تقنية الطاقة المتجددة يزداد الطلب عليها مع ارتفاع عدد سكان العالم ، وحاجتهم لتزويد منازلهم وشركاتهم ومجتمعاتهم بالطاقة، ويعد الابتكار والتوسع في مصادر الطاقة المتجددة أمرًا أساسيًا للحفاظ على مستوى مستدام من الطاقة وحماية كوكبنا من تغير المناخ.
وتشكل مصادر الطاقة المتجددة 26% من الكهرباء في العالم اليوم، ولكن وفقا لوكالة الطاقة الدولية من المتوقع أن تصل حصتها إلى 30٪ خلال العام الجاري، ومن المتوقع في المستقبل أن يستمر عدد مصادر الطاقة المتجددة في الزيادة حيث نشهد زيادة في الطلب على الطاقة، وهذا من شأنه أن يؤدي إلى انخفاض أسعار مصادر الطاقة المتجددة، وهو أمر عظيم بالنسبة لكوكب الأرض.
والهدف العالمي هو خفض انبعاثات الغازات الدفيئة إلى النصف تقريبًا بحلول عام 2030 ، وذلك إذا أردنا أن يقتصر ارتفاع درجات الحرارة على 1.5 درجة مئوية، لذلك، من المشجع أن يواصل المبتكرون ريادة الأساليب الجديدة التي تجعل هدف تحويل العالم إلى الطاقة المتجددة أكثر قابلية للتحقيق.
ما هي تقنية الطاقة المتجددة؟
تعريف مصدر الطاقة المتجددة هو الطاقة المستدامة، شيء لا يمكن أن ينفد أو لا نهاية له، مثل الشمس، وعندما تسمع مصطلح الطاقة البديلة ، فإنه عادة ما يشير إلى مصادر الطاقة المتجددة أيضًا، ولكن هناك مصادر طاقة أخرى تعتبر بديلة.
الطاقة المتجددة تعني الطاقة التي تختلف عن المصادر غير المستدامة الأكثر استخدامًا مثل الفحم، يطبق مصطلح “المتجددة” بشكل عام على موارد وتقنيات الطاقة التي تتميز بخصائص مشتركة وهي أنها غير قابلة للاستنزاف أو قابلة للتجديد بشكل طبيعي.
تشمل الموارد المتجددة الطاقة الشمسية، والرياح، والمياه المتساقطة، وحرارة الأرض ، والكتلة الحيوية والأمواج والتيارات المحيطية، والاختلافات في درجات حرارة المحيطات، وطاقة المد والجزر، وتنتج تقنيات الطاقة المتجددة الطاقة أو الحرارة أو الطاقة الميكانيكية عن طريق تحويل تلك الموارد إما إلى كهرباء أو إلى طاقة دافعة.
وتتمثل الفائدة الأساسية طويلة المدى لتقنيات الطاقة المتجددة في أنه بمجرد إنشاء مشروع متجدد واستهلاكه بالكامل، فإنه يصبح مكونًا دائمًا وصديقًا بيئيًا ومنخفض التكلفة لنظام الطاقة في أي بلد، إنشاء مشروع للطاقة المتجددة يوفر للأجيال القادمة منشأة طاقة منخفضة التكلفة تنتج الطاقة مع القليل من التدهور البيئي أو بدونه.
وعلى أساس التكلفة الإجمالية، تكون منشأة توليد الطاقة المتجددة قادرة على المنافسة من حيث التكلفة مع منشأة الوقود التقليدية بشرط أن يأخذ حساب التكلفة في الاعتبار تكاليف الوقود طويلة الأجل، بل وأكثر من ذلك عندما يأخذ المرء في الاعتبار التكاليف والفوائد البيئية.
أنواع تقنية الطاقة المتجددة
- الطاقة الشمسية
يعد ضوء الشمس أحد موارد الطاقة الأكثر وفرة ومتوفرة مجانًا على كوكبنا. إن كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض في ساعة واحدة تزيد عن إجمالي احتياجات الكوكب من الطاقة لمدة عام كامل، وعلى الرغم من أنها تبدو مصدرًا مثاليًا للطاقة المتجددة، إلا أن كمية الطاقة الشمسية التي يمكننا استخدامها تختلف وفقًا للوقت من اليوم وموسم السنة وكذلك الموقع الجغرافي.
- طاقة الرياح
تعتبر الرياح مصدرًا وفيرًا للطاقة النظيفة، وأصبحت مزارع الرياح مشهدًا مألوفًا بشكل متزايد في عدد من الدول، ولتجميع الكهرباء من طاقة الرياح، تُستخدم التوربينات لتشغيل المولدات التي تقوم بعد ذلك بتغذية الشبكة الوطنية بالكهرباء، وعلى الرغم من توفر أنظمة توليد محلية أو خارج الشبكة ، إلا أنه ليست كل العقارات مناسبة لتوربينات الرياح المحلية.
- الطاقة المائية
باعتبارها مصدرًا للطاقة المتجددة، تعد الطاقة المائية واحدة من أكثر الموارد تطورًا تجاريًا، من خلال بناء سد أو حاجز، يمكن استخدام خزان كبير لإنشاء تدفق متحكم فيه للمياه من شأنه تشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء.
كما يسمح بتخزين الكهرباء لاستخدامها عندما يصل الطلب إلى ذروته، ومثل طاقة الرياح، يمكن أن تكون الطاقة المائية في بعض الحالات أكثر قابلية للتطبيق كمصدر تجاري للطاقة.
4 طاقة المد والجزر
هذا 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.
- الطاقة الحرارية الأرضية
من خلال تسخير الحرارة الطبيعية تحت سطح الأرض، يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة المنازل مباشرة أو لتوليد الكهرباء، على الرغم من أنها تسخر الطاقة مباشرة تحت أقدامنا، إلا أن الطاقة الحرارية الأرضية لها أهمية ضئيلة في غالبية الدول مقارنة بدولة مثل أيسلندا، حيث تتوفر الحرارة الحرارية الأرضية بحرية أكبر.
- طاقة الكتلة الحيوية
المقصود بطاقة الكتلة الحيوية هو تحويل الوقود الصلب المصنوع من المواد النباتية إلى كهرباء، وعلى الرغم من أن الكتلة الحيوية تتضمن في الأساس حرق المواد العضوية لإنتاج الكهرباء، إلا أن هذه العملية أصبحت اليوم أكثر نظافة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ومن خلال تحويل النفايات الزراعية والصناعية والمنزلية إلى وقود صلب وسائل وغازي، تولد الكتلة الحيوية الطاقة بتكلفة اقتصادية وبيئية أقل بكثير.
مزايا تقنية الطاقة المتجددة
1.إمدادات الوقود التي لا تنفد أبدًا
تقنية الطاقة المتجددة كما يوحي الاسم، يتم إنشاؤها من مصادر تجدد نفسها بشكل طبيعي، مثل ضوء الشمس والرياح والمياه والكتلة الحيوية، وحتى الحرارة الجوفية.
وخلافاً لاستخراج الفحم والنفط والغاز الطبيعي، الذي يتطلب شبكات واسعة من الآلات الثقيلة، ومحطات المعالجة، وخطوط الأنابيب، ووسائل النقل، تعمل مصادر الطاقة المتجددة على تحويل الموارد الطبيعية إلى كهرباء مباشرة، ورغم أن الحصول على العديد من أنواع الوقود الأحفوري أصبح أكثر صعوبة وأكثر تكلفة، مما يؤدي إلى تدمير الموائل الطبيعية وخسائر مالية كبيرة، فإن الطاقة المتجددة لا تنفد أبدا.
- انبعاثات الكربون صفر
لعل أهم فائدة للطاقة المتجددة هي عدم وجود غازات دفيئة أو ملوثات أخرى تنشأ أثناء العملية، وفي حين تنتج محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم نحو 2.2 رطل من ثاني أكسيد الكربون عن كل كيلووات/ساعة من الكهرباء، فإن الألواح الشمسية وتوربينات الرياح لا تنتج أي شيء على الإطلاق.
وبينما نتسابق لإزالة الكربون من عالمنا وتبني مصادر الطاقة التي لا تساهم في ظاهرة الانحباس الحراري العالمي، تساعد مصادر الطاقة المتجددة في تزويدنا بالطاقة الخالية من الانبعاثات، والحرارة، والسيارات، وحتى السفر الجوي.
- الهواء والماء النظيف
حرق الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء يفعل أكثر بكثير من مجرد تسخين المناخ؛ كما أنه يلوث الهواء الذي نتنفسه والماء الذي نشربه، على سبيل المثال، تطلق محطات الطاقة التي تعمل بالفحم كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون CO2 وأكسيد النيتروز (N2O) مباشرة في الغلاف الجوي.
وهذان النوعان من أقوى الغازات المسببة للاحتباس الحراري، ولكنهما بالإضافة إلى ذلك، تنبعث منهما أيضًا الزئبق والرصاص وثاني أكسيد الكبريت والجسيمات والمعادن الخطرة، والتي يمكن أن تسبب مجموعة من المشاكل الصحية التي تتراوح من صعوبات التنفس إلى الوفاة المبكرة.
يمكن أن تلوث كهرباء الوقود الأحفوري أيضًا الممرات المائية، سواء من تلوث الهواء الذي يسقط على الأرض أثناء هطول الأمطار، أو النفايات الناتجة أثناء عملية الإنتاج.
- الكهرباء الرخيصة
مع النمو السريع للطاقة المتجددة على مدى السنوات العشر الماضية، أصبحت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الآن أرخص مصادر الكهرباء في أجزاء كثيرة من العالم، وقد أدى الانخفاض الكبير في تكاليف الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى قيام العديد من الشركات متعددة الجنسيات العاملة في مجال الوقود الأحفوري، بما في ذلك شركات النفط الست الكبرى، بالتركيز على الاستثمار في الطاقة المتجددة بدلاً من ذلك. وبينما كانت الطاقة الخضراء ذات يوم بديلاً “نظيفاً ولكن مكلفاً”، فإنها تساعد الآن في خفض فواتير الطاقة للناس في جميع أنحاء العالم.
5.الطاقة المتجددة تخلق وظائف جديدة
مع التركيز المتزايد على الانحباس الحراري العالمي ووضع العديد من الحكومات أهدافاً طموحة لخفض الكربون، فإن إحدى المزايا المدهشة للطاقة المتجددة هي أنها سرعان ما أصبحت مصدراً رئيسياً لنمو فرص العمل الجديدة.
ابتكارات ذكية في تقنية الطاقة المتجددة
يعد الابتكار السريع والفعال في مجال الطاقة المتجددة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الأهداف المناخية، وفي تقريره لعام 2023، بعنوان تعزيز التحول الفعال للطاقة، يقول المنتدى الاقتصادي العالمي إن 95% من البلدان قامت بتحسين إجمالي درجات مؤشر تحول الطاقة على مدى العقد الماضي، وتواصل الابتكارات رفع قدرات الطاقة المتجددة، وفيما يلي عدد من هذه الابتكارات.
- الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يعملان معًا
يسود الاعتقاد بأن منشآت الطاقة المتجددة تحتاج إما إلى الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، لكن الشركة الفرنسية الناشئة Unéole توصلت إلى حل صغير الحجم وسهل التركيب يستخدم طاقة الشمس وطاقة الرياح في وحدة واحدة.
تم تصميم المنصة لاستخدامها على أسطح المباني السكنية والإدارية، وتستخدم توربينات رياح متعددة تحت سقف كهروضوئي لإنشاء حل صامت ينتج طاقة أكثر بنسبة 40٪ من النظام الشمسي النقي ويمكنه توليد الطاقة على مدار الساعة.
- مولدات رياح صغيرة
لا تعني طاقة الرياح بالضرورة توربينات ضخمة. ابتكرت شركة أمريكية ناشئة نظامًا يستخدم مولدات رياح يبلغ طولها ثلاثة أمتار دون أجزاء متحركة خارجية، ويستخدم Aeromine، الذي بوضع على حافة الأسطح، تدفق الهواء الطبيعي في الجزء الأمامي من المبنى لتوليد الطاقة.
وتقوم الزعانف الديناميكية الهوائية للنظام بتوجيه الهواء سريع الارتفاع عبر التوربينات الداخلية، والتي تؤكد الشركة أنها تنتج طاقة أكثر بنسبة 50٪ من الخيارات المستدامة الأخرى. وتقول الشركة إنه إلى جانب الطاقة الشمسية على الأسطح وتخزين البطاريات، يمكنها تلبية 100% من احتياجات المبنى.
3.القنوات المائية الشمسية
كانت السنوات الـ 22 الأولى من هذا القرن في ولاية كاليفورنيا هي الفترة الأكثر جفافًا ما أثار مخاوف من حدوث جفاف شديد، وقد أصبحت المشكلة أكثر حدة لأن نظام توزيع المياه في الولاية يستخدم قنوات مفتوحة.
وتقوم شركة SolarAquaGrid الناشئة بتجربة مخطط لتسقيف القنوات باستخدام الألواح الشمسية لتوليد الطاقة وتقليل التبخر من المياه المائية، وبالتالي خفض الجفاف، إذا تم تجهيز جميع قنوات الولاية البالغ طولها 6400 كيلومتر، فمن المتوقع توفير 283 مليار لتر من المياه سنويًا وتوليد الطاقة لـ 9.4 مليون منزل.
- النوافذ الشمسية
يمكن لنوافذ الألواح الشمسية هذه أن تولد ما يصل إلى 30% من احتياجات المبنى من الطاقة، حيث تتم معالجة زجاج النوافذ للسماح بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء غير المرئية وتحويلها إلى كهرباء.
- صنع الماء من الهواء
إيجاد مصادر بديلة للمياه أمر حيوي، في ظل الجفاف وزيادة أعداد السكان، وقامت الشركة الناشئة في الولايات المتحدة Source بابتكار “ألواح مائية” خارج الشبكة يمكنها تحويل الهواء إلى ماء، وتقوم المراوح الموجودة داخل الألواح بسحب بخار الماء من الهواء، والذي بدوره يتحول إلى ماء سائل وجاهز للاستخدام كمياه للشرب.
وتقول الشركة إن لوحة مائية واحدة يمكن أن تلغي الحاجة إلى 54000 زجاجة مياه بلاستيكية تستخدم مرة واحدة على مدى عمرها الافتراضي الذي يبلغ 15 عامًا، وقد قامت الشركة حتى الآن بتركيب لوحات في 50 دولة ولديها مشاريع قيد التنفيذ لتوفير المياه في المناطق التي يصعب الوصول إليها.
حقائق حول تقنية الطاقة المتجددة
الطاقة الشمسية الكهروضوئية يمكن أن تمثل 9% من الطلب العالمي بحلول عام 2030.
بحلول عام 2050، يمكن تلبية احتياجاتنا من الطاقة بنسبة 95% من الطاقة المتجددة.
يمكن لأفريقيا أن تعتمد على الطاقة المتجددة بنسبة 100% بحلول عام 2050.
أظهرت دراسة أمريكية أن الطاقة المتجددة تخلق فرص عمل أكثر بثلاث مرات من الوقود الأحفوري.
تجاوز الاستثمار في الطاقة المتجددة الاستثمار في الوقود الأحفوري، حيث تبلغ قيمة سوق الطاقة المتجددة العالمية الآن أكثر من 250 مليار دولار.
اقرأ أيضا :
