أنواع مصادر الطاقة البديلة

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

الطاقة البديلة

الطاقة البديلة أو المتجددة هي طاقة مستمدة من موارد الأرض الطبيعية غير المحدودة أو غير القابلة للاستنفاد، مثل الرياح وأشعة الشمس. فالطاقة المتجددة هي بديل للطاقة التقليدية التي تعتمد على الوقود الأحفوري، وتميل إلى أن تكون أقل ضررا بالبيئة.

في حين أن الطاقة البديلة غالبًا ما تُعتبر تقنية جديدة، مع العلم أن تسخير طاقة الطبيعة كان يستخدم منذ فترة طويلة في النقل والتدفئةوالإضاءة وغير ذلك. فالرياح قامتبتشغيل قوارب الإبحار لتقطع عرض البحار، وطواحين الهواء لطحن الحبوب. قدمت الشمس الدفء خلال النهار وساعدت في تأجيج النيران باستخداماتها المتنوعة؛ لكن على مدار خمس مئةعام الماضية أو نحو ذلك، تحول البشر إلى استعمال مصادر طاقة أرخص وأقوىبشكل متزايد مثل الفحم والغاز المتصدع.

الآن وبعد أن أصبحت لدينا طرق مبتكرة وأقل تكلفة بشكل متزايد لالتقاط الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والحفاظ عليها، أصبحت مصادر الطاقة المتجددة من المصادر الأكثر أهمية. هذا علاوة على التوسع الكبير والابتكارات المستمرة في هذا الباب، بدءا من الألواح الشمسية وصولا إلى التوربينات الريحية العملاقة.ولا يزال العقل البشري يوما بعد يوم يستكشف حلولا ومصادر أنظف بكثير للطاقة، واصبح نطاق اعتمادها أوسع بكثير مما كان عليه قرابة العقد من اليوم.

أنواع مصادر الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

تستمد الطاقة الشمسية من خلال التقاط الطاقة الواردة من أشعة الشمس وتحويلها إلى حرارة أو كهرباء أو ماء ساخن. يمكن للأنظمة الكهروضوئية (PV) تحويل ضوء الشمس المباشر إلى كهرباء من خلال استخدام الخلايا الشمسية.

• مزايا الطاقة الشمسية

واحدة من مزايا الطاقة الشمسية هو أن ضوء الشمس لا نهاية له وظيفيا. ومع وجود التكنولوجيا اللازمة لاقتناصها، هناك امدادات غير محدودة من الطاقة الشمسية، مما يعني أنها يمكن أن تجعل الوقود الأحفوري متجاوزا.

إن الاعتماد على الطاقة الشمسية بدلاً من الوقود الأحفوري يساعدنا أيضًا على تحسين الصحة العامة والظروف البيئية. وأيضا يمكن للطاقة الشمسية بالتقنيات اللازمة أيضًا، أن تقلل تكاليف الانتاج الطاقي.

• القيود الحالية

على الرغم من أن الطاقة الشمسية ستوفر المال بالنسبة للأفراد على المدى الطويل، إلا أنها في الحقيقة تكلف الكثير من أجل ضبطها وتجهيزها على المستوى الفردي، وهي نفقات غير واقعية لدى معظم الأسر.

بالنسبة إلى المنازل الشخصية، يحتاج أصحاب المنازل أيضًا إلى الحصول على ضوء الشمس الكافي، والمساحة اللازمة لتنصيب الألواح الشمسية الخاصة بهم، مما يحد من الذين يمكن أن يعتمدوا هذه التكنولوجيا بشكل واقعي على المستوى الفردي- على الأقل في الفترة الراهنة-.

الطاقة الريحية

تعمل مزارع الرياح على مبدأ استقبال طاقة تدفق الرياح باستخدام التوربينات وتحويلها إلى كهرباء. طاقة الرياح هي في الأساس شكل من أشكال الطاقة الشمسية. مصدر طاقة الرياح هو العملية التي يتم من خلالها استخدام الرياح لتوليد الكهرباء. توربينات الرياح تحول الطاقة الحركية في الرياح إلى طاقة ميكانيكية، حيث يمكن للمولدات تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء.

وأحيانا يمكن أيضًا استخدام الطاقة الميكانيكية مباشرة في مهام محددة مثل ضخ المياه. تتسبب الرياح نتيجة للتسخين غير المتكافئ للغلاف الجوي من طرف الشمس والتغيرات في سطح الأرض ودورانها، حيث تؤثر الجبال، المسطحات المائية، والغطاء النباتي على أنماط تدفق الرياح.

تعمل توربينات الرياح على تحويل الطاقة من طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية عن طريق تدوير الشفرات التي تشبه المروحة حول الدوار، ليقوم الدوار بإدارة عمود التشغيل، والذي يشغل المولد الكهربائي.
تؤثر ثلاثة عوامل أساسية على كمية الطاقة التي يمكن للتوربين استخلاصها من الرياح: سرعة الرياح، وكثافة الهواء، ومنطقة الجرف.

• مزايا الطاقة الريحية

تعد طاقة الرياح مصدرًا للطاقة النظيفة، مما يعني أنها لا تلوث الهواء مثل أشكال الطاقة الأخرى، وذلك لكونها لا تنتج طاقة الرياح ثاني أكسيد الكربون، ولا تطلق أي منتجات ضارة يمكن أن تسبب تدهورًا بيئيًا أو تؤثر سلبًا على صحة الإنسان مثل الضباب الدخاني أو الأمطار الحمضية أو غازات الاحتباس الحراري الأخرى.

يمكن للاستثمار في تكنولوجيا طاقة الرياح أيضًا فتح طرق جديدة للوظائف والمهن، حيث يجب صيانة التوربينات في المزارع وصيانتها لمواصلة العمل.

• القيود الحالية

نظرًا لأن مزارع الرياح عادة ما يتم بناؤها في المناطق الريفية أو النائية، فهي عادة ما تكون بعيدة عن المدن المزدحمة حيث توجد حاجة ماسة إلى الكهرباء. يجب نقل طاقة الرياح عبر خطوط الانتقال، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف. على الرغم من أن توربينات الرياح تنتج تلوثًا ضئيلًا للغاية، إلا أن بعض المدن تعارضها لأنها تفسد المظهر العام لمناطقهم وتولد الضوضاء.

الطاقة الكهرومائية

التي تسمى أيضًا القوة الكهرومائية أو الطاقة الكهرومائية وهي شكل من أشكال الطاقة التي تسخر قوة المياه المتحركة -مثل الماء الذي يتدفق عبر شلال أو سد- لتوليد الكهرباء. لقد استخدم البشر هذه القوة لآلاف السنين ولأكثر من ألفي عام، حيث استخدم اليونان المياه المتدفقة لتدوير عجلة مطاحنهم بغرض تحويل القمح إلى دقيق.

• مزاياالطاقة الكهرومائية

تعد الطاقة الكهرومائية متعددة الاستخدامات ويمكن توليدها باستخدام كل من المشاريع الضخمة، مثل سد هوفر،أو المشاريع الصغيرة مثل التوربينات في السدود السفلية على الأنهار والجداول الصغيرة. الطاقة الكهرومائية لا تولد التلوث، وبالتالي فهي خيار الطاقة أكثر ملاءمة للبيئة.

• القيود الحالية

تستخدم معظم منشآت الطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة طاقة أكثر مما تستطيع إنتاجه للاستهلاك، وبالتالي قد تحتاج أنظمة التخزين إلى استخدام الوقود الأحفوري لضخ المياه.

على الرغم من أن الطاقة الكهرومائية لا تلوث الهواء، فإنها تعطل الممرات المائية وتؤثر سلبًا على الحيوانات التي تعيش فيها، وبالتالي تغيرات مستويات المياه، والتيارات، تؤثر سلبا على مسارات الهجرة للعديد من الأسماك وغيرها من النظم الإيكولوجية في المياه العذبة.

الحرارة الأرضية الجوفية

الحرارة الجوفية هي الطاقة الحرارية الكامنة تحت قشرة الأرض،والناتجة عن التراكمات الرسوبية، من تكوين الأرض قبل 4.5 مليار سنة، ومن الانحلال الإشعاعي. في بعض الأحيان، تتحرر كميات كبيرة من هذه الحرارة بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى حوادث طبيعية، مثل الإنفجارات البركانية.

يمكن الاستفادة من هذه الحرارة من خلال استخدام البخار الناتج عنغليان المياه الساخنة تحت السطح، والذي يرتفع إلى الأعلى ويمكن استخدامه لتشغيل التوربينات.

• مزاياالحرارة الأرضية الجوفية

الطاقة الحرارية الأرضية ليست شائعة مثل الأنواع الأخرى من مصادر الطاقة البديلة، ولكن لديها إمكانات كبيرة من إمدادات الطاقة. نظرًا لأنه يمكن إنشاء تجهيزاتها تحت الأرض، فإنها تترك أثرا أو بصمة خافتة وبسيطة على سطح الأرض. ويتم تجديد الطاقة الحرارية الأرضية بشكل طبيعي وبالتالي لا تتعرض لخطر النضوب (على مقياس الزمني البشري).

• القيود الحالية

تلعب التكلفة عاملاً رئيسياً عندما يتعلق الأمر بعيوب الطاقة الحرارية الأرضية. إن تجهيز البنية التحتية ليس مكلفًا فحسب، بل إن الأخطر أن هناك احتمال كبير لانهيارها، بالنظر إلى قابلية التعرض للزلازل في مناطق معينة من العالم.

المحيطات

يمكن للمحيط إنتاج نوعين من الطاقة: الحرارية والميكانيكية. تعتمد الطاقة الحرارية للمحيطات على درجات حرارة سطح الماء الدافئ لتوليد الطاقة، من خلال التفاوتات الحرارية بين جملة من الأنظمة المائية المختلفة. في حين تستخدم الطاقة الميكانيكية للمحيطات تدفقات المد والجزر لتوليد الطاقة، هذه الأخيرة الناتجة عن دوران الأرض وجاذبية القمر.

• مزاياطاقة المحيطات

على عكس الأشكال الأخرى من الطاقة المتجددة، فإن طاقة الأمواج يمكن التنبؤ بها ومن السهل تقدير كمية الطاقة التي سيتم إنتاجها. فبدلاً من الاعتماد على عوامل مختلفة، مثل الشمس والرياح، تعد طاقة الأمواج أكثر اتساقًا.

كما أن هذا النوع من الطاقة المتجددة وفير، فالمدن الأكثر اكتظاظًا بالسكان تميل إلى أن تكون بالقرب من المحيطات والمرافئ، مما يجعل من الأسهل تسخير هذه الطاقة للسكان المحليين. إن طاقة الأمواج مصدر طاقة مذهل لم يستغل، فبمقدورهاإنتاج 2640 تيراواط ساعة في السنة. فقط 1 تيراواط في السنة من الطاقة يمكنها تشغيل حوالي 93،850 منزلًا في الولايات المتحدة بمتوسط ​​سنوي، أي بمقدوره إمداد حوالي ضعف عدد المنازل الموجودة حاليًا في الولايات المتحدة إمدادا كليا.

• القيود الحالية

أولئك الذين يعيشون بالقرب من المحيط سيستفيدون بالتأكيد من طاقة الأمواج، ولكن أولئك الذين يعيشون في الدول غير الساحلية لن يكون لديهم وصول مباشر إلى هذه الطاقة. عيب آخر لطاقة المحيط هو كون استخراجها قد يشكلإزعاجا للعديد من النظم البيئية الحساسة في المحيط.

فعلى الرغم من كونه مصدرًا نظيفًا للغاية للطاقة، إلا أنه يجب بناء الآلات الكبيرة في مكان قريب أو في أعماق المحيط،للحصول على هذه الطاقة، ما يمكن أن تسبب اضطرابات في قاع المحيط وحياة البحر التي تسكنها. من العوامل الأخرى التي يجب أخذها في الاعتبار، الطقس، فعندما يحدث طقس مضطرب يغير من اتساق الأمواج، وبالتالي ينتج اضطراب في إنتاج الطاقة مقارنة بالأمواج العادية.

الكتلة الحيوية

الطاقة الحيوية هي طاقة متجددة مشتقة من الكتلة الحيوية. والكتلة الحيوية هي المادة العضوية التي تأتي من النباتات والكائنات الحية بشكل عام. ويعد استخدام الحطب في المدفأة مثالًا على استغلال طاقة الكتلة الحيوية للنبات.

هناك العديد من الطرق المستخدمة لتوليد الطاقة من خلال استخدام الكتلة الحيوية. يمكن القيام بذلك عن طريق حرق الكتلة الحيوية، أو تسخير غاز الميثان الذي ينتج عن التحلل الطبيعي للمواد العضوية إلخ..

• مزاياالكتلة الحيوية

يمكن استخدام الكتلة الحيوية بعدة طرق مختلفة في حياتنا اليومية، ليس فقط للاستخدام الشخصي، ولكن أيضًا للشركات. في عام 2017، شكلت الطاقة المستمدة من الكتلة الحيوية حوالي 5 ٪ من إجمالي الطاقة المستخدمة في الولايات المتحدة. جاءت هذه الطاقة من الخشب والوقود الحيوي مثل الإيثانول، والطاقة الناتجة من الميثان المستخرج من مدافن النفايات أو عن طريق حرق النفايات البلدية.

• القيود الحالية

على الرغم من أن مصادر هذه الطاقة البديلة يلزم عنها أساسا إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون، إلا أن النباتات التي تستهلكه لخلق جو متزن، تحتاج إلى وقت لتنمو. ليس لدينا أيضًا تقنية واسعة النطاق يمكنها استخدام الكتلة الحيوية بدلاً من الوقود الأحفوري.