موارد الطاقة المتجددة مستقبل لا مفر منه

موارد الطاقة المتجددة هي مستقبل العالم، فعادةً تتركز الموارد التقليدية مثل النفط والفحم في مناطق محدودة من العالم، بينما المتجددة تتوفر في كافة الدول، حتى إن حرم عدد منها من بعضها نتيجة ظروف الطقس، فدائمًا ما يوجد أنواع أخرى منها.

وغالبًا ما يتم استخدام مصطلحات “الطاقة الخضراء” و”الطاقة النظيفة” و”الطاقة المتجددة” بالتبادل، ولكن هناك فرق رئيسي بينهم، فالطاقة النظيفة تنتج الكهرباء دون انبعاثات، ومع ذلك قد يكون لتصنيعها أو صيانتها في بعض الأحيان “تكلفة كربون”، بينما تأتي الطاقة الخضراء من مصادر طبيعية تمامًا، و لها تأثير بيئي منخفض أو معدوم عند إنشائها أو استخدامها.

وفي حين أن معظم مصادر الطاقة الخضراء متجددة، لا تعتبر جميع مصادر الطاقة المتجددة خضراء، ويمكن أن يكون كلاهما متجددًا، مما يعني بالضرورة أنهما يأتيان من مصدر لا يمكن استنفاده.

 

ما هي موارد الطاقة المتجددة؟

موارد الطاقة المتجددة، يشار إليها غالبًا بالطاقة النظيفة، وتأتي من مصادر أو عمليات طبيعية تتجدد باستمرار، على سبيل المثال، يستمر ضوء الشمس في السطوع والرياح في الهبوب، حتى لو كان توفرهما يعتمد على الوقت والطقس.

وفي حين يُنظر إلى الطاقة المتجددة في كثير من الأحيان على أنها تقنية جديدة، فإن تسخير طاقة الطبيعة يُستخدم منذ فترة طويلة في التدفئة والنقل والإضاءة وغير ذلك الكثير.

وقد زودت الرياح القوارب بقوة الدفع للإبحار، وطواحين الهواء لطحن الحبوب، وتوفر الشمس الدفء أثناء النهار، ولكن على مدى السنوات الخمسمائة الماضية أو نحو ذلك، تحول البشر بشكل متزايد إلى مصادر طاقة أرخص، لكنها غير نظيفة، مثل الفحم والنفط والغاز.

وأصبحت مصادر الطاقة المتجددة مصدرًا أكثر أهمية للطاقة، ويحدث التوسع في مصادر الطاقة المتجددة أيضًا على نطاقات كبيرة وصغيرة، بدءًا من مزارع الرياح البحرية العملاقة وحتى الألواح الشمسية الموجودة على أسطح المنازل، والتي يمكنها بيع الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة.  

أنواع موارد الطاقة المتجددة

1.طاقة شمسية

ضوء الشمس هو أحد موارد الطاقة الأكثر توفرًا على كوكبنا، والذي من شأنه أن يجعله المصدر الأول للطاقة المتجددة، لكن بالطبع يمكن أن تختلف كمية ضوء الشمس التي نحصل عليها بشكل كبير حسب الموقع والموسم والوقت من اليوم.

وتولد الطاقة الشمسية الكهرباء عن طريق التقاط ضوء الشمس على الألواح الشمسية في تفاعل كيميائي وفيزيائي مشترك، يُعرف باسم “التأثير الكهروضوئي”  أو PV، ولا تنتج أنظمة الطاقة الشمسية ملوثات الهواء أو الغازات الدفيئة، وطالما تم وضعها بشكل مسؤول، فإن معظم الألواح الشمسية لها تأثيرات بيئية قليلة تتجاوز عملية التصنيع.

استخدم البشر الطاقة الشمسية منذ آلاف السنين لزراعة المحاصيل والتدفئة وتجفيف الأطعمة، ووفقا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة، فإن واليوم نستخدم أشعة الشمس بعدة طرق  لتدفئة المنازل والشركات، وتسخين المياه، وتشغيل الأجهزة.

وتُصنع الخلايا الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية من السيليكون أو مواد أخرى تحول ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء، ويمكن لمزارع الطاقة الشمسية توليد ما يكفي من الطاقة لآلاف المنازل، وذلك باستخدام المرايا لتركيز ضوء الشمس عبر أفدنة من الخلايا الشمسية.

2.طاقة الرياح

طاقة الرياح هي أكبر منتج للكهرباء المتجددة في عدد من الدول مثل بريطانيا والولايات المتحدة، وتولد مزارع الرياح البرية والبحرية الكهرباء عن طريق تدوير شفرات توربينات الرياح.

وتقوم التوربينات بتحويل الطاقة الحركية للشفرات الدوارة إلى طاقة كهربائية عن طريق تحويل عمود القيادة وصندوق التروس المتصل بالمولد، ويتم بعد ذلك تحويل الكهرباء إلى جهد أعلى وتغذيتها بالشبكة الوطنية، وأصبحت طاقة الرياح واحدة من أرخص مصادر الطاقة

لقد قطعنا شوطا طويلا من طواحين الهواء القديمة،  واليوم، تحظى توربينات يبلغ طولها ناطحات السحاب باهتمام كبير في جميع أنحاء العالم، ويمكن وضع التوربينات في أي مكان به سرعات رياح عالية، مثل قمم التلال والسهول المفتوحة، أو حتى بعيدًا عن الشاطئ في المياه المفتوحة..  

3.الطاقة الكهرومائية

يتم إنشاء الطاقة المائية باستخدام حركة المياه المتدفقة أو المتساقطة، وتوجد محطات الطاقة الكهرومائية في السدود، وعادة  في أماكن الماء سريع الحركة، في نهر كبير أو الماء المتدفق بسرعة من نقطة عالية مثل الشلالات، ويتم تحويل قوة تلك المياه إلى كهرباء عن طريق تدوير شفرات توربينات المولد تحت الماء

وتشمل الطاقة المائية أيضًا طاقة الأمواج والمد والجزر، والتي تعتمد على قوى المحيط لتوليد الكهرباء عند مصبات المسطحات المائية الكبيرة، باستخدام تكنولوجيا مماثلة.

لكن السدود الضخمة التي يتم استغلالها في توليد الكهرباء، تعمل على تحويل وتقليص التدفقات الطبيعية، ما يحد من حركة الأسماك والحيوانات والبشر الذين يعتمدون على تلك الأنهار، إلا إن محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة، التي تقل قدرتها المركبة عن 40 ميجاوات، والتي تدار بعناية، لا تميل إلى التسبب في قدر كبير من الضرر البيئي، لأنها لا تحول سوى جزء صغير من التدفق.

وطاقة المد والجزر شكل آخر من أشكال الطاقة المائية التي تستخدم تيارات المد والجزر مرتين يوميًا لتشغيل مولدات التوربينات، وعلى الرغم من أن تدفق المد والجزر على عكس بعض مصادر الطاقة المائية الأخرى ليس ثابتًا، إلا أنه يمكن التنبؤ به بدرجة كبيرة، وبالتالي يمكن أن يعوض الفترات التي يكون فيها تيار المد منخفضًا، كما يسمح بتخزين الكهرباء لاستخدامها عندما يصل الطلب إلى ذروته، و مثل طاقة الرياح، يمكن أن تكون الطاقة المائية في بعض الحالات أكثر قابلية للتطبيق كمصدر تجاري للطاقة.

وستظل المحيطات والبحار محكومة دائمًا بجاذبية القمر، مما يجعل تسخير قوته خيارًا جذابًا، لكن قد تؤدي بعض أساليب طاقة المد والجزر إلى الإضرار بالحياة البرية، مثل قناطر المد والجزر، التي تعمل مثل السدود وتقع في خليج المحيط أو البحيرة، فطاقة الأمواج تعتمد على هياكل تشبه السدود أو أجهزة مثبتة في قاع المحيط على سطح الماء أو تحته مباشرة.

4.الطاقة الحيوية

يمكن توليد الكهرباء عند حرق المواد العضوية كمصدر للوقود، و تُعرف أنواع الوقود هذه بالكتلة الحيوية وتشمل أي شيء بدءًا من النباتات وحتى الأخشاب ومخلفات الطعام، وتشمل هذه الطاقة غالبًا، وعندما يتم حرق الكتلة الحيوية، يتم إطلاق الطاقة الكيميائية على شكل حرارة ويمكن توليد الكهرباء باستخدام توربين بخاري.

ورغم أن ثاني أكسيد الكربون (CO2) ينبعث عند تصنيع الطاقة الحيوية، لكن الوقود المستخرج في حد ذاته يعتبر مورد متجدد، لأنه يمكن إعادة زراعة النباتات، وامتصاص نفس القدر من الكربون الذي تنبعث منه طوال عمرها، ومن خلال تحويل النفايات الزراعية والصناعية والمنزلية إلى وقود صلب وسائل وغازي، تولد الكتلة الحيوية الطاقة بتكلفة اقتصادية وبيئية أقل بكثير.

وهناك أيضا عواقب سلبية على التنوع البيولوجي. ومع ذلك فإن بعض أشكال طاقة الكتلة الحيوية من الممكن أن تخدم كخيار منخفض الكربون في ظل الظروف المناسبة، على سبيل المثال، يمكن أن تكون نشارة الخشب والرقائق الناتجة عن المناشر والتي تتحلل بسرعة وتطلق الكربون مصدرًا للطاقة منخفضة الكربون.

5.الطاقة الحرارية الأرضية

حرارة قلب الأرض تعادل حرارة سطح الشمس تقريبًا، وذلك بسبب التحلل البطيء للجسيمات المشعة في الصخور الموجودة في مركز الكوكب، ويؤدي حفر الآبار العميقة إلى جلب المياه الجوفية شديدة السخونة إلى السطح كمورد حراري مائي، ثم يتم ضخها بعد ذلك عبر توربين لتوليد الكهرباء.

وعلى الرغم من أنه يتم تسخير الطاقة مباشرة تحت أقدامنا، إلا أن الطاقة الحرارية الأرضية لها أهمية ضئيلة في الكثير من الدول، وترتفع قيمتها في عدد محدود من الدول مثل أيسلندا، حيث تتوفر الحرارة الحرارية الأرضية بحرية أكبر.

عادة ما تكون لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية انبعاثات منخفضة إذا قامت بضخ البخار والمياه التي تستخدمها مرة أخرى إلى الخزان، ولكن هناك مخاوف من أنها قد تزيد من خطر حدوث زلزال في المناطق التي تعتبر بالفعل مناطق جيولوجية ساخنة.

 

الفرق بين موارد الطاقة المتجددة والخضراء

موارد الطاقة المتجددة يدخل تحتها الطاقة الخضراء، حيث تعتبر مجموعة فرعية من موارد الطاقة المتجددة، التي تقدم أكبر فائدة بيئية، لكن على الرغم من أن جميع موارد الطاقة الخضراء قابلة للتجديد، إلا أنه لا تعتبر جميع الموارد المتجددة خضراء.

على سبيل المثال، طاقة الرياح خضراء ومتجددة؛ يعد حرق الأخشاب متجددًا، لأنه يمكنك زراعة المزيد من الأشجار، ولكنه ليس أخضر، لأنه يطلق التلوث في الغلاف الجوي.

الطاقة النظيفة: هي الطاقة التي لا تنبعث منها أي غازات دفيئة ضارة أو ملوثات أثناء عملية التوليد، وهذا يعني أن جميع مصادر الطاقة الخضراء والمتجددة هي أيضًا نظيفة بحكم التعريف، ومع ذلك، لا يجب أن يكون مصدر الطاقة متجددًا حتى يعتبر نظيفًا، على سبيل المثال، الطاقة النووية هي مصدر للطاقة النظيفة على الرغم من أنها لا تتجدد بشكل طبيعي مع مرور الوقت.

الطاقة المستدامة: تأتي من مصادر لا يمكن استنفادها بمرور الوقت، ما يعني أنها لا تحتاج إلى تجديدها بانتظام،  بعض الأمثلة على مصادر الطاقة المستدامة تشمل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، قارن هذه المصادر بالخشب والمحاصيل ومواد الكتلة الحيوية الأخرى التي يمكن استنفادها وتتطلب وقتًا وتدخلًا بشريًا لتجديدها.

الطاقة البديلة: يتم الحصول عليها بطريقة لا تلحق الضرر بالنظم البيئية أو تنبعث منها غازات دفيئة أو يكون لها أي آثار سلبية على البيئة، لذا في حين أن مصادر الطاقة مثل الكتلة الحيوية والطاقة الكهرومائية متجددة، فإنها تؤثر على البيئة بشكل كبير بحيث لا يمكن اعتبارها بديلاً.

على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الحصول على مواد الكتلة الحيوية إلى إزالة الغابات، ويمكن أن تؤثر أنظمة الطاقة الكهرومائية سلبًا على الموائل ودورات التغذية لكل من الأسماك والحيوانات المائية والبرية.

 

 فوائد موارد الطاقة المتجددة

   موارد الطاقة المتجددة توفر العديد من المزايا الاقتصادية والبيئية والاجتماعية عديدة ومنها ما يلي:

•     تقليل انبعاثات الكربون وتلوث الهواء الناتج عن إنتاج الطاقة.
•     تعزيز الموثوقية والأمن والمرونة لشبكة الكهرباء.
•     خلق فرص العمل من خلال زيادة إنتاج وتصنيع تكنولوجيات الطاقة المتجددة.
•     زيادة استقلال الدول في مجال الطاقة.
•     انخفاض تكاليف الطاقة.
•     توسيع نطاق الوصول إلى الطاقة للمجتمعات النائية أو الساحلية أو المعزولة.

 

عيوب موارد الطاقة المتجددة

1. التركيب باهظ الثمن، فإن إنشاء مزارع الرياح وغيرها من أشكال استخدام الطاقة المتجددة يكلف الكثير، لكن الإعفاءات الضريبية الكبيرة والحوافز الأخرى تدعم توليد الطاقة الصديقة للبيئة وتؤدي إلى انخفاض الأسعار.  
2. مصدر طاقة غير موثوق به بسبب قيود الطقس، ومع ذلك يبدو أن التقدم الكبير في مجال تخزين الطاقة والانخفاض الكبير في أسعار الطاقة المتجددة يجعلها أكثر ربحية من طاقة الوقود الأحفوري.
3. إنتاج منخفض للطاقة بالمقارنة مع المحطات التقليدية المعتمدة على الوقود الأحفوري، فمزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تشغل مساحة أكبر بكثير لإنتاج نفس الكمية، لكن مع التطور التكنولوجي من المتوقع مستويات كفاءة أعلى.
4. التحدي في تخزين الطاقة، حيث لا يتطابق توليد الطاقة واحتياجات الطاقة بنسبة 100%، ويتم استهلاك معظم الطاقة في الصباح الباكر وفي وقت متأخر من المساء عندما لا تشرق الشمس كثيرًا، بينما لا يزال تخزين الطاقة الخضراء مكلفًا للغاية، لكن الاستثمارات في التقنيات المتجددة وتخزين الطاقة تجعلها أرخص كل عام.
5. القيود الجغرافية، يمكن أن تؤثر على إنتاج الطاقة الخضراء، فلن تكون الألواح الشمسية في ألاسكا فعالة أبدًا مثل أفريقيا.
6. لا تزال أجهزة الطاقة المتجددة لها آثار كربونية، ولا يزال السؤال حول إعادة تدوير الخلايا الشمسية وتوربينات الرياح بحاجة إلى إجابة، ومع ذلك بدلًا من محركات النفط والكهرباء للتصنيع، يمكن أن تنتج محركات الطاقة المتجددة الألواح والشفرات، وسيعوض ذلك قدرًا كبيرًا من التأثير السلبي.
7. شبكة التوزيع غير فعالة، تبدو الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ومزارع الرياح الضخمة مذهلة، لكن شبكة التوزيع القديمة والمتقادمة تمثل عيبًا آخر في توصيلها، ومن الضروري القيام باستثمارات كبيرة لجعل الطاقة المتجددة متاحة للجميع، لكن التقنيات الجديدة ستوجد الحلول.