ما هي أهم الطاقات النظيفة؟
الطاقات النظيفة هي تلك التي لا تسبب الكثير من الأضرار على كوكب الأرض مقارنة بالوقود الأحفوري ، مثل الفحم أو النفط.
هذه الأنواع من الوقود ، والتي تعرف أيضًا باسم الطاقات القذرة ، تطلق غازات الدفيئة ، ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) في الغالب ، لها تأثير سلبي على الظروف المناخية للكوكب.
على عكس الوقود ، لا تنبعث الطاقة النظيفة من غازات الدفيئة ، أو تنبعث منها بكميات أقل. هذا هو السبب في أنها لا تشكل تهديدا للبيئة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قابلة للتجديد ، مما يعني أن ظهورها طبيعيًا تقريبًا بمجرد استخدامها.
لذلك ، تعد الطاقات غير الملوثة ضرورية لحماية كوكب الأرض من الظروف الجوية القاسية الحالية. بالطريقة نفسها ، سيضمن استخدام هذه المصادر توافر الطاقة في المستقبل ، لأن الوقود الأحفوري غير قابل للتجديد.
تجدر الإشارة إلى أن الحصول على طاقات غير ملوثة عملية جديدة نسبيًا ، والتي لا تزال قيد التطوير ، ولهذا السبب تبقى بعض السنوات حتى تمثل منافسة حقيقية على الوقود الأحفوري.
ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، اكتسبت مصادر الطاقة غير الملوثة أهمية بسبب جانبين: التكلفة العالية لاستغلال الوقود الأحفوري والتهديد الذي يمثله احتراق هذه البيئة. أشهر الطاقات النظيفة هي الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية.
قائمة مع أهم الطاقات النظيفة
1- الطاقة الشمسية
يتم الحصول على هذا النوع من الطاقة من خلال التقنيات المتخصصة التي تلتقط الفوتونات القادمة من الشمس (جزيئات الطاقة الضوئية).
تمثل الشمس مصدرًا موثوقًا حيث يمكنها توفير الطاقة لملايين السنين. التكنولوجيا الحالية لالتقاط هذا النوع من الطاقة تشمل الألواح الضوئية وجامعات الطاقة الشمسية.
تعمل هذه الألواح على تحويل الطاقة مباشرة إلى كهرباء ، مما يعني أنه لا توجد حاجة للمولدات التي يمكن أن تلوث البيئة.
التكنولوجيا المستخدمة للحصول على الطاقة الشمسية
أ) الألواح الضوئية
تعمل الألواح الضوئية على تحويل الطاقة القادمة من الشمس إلى كهرباء. نما استخدام الوحدات الكهروضوئية في السوق بنسبة 25 ٪ خلال السنوات الماضية.
حاليًا ، تكون تكلفة هذه التقنية مربحة في الأجهزة الصغيرة ، مثل الساعات والآلات الحاسبة. تجدر الإشارة إلى أنه في بعض البلدان يتم بالفعل تنفيذ هذه التكنولوجيا على نطاق واسع. على سبيل المثال ، في المكسيك تم تركيب حوالي 20.000 نظام فلطائي في المناطق الريفية من البلاد.
ب) التكنولوجيا الحرارية
الطاقة الحرارية الشمسية تأتي من الحرارة الناتجة عن الشمس. التقنيات المتوفرة في الطاقة الحرارية هي المسؤولة عن جمع الإشعاع الشمسي وتحويله إلى طاقة حرارية. وبالتالي ، يتم تحويل هذه الطاقة إلى كهرباء من خلال سلسلة من التحولات الديناميكية الحرارية.
ج) تكنولوجيا لاستخدام الطاقة الشمسية في المباني
أنظمة التدفئة والإضاءة خلال النهار هي أكثر تقنيات الطاقة الشمسية شيوعًا المستخدمة في المباني. تمتص أنظمة التسخين الطاقة الشمسية وتنقلها إلى مادة سائلة ، إما ماء أو هواء.
في اليابان ، تم تركيب أكثر من مليوني سخان مياه بالطاقة الشمسية. إسرائيل والولايات المتحدة وكينيا والصين هي بلدان أخرى استخدمت أنظمة مماثلة.
فيما يتعلق بأنظمة الإضاءة ، تشمل هذه استخدام الضوء الطبيعي لإضاءة الفضاء. يتم تحقيق ذلك من خلال إدراج الألواح العاكسة في المباني (على الأسقف والنوافذ).
عيوب الطاقة الشمسية
- لا تزال تكلفة الألواح الشمسية مرتفعة للغاية مقارنة بالأشكال الأخرى للطاقة المتاحة.
- لا يمكن للتكنولوجيا المتوفرة التقاط الطاقة الشمسية في الليل أو عندما تكون السماء غائمة جدًا.
فيما يتعلق بالعيب الأخير ، يعمل بعض العلماء على الحصول على الطاقة الشمسية مباشرة من الفضاء. تم تسمية هذا المصدر باسم "الطاقة الشمسية الفضائية".
الفكرة الأساسية هي وضع الألواح الضوئية في الفضاء الذي سوف يجمع الطاقة ويعيدها إلى الأرض. بهذه الطريقة ، لن يكون مصدر الطاقة مستمرًا فحسب ، بل سيكون أيضًا نظيفًا وغير محدود.
يؤكد مهندس الفضاء الجوي في مختبر البحوث البحرية بالولايات المتحدة ، بول جافي ، أنه "إذا تم وضع لوحة شمسية في الفضاء ، فستتلقى الضوء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، خلال 99٪ من العام" .
تشرق الشمس أكثر في الفضاء ، لذلك يمكن أن تتلقى هذه الوحدات ما يصل إلى 40 مرة طاقة أكثر مما ستولده نفس اللوحة على الأرض.
ومع ذلك ، فإن إرسال الوحدات إلى الفضاء سيكون مكلفًا للغاية ، مما يمثل عقبة أمام تنميتها.
2- طاقة الرياح
على مر السنين ، استخدمت الرياح لتشغيل المراكب الشراعية والقوارب والطواحين أو لتوليد الضغط عند ضخ المياه. ومع ذلك ، لم يبدأ الناس حتى القرن العشرين في التفكير في هذا العنصر كمصدر موثوق للطاقة.
مقارنة بالطاقة الشمسية ، تعد طاقة الرياح واحدة من أكثرها موثوقية نظرًا لأن الرياح متسقة ، وعلى عكس الشمس ، يمكن استخدامها أثناء الليل.
في البداية ، كانت تكلفة هذه التقنية مرتفعة بشكل مفرط ، ولكن بفضل التقدم المحرز في السنوات الأخيرة ، أصبح هذا النوع من الطاقة مربحًا بشكل متزايد ؛ يتضح ذلك من خلال حقيقة أن أكثر من 90 دولة تمتلك في عام 2014 منشآت طاقة الرياح ، والتي توفر 3٪ من إجمالي الكهرباء المستهلكة في العالم.
التكنولوجيا المستخدمة للحصول على طاقة الرياح
التقنيات المستخدمة في مجال طاقة الرياح ، التوربينات ، هي المسؤولة عن تحويل كتل الهواء التي تتحرك إلى طاقة. يمكن استخدام هذا عن طريق المطاحن أو تحويله إلى كهرباء عبر مولد كهربائي. يمكن أن تكون هذه التوربينات من نوعين: توربينات المحور الأفقي والتوربينات المحور الرأسي.
عيوب طاقة الرياح
على الرغم من كونه أحد المصادر غير الملوثة الأقل تكلفة ، إلا أن لطاقة الرياح بعض العيوب البيئية:
- تتداخل أبراج طاقة الرياح مع جماليات المناظر الطبيعية.
- التأثير الذي يمكن أن تحدثه هذه المطاحن والتوربينات على الموائل غير مؤكد.
3- الطاقة الكهرومائية
مصدر الطاقة النظيفة هذا يحصل على الكهرباء من خلال حركة الماء. تيارات المياه من الأمطار أو الأنهار مفيدة للغاية.
التكنولوجيا المستخدمة للحصول على الطاقة الكهرومائية
تستفيد منشآت الحصول على هذا النوع من الطاقة من الطاقة الحركية الناتجة عن تدفق المياه لتوليد الكهرباء. بشكل عام ، يتم الحصول على الطاقة الكهرومائية من الأنهار أو المجاري المائية أو القنوات أو السدود.
التكنولوجيا في مجال الطاقة الكهرومائية هي واحدة من أكثرها تقدما من حيث الحصول على الطاقة. في الواقع ، يأتي ما يقرب من 15 ٪ من الكهرباء المنتجة في العالم من هذا النوع من الطاقة.
الطاقة الكهرمائية أكثر موثوقية من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لأنه بمجرد امتلاء السدود بالماء ، يمكن إنتاج الكهرباء بمعدل ثابت. بالإضافة إلى ذلك ، هذه السدود ليست فعالة فحسب ، بل مصممة أيضًا لتعمر طويلًا وتتطلب صيانة قليلة.
أ) طاقة المد والجزر
طاقة المد والجزر هي جزء من الطاقة الكهرومائية ، والتي تقوم على الحصول على الطاقة من خلال الأمواج.
مثل طاقة الرياح ، تم استخدام هذا النوع من الطاقة منذ زمن روما القديمة والعصور الوسطى ، كونها تتمتع بشعبية كبيرة في الطواحين التي تحركها الأمواج.
ومع ذلك ، لم يتم استخدام هذه الطاقة لإنتاج الكهرباء إلا حتى القرن التاسع عشر.
تعد محطة رانس ماروموتور للطاقة أول محطة لتوليد الطاقة في العالم ، وهي تعمل منذ عام 1966 وهي الأكبر في أوروبا وثاني أكبر محطة في العالم.
عيوب الطاقة الكهرومائية
- يولد بناء السدود تغييرات في المسار الطبيعي للأنهار ، ويؤثر على مستوى التيارات ويؤثر على درجة حرارة الماء ، مما قد يكون له تأثير سلبي على النظام البيئي.
- إذا كان حجم هذه السدود مفرطًا ، فقد ينتج عنها زلازل وتآكل في الأرض وانهيارات أرضية وأضرار جيولوجية أخرى.
- يمكن أن تولد أيضا الفيضانات.
- من الناحية الاقتصادية ، فإن التكلفة الأولية لبناء هذه السدود مرتفعة. ومع ذلك ، سيتم مكافأة هذا في المستقبل عندما تبدأ هذه في العمل.
- إذا وصلت أوقات الجفاف ولم تكن السدود ممتلئة ، فلا يمكن إنتاج الكهرباء.
4- الطاقة الحرارية الأرضية
الطاقة الحرارية الأرضية هي تلك التي يتم الحصول عليها من الحرارة المحفوظة داخل الأرض. يمكن جمع هذا النوع من الطاقة بتكلفة منخفضة فقط في المناطق ذات المستويات العالية من الأنشطة الحرارية الأرضية.
في بلدان مثل إندونيسيا وأيسلندا ، على سبيل المثال ، يمكن الوصول إلى الطاقة الحرارية الأرضية ويمكن أن تساعد في تقليل استخدام الوقود الأحفوري. السلفادور وكينيا وكوستاريكا وأيسلندا هي دول فيها أكثر من 15 ٪ من إجمالي إنتاج الكهرباء تأتي من الطاقة الحرارية الأرضية.
عيوب الطاقة الحرارية الأرضية
- أكبر عيب اقتصادي: تكلفة الاستغلال والحفر للحصول على هذا النوع من الطاقة مرتفعة.
- نظرًا لأن هذا النوع من الطاقة ليس شائعًا مثل الأنواع السابقة ، فهناك نقص في الموظفين المؤهلين لتثبيت التكنولوجيا اللازمة.
- إذا لم تتقدم بحذر ، فإن الحصول على هذا النوع من الطاقة يمكن أن يولد زلازل.
5. الطاقة الحرارية المائية
تستمد الطاقة الحرارية المائية من الطاقات الكهرومائية والحرارية وتشير إلى الماء الساخن أو بخار الماء المحصور في كسور طبقات الأرض.
هذا النوع يمثل الطاقة الحرارية الوحيدة التي يتم استغلالها تجاريا في الوقت الحاضر. في الفلبين والمكسيك وإيطاليا واليابان ونيوزيلندا ، تم بناء منشآت للاستفادة من هذا المصدر للطاقة. في كاليفورنيا ، الولايات المتحدة ، يأتي 6٪ من الكهرباء المنتجة من هذا النوع من الطاقة.
الكتلة الحيوية
تشير الكتلة الحيوية إلى تحول المادة العضوية إلى أشكال من الطاقة القابلة للاستخدام. يمكن أن يأتي هذا النوع من الطاقة من النفايات الناتجة عن الزراعة ومن صناعة الأغذية وغيرها.
منذ العصور القديمة ، استخدمت أشكال الكتلة الحيوية ، مثل الحطب ؛ ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم العمل على الأساليب التي لا تولد ثاني أكسيد الكربون.
مثال على ذلك هو الوقود الحيوي الذي يمكن استخدامه في محطات النفط والغاز. على عكس الوقود الأحفوري ، الذي يتم إنتاجه من خلال العمليات الجيولوجية ، يتم إنتاج الوقود الحيوي من خلال العمليات البيولوجية ، مثل الهضم اللاهوائي.
يعد الإيثانول أحد أكثر أنواع الوقود الحيوي شيوعًا ؛ يتم إنتاج هذا من خلال تخمير الكربوهيدرات من الذرة أو قصب السكر.
إن حرق الكتلة الحيوية أكثر نظافة من حرق الوقود الأحفوري ، حيث أن تركيز الكبريت في الكتلة الحيوية أقل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحصول على الطاقة من خلال الكتلة الحيوية سوف يستفيد من المواد التي قد تُهدر.
وباختصار ، فإن الطاقات النظيفة والمتجددة لديها القدرة على توفير كميات كبيرة من الطاقة. ومع ذلك ، بسبب التكلفة العالية للتكنولوجيا المستخدمة للحصول على الكهرباء من هذه المصادر ، فمن الواضح أن هذه الأنواع من الطاقة لن تحل بعد محل الوقود الأحفوري بالكامل.
