت المستخلصة بالهيدروجين بغرض التخلص من جزيئات الأوكسجين فيها ليتم بعد ذلك الحصول على سائل بتركيبة تشبه البترول التقليدي.

الأبحاث الخاصة بتقنية إنتاج الوقود السائل من الطحالب بدأت في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1978م بتمويل خاص من الحكومة لوزارة الطاقة. استمرت هذه الأبحاث حتى عام 1996م، حيث تم إلغاء البرنامج حينذاك نتيجة لتحفظات تتعلق بالتكلفة العالية لهذه التقنية. خلصت الدراسات حينها أن إنتاج الديزل الحيوي غير ذي جدوى اقتصادية إلا في حالة تجاوز سعر برميل النفط 20 دولاراً.

أما اليوم وقد تجاوز سعره أضعاف هذه القيمة فقد نشطت معاهد الأبحاث وبعض شركات البترول العالمية مثل شركتي شل وشفرون في إحياء العمل على نقل هذه التقنية من المعامل إلى التطبيق التجاري الواسع.

من الواضح أن تقنية إنتاج الطاقة من الطحالب قد قطعت شوطاً لا بأ س به من ناحية إثبات صحة النظرية Proof of concept والإنتاج على المستوى المعملي,

إلا أن هناك بعض التحديات التي يجب حلها قبل الشروع في الإنتاج, والتي يمكن تلخيصها في التالي:

تكاثر ونمو الطحالب في بحيرات أو برك بحجم كبير يتطلب تهيئة مناخ مناسب من ضغط وحرارة لضمان سرعة النمو والحصد, وهذا بالطبع يعني ارتفاع تكاليف الإنشاء والتشغيل.

حتى في حالة خفض التكاليف عن طريق اللجوء إلى تكاثر الطحالب في الهواء الطلق دون تطبيق ظروف محكمه فإن هناك تحديات هندسية أخرى تتعلق بضعف الخبرات العملية في مجال الحصد واستخلاص الزيت من الطحالب.

هناك اليوم أكثر من 30 ألف نوعا من الطحالب وإيجاد النوع المناسب لكل منطقه حسب نوع المياه, درجة الحرارة وتركيز الضوء يحتاج إلى دراسة متأنية لضمان استمرار التكاثر بالمعدل المطلوب.

من ناحية الاستثمار التجاري هناك اليوم سباق محموم بين عدد من الشركات الأمريكية والبريطانية تتنافس جميعها في إنتاج الوقود السائل من الطحالب على مستوى واسع. إحدى هذه الشركات الأمريكية أعلنت أخيرا نجاحها في الحصول على 100 مليون دولار من جهات استثمارية مختلفة يتصدرهم المليونير الشهير بيل غيت لتطوير هذه التقنية, إلا أن الشركة مازالت تتكتم عن تفاصيل طرق الإنتاج وحجمه.

كما ورد سابقا فإن شركة شل أيضاً دخلت هذا المجال حيث أعلنت هذا العام بداية تطوير وإنشاء موقع بمساحة نصف هكتار في إحدى الجزر التابعة لهاواي لإنتاج الوقود الحيوي من الطحالب وسيستخدم في ذلك برك صناعية من مياه البحر.

أما بالنسبة لمنطقة الخليج العربي وخصوصاً المملكة العربية السعودية فعلى الرغم من فقر المنطقة من ناحية الكتل الحيوية التقليدية اللازمة لإنتاج الوقود الحيوي السائل إلا أنه يبدو أن هناك حظوظاً لدخول هذا المجال من أوسع أبوابه عن طريق استخدام الطحالب.

فالمنطقة تتمتع بالشروط الأساسية الثلاثة الازمه لنجاح هذه التقنية, أولاً, توافر المياه, إن كان من ناحية الخليج العربي أو البحر الأحمر, ثانياً, توافر الأراضي الصحراوية الشاسعة وغير المستثمرة خصوصاً في منطقة الربع الخالي, ثالثاً, توافر ضوء الشمس الذي يسطع بقوة ولساعات طويلة على مدار العام.

هذا بالطبع إضافة لتوافر غاز ثاني أكسيد الكربون اللازم لمضاعفة تكاثر ونمو الطحالب والذي يمكن ضخه من عديد من المنشآت الصناعية ومحطات إنتاج الكهرباء ومصافي البترول.



5- طاقة الكتلة الحيوية (Biomass fuels):
وهي الطاقة التي تستمد من المواد العضوية كإحراق النباتات وعظام ومخلفات الحيوانات والنفايات والمخلفات الزراعية. والنباتات المستخدمة في إنتاج طاقة الكتلة الحيوية يمكن أن تكون أشجاراً سريعة النمو، أو حبوباً، أو زيوتاً نباتية، أو مخلفات زراعية، وهناك أساليب مختلفة لمعالجة أنواع الوقود الحيوي، منها:

أ- الحرق المباشر:

ويستعمل للطهي والتدفئة وإنتاج البخار غير أن هذه العملية لها مردود حراري ضئيل
ب-الحرق غير المباشر:
لإنتاج الفحم (بدون أوكسجي

ويعطي كل أسلوب من الأساليب السابقة منتوجاته الخاصة به مثل غاز الميثان والكحولوالاسمدة الكيماوية ويعد غاز الإيثانول واحداً من أفضل أنواع الوقود المستخلصة من الكتلة الحيوية وهو يستخرج بشكل رئيسي من محاصيل الذرة وقصب السكر



خـــــاتمـــة:

الاعتماد على مصادر الطاقة البديلة لا يتحقق بشكل فعال دون توفير الأموال الاستثمارية على نطاق واسع، بينما يُنفَق في الوقت الحاضر ما

يتراوح بين 300 و420 مليار يورو سنويا في الاستثمارات المالية في قطاعات الطاقة التقليدية، من الفحم والنفط الخام والغاز الطبيعي، كما يُدعم

بعض هذه القطاعات -لاسيما الفحم- بزهاء 200 إلى 250 مليار يورو سنويا ليحافظ العمل فيها على مردود اقتصادي يسمح ببقائها، ولا تجد مصادر الطاقة البديلة من الاستثمارات أو الدعم ما يسمح بأي مقارنة.

وما يزال الطريق إلى إيجاد مصادر بديلة للطاقة بنسبة عالية لتغطية الاحتياجات العالمية طريقا طويلا، فحتى الدول التي تركز جهودها على هذا

الصعيد تتحدث عن نسب أقصاها ما يصل إلى عشرة أو عشرين في المائة من احتياجاتها المحلية بالقياس إلى الاستهلاك الحالي للطاقة فيها،

وهذا خلال عدة عقود مقبلة، مما يعني في الحصيلة أن الاعتماد على النفط الخام والغاز الطبيعي في اقتصاد الطاقة ستبقى له مكانة الصدارة لزمن طويل.



منقول للأهمية