ما هي اهم الطاقات النظيفة؟ - بيئة - 2025

و الطاقة النظيفة هي تلك التي لا تولد مثل الكثير من الضرر على الأرض مقارنة مع الوقود الأحفوري مثل الفحم أو النفط.

يطلق هذا الوقود ، المعروف أيضًا باسم الطاقات القذرة ، غازات الاحتباس الحراري ، وغالبًا ما يكون ثاني أكسيد الكربون (CO ₂) ، ويكون له تأثير سلبي على الظروف المناخية للكوكب.

على عكس الوقود ، فإن الطاقات النظيفة لا تنبعث منها غازات الدفيئة ، أو تنبعث منها بكميات أقل. هذا هو السبب في أنها لا تشكل خطرا على البيئة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قابلة للتجديد ، مما يعني أنها تعاود الظهور بطريقة طبيعية بمجرد استخدامها.

لذلك ، فإن الطاقات غير الملوثة ضرورية لحماية الكوكب من الظروف الجوية القاسية التي يعاني منها بالفعل. وبالمثل ، فإن استخدام هذه المصادر سيضمن توافر الطاقة في المستقبل ، لأن الوقود الأحفوري غير متجدد.

وتجدر الإشارة إلى أن الحصول على طاقة غير ملوثة هي عملية جديدة نسبيًا ، ولا تزال قيد التطوير ، لذا سيستغرق الأمر بضع سنوات حتى تصبح 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 احتراقه على البيئة. أفضل الطاقات النظيفة المعروفة هي الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية.

قائمة بأهم الطاقات النظيفة

1- الطاقة الشمسية

يتم الحصول على هذا النوع من الطاقة من خلال التقنيات المتخصصة التي تلتقط الفوتونات من الشمس (جزيئات الطاقة الضوئية).

تمثل الشمس مصدرًا موثوقًا به حيث يمكنها توفير الطاقة لملايين السنين. تتضمن التكنولوجيا الحالية لالتقاط هذا النوع من الطاقة الألواح الكهروضوئية ومجمعات الطاقة الشمسية.

تقوم هذه الألواح بتحويل الطاقة مباشرة إلى كهرباء ، مما يعني أنه لا حاجة لمولدات يمكن أن تلوث البيئة.

التكنولوجيا المستخدمة للحصول على الطاقة الشمسية

أ) الألواح الكهروضوئية

تحول الألواح الكهروضوئية الطاقة من الشمس إلى كهرباء. نما استخدام الوحدات الكهروضوئية في السوق بنسبة 25٪ في السنوات الأخيرة.

في الوقت الحالي ، تُعد تكلفة هذه التقنية مربحة في الأجهزة الصغيرة ، مثل الساعات والآلات الحاسبة. وتجدر الإشارة إلى أنه يتم بالفعل تنفيذ هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في بعض البلدان. على سبيل المثال ، في المكسيك ، تم تركيب حوالي 20.000 نظام كهروضوئي في المناطق الريفية من البلاد.

ب) التكنولوجيا الديناميكية الحرارية

تأتي الطاقة الحرارية الشمسية من الحرارة الناتجة عن الشمس. التقنيات المتاحة من حيث الطاقة الحرارية هي المسؤولة عن تجميع الإشعاع الشمسي وتحويله إلى طاقة حرارية. بعد ذلك ، يتم تحويل هذه الطاقة إلى كهرباء من خلال سلسلة من التحولات الديناميكية الحرارية.

ج) تكنولوجيا استخدام الطاقة الشمسية في المباني

أنظمة الإضاءة والتدفئة أثناء النهار هي أكثر تقنيات الطاقة الشمسية شيوعًا المستخدمة في المباني. تمتص أنظمة التدفئة الطاقة الشمسية وتحولها إلى مادة سائلة سواء كانت ماء أو هواء.

تم تركيب أكثر من مليوني سخان مياه بالطاقة الشمسية في اليابان. إسرائيل والولايات المتحدة وكينيا والصين دول أخرى استخدمت أنظمة مماثلة.

فيما يتعلق بأنظمة الإضاءة ، تتضمن هذه استخدام الضوء الطبيعي لإضاءة الفضاء. يتم تحقيق ذلك من خلال إدراج الألواح العاكسة في المباني (على الأسطح والنوافذ).

مساوئ الطاقة الشمسية

• لا تزال تكلفة الألواح الشمسية مرتفعة للغاية مقارنة بأشكال الطاقة الأخرى المتاحة.
• لا يمكن للتكنولوجيا المتاحة التقاط الطاقة الشمسية في الليل أو عندما تكون السماء غائمة للغاية.

فيما يتعلق بالعيب الأخير ، يعمل بعض العلماء على الحصول على الطاقة الشمسية مباشرة من الفضاء. أطلق على هذا المصدر اسم "الطاقة الشمسية الفضائية".

الفكرة الأساسية هي وضع الألواح الكهروضوئية في الفضاء والتي ستجمع الطاقة وترسلها إلى الأرض. بهذه الطريقة ، لن يكون مصدر الطاقة مستمرًا فحسب ، بل سيكون أيضًا نظيفًا وغير محدود.

يؤكد مهندس الطيران في مختبر الأبحاث البحرية للولايات المتحدة ، بول جافي ، أنه "إذا تم وضع لوح شمسي في الفضاء ، فسوف يتلقى الضوء على مدار 24 ساعة في اليوم ، سبعة أيام في الأسبوع ، لمدة 99٪ من السنة".

تشرق الشمس أكثر إشراقًا في الفضاء ، لذلك يمكن أن تستقبل هذه الوحدات ما يصل إلى 40 ضعف كمية الطاقة التي يمكن أن تولدها نفس اللوحة على الأرض.

ومع ذلك ، فإن إرسال الوحدات إلى الفضاء سيكون مكلفًا للغاية ، مما يمثل عقبة أمام تطويرها.

2- طاقة الرياح

على مر السنين ، تم استخدام الرياح لتشغيل المراكب الشراعية والقوارب والطواحين أو لتوليد الضغط عند ضخ المياه. ومع ذلك ، لم يبدأ التفكير في هذا العنصر كمصدر موثوق للطاقة حتى القرن العشرين.

بالمقارنة مع الطاقة الشمسية ، تعد طاقة الرياح واحدة من أكثر الطاقة موثوقية لأن الرياح ثابتة ، وعلى عكس الشمس ، يمكن تسخيرها في الليل.

في البداية ، كانت تكلفة هذه التكنولوجيا مرتفعة بشكل مفرط ، ولكن بفضل التقدم المحرز في السنوات الأخيرة ، أصبح هذا الشكل من الطاقة مربحًا بشكل متزايد ؛ يتضح ذلك من حقيقة أنه في عام 2014 كان لدى أكثر من 90 دولة منشآت طاقة الرياح ، والتي وفرت 3 ٪ من إجمالي الكهرباء المستهلكة في العالم.

التكنولوجيا المستخدمة للحصول على طاقة الرياح

التقنيات المستخدمة في مجال طاقة الرياح ، التوربينات ، مسؤولة عن تحويل الكتل الهوائية التي تتحرك إلى طاقة. يمكن استخدام هذا بواسطة المطاحن أو تحويله إلى كهرباء من خلال مولد. يمكن أن تكون هذه التوربينات من نوعين: توربينات المحور الأفقي وتوربينات المحور الرأسي.

عيوب طاقة الرياح

على الرغم من كونها واحدة من أقل المصادر غير الملوثة تكلفة ، إلا أن طاقة الرياح لها عيوب بيئية معينة:

• تتداخل أبراج طاقة الرياح مع جماليات المناظر الطبيعية.
• التأثير الذي يمكن أن تحدثه هذه الطواحين والتوربينات على الموائل غير مؤكد.

3- الطاقة المائية

يحصل مصدر الطاقة النظيفة هذا على الكهرباء من خلال حركة المياه. التيارات المائية من الأمطار أو الأنهار مفيدة للغاية.

التكنولوجيا المستخدمة للحصول على الطاقة الكهرومائية

تستفيد مرافق الحصول على هذا النوع من الطاقة من الطاقة الحركية المتولدة عن تدفق المياه لتوليد الكهرباء. بشكل عام ، يتم الحصول على الطاقة الكهرومائية من الأنهار والجداول والقنوات أو السدود.

تعد تكنولوجيا الطاقة الكهرومائية من أكثر التقنيات تقدمًا من حيث الحصول على الطاقة. في الواقع ، ما يقرب من 15٪ من الكهرباء المنتجة في العالم تأتي من هذا النوع من الطاقة.

تعتبر الطاقة الكهرومائية أكثر موثوقية من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لأنه بمجرد ملء السدود بالمياه ، يمكن إنتاج الكهرباء بمعدل ثابت. علاوة على ذلك ، فإن هذه السدود ليست فقط فعالة ولكنها مصممة أيضًا لتكون طويلة الأمد وتتطلب القليل من الصيانة.

أ) طاقة المد والجزر

طاقة المد والجزر هي تقسيم فرعي للطاقة الكهرومائية ، والتي تعتمد على الحصول على الطاقة من خلال الموجات.

مثل طاقة الرياح ، تم استخدام هذا النوع من الطاقة منذ العصور الرومانية القديمة والعصور الوسطى ، مع انتشار المطاحن التي تعمل بالطاقة الموجية بشكل كبير.

ومع ذلك ، لم يبدأ استخدام هذه الطاقة لإنتاج الكهرباء إلا في القرن التاسع عشر.

أول محطة للمد والجزر في العالم هي محطة Rance Tidal Power التي تعمل منذ عام 1966 وهي الأكبر في أوروبا وثاني أكبر محطة في العالم.

مساوئ الطاقة الكهرومائية

• يؤدي بناء السدود إلى تغييرات في المسار الطبيعي للأنهار ، ويؤثر على مستوى التيارات ويؤثر على درجة حرارة المياه ، مما قد يكون له تأثير سلبي على النظام البيئي.
• إذا كان حجم هذه السدود مفرطًا ، فقد تتسبب في حدوث زلازل وتآكل التربة وانهيارات أرضية وأضرار جيولوجية أخرى.
• يمكنهم أيضًا توليد فيضانات.
• من الناحية الاقتصادية ، فإن التكلفة الأولية لبناء هذه السدود مرتفعة. ومع ذلك ، سيتم مكافأة هذا في المستقبل عند بدء العمل.
• إذا حلّت أوقات الجفاف ولم تمتلئ السدود فلا يمكن إنتاج الكهرباء.

4- الطاقة الحرارية الجوفية

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 أنشطة الطاقة 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 يأتي فيها أكثر من 15٪ من إجمالي إنتاج الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية.

مساوئ الطاقة الحرارية الجوفية

• العيب الرئيسي اقتصادي: تكلفة الاستغلال والتنقيب للحصول على هذا النوع من الطاقة مرتفعة.
• نظرًا لأن هذا النوع من الطاقة ليس شائعًا مثل الأنواع السابقة ، فهناك نقص في الموظفين المؤهلين لتركيب التكنولوجيا اللازمة.
• إذا لم يتم المضي قدمًا بحذر ، فقد يؤدي الحصول على هذا النوع من الطاقة إلى حدوث زلازل.

5- الطاقة الحرارية المائية

تستمد الطاقة الحرارية المائية من الطاقات الكهرومائية والحرارية وتشير إلى الماء الساخن أو بخار الماء المحاصر في كسور طبقات الأرض.

يشكل هذا النوع الطاقة الحرارية الوحيدة التي يتم استغلالها تجاريًا في الوقت الحاضر. تم بناء مرافق لتسخير مصدر الطاقة هذا في الفلبين والمكسيك وإيطاليا واليابان ونيوزيلندا. في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة ، يأتي 6٪ من الكهرباء المنتجة من هذا النوع من الطاقة.

الكتلة الحيوية

تشير الكتلة الحيوية إلى تحويل المادة العضوية إلى أشكال من الطاقة القابلة للاستخدام. يمكن أن يأتي هذا النوع من الطاقة من النفايات من الزراعة وصناعة الأغذية وغيرها.

منذ العصور القديمة ، تم استخدام أشكال من الكتلة الحيوية ، مثل الحطب ؛ ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة تم العمل على طرق لا تولد ثاني أكسيد الكربون.

مثال على ذلك الوقود الحيوي الذي يمكن استخدامه في محطات النفط والغاز. على عكس الوقود الأحفوري ، الذي يتم إنتاجه من خلال العمليات الجيولوجية ، يتم توليد الوقود الحيوي من خلال العمليات البيولوجية ، مثل الهضم اللاهوائي.

الإيثانول الحيوي هو أحد أنواع الوقود الحيوي الأكثر شيوعًا ؛ يتم إنتاج هذا من خلال تخمير الكربوهيدرات من الذرة أو قصب السكر.

يعتبر حرق الكتلة الحيوية أنظف بكثير من حرق الوقود الأحفوري ، حيث أن تركيز الكبريت في الكتلة الحيوية أقل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحصول على الطاقة من خلال الكتلة الحيوية سيجعل من الممكن الاستفادة من المواد التي كانت ستُهدر.

باختصار ، تتمتع الطاقات النظيفة والمتجددة بالقدرة على توفير كميات كبيرة من الطاقة. ومع ذلك ، نظرًا لارتفاع تكلفة التكنولوجيا المستخدمة في الحصول على الكهرباء من هذه المصادر ، فمن الواضح أن هذه الأنواع من الطاقة لن تحل تمامًا بعد محل الوقود الأحفوري.

المراجع

1. حلوزان ، نيد (2010). تعريف الطاقة النظيفة. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من موقع Renables-info.com.
2. الطاقة المتجددة ومصادر الطاقة البديلة الأخرى. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من dmme.virginia.gov.
3. ما هي أنواع الطاقة المتجددة المختلفة؟ تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من موقع phys.org.
4. إمدادات الطاقة المتجددة. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من unccc.int.
5. 5 أنواع من الطاقة المتجددة. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من myenergygateway.org.
6. يعمل العلماء على تقنية جديدة يمكنها إرسال طاقة غير محدودة إلى الأرض من الفضاء. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من businessinsider.com.
7. الطاقة النظيفة الآن وفي المستقبل. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من موقع epa.gov.
8. الاستنتاجات: الطاقة البديلة. تم الاسترجاع في 2 مارس 2017 ، من ems.psu.edu.