الطــاقة
أثبت علم الفيزياء أن الطـاقة هي كل شيء موجود في هذا الكون، ولها أنواع وأشكال عدة، فمنها الكهربائية والشمسية والكيميائية والحركية والنووية،ويتم تخصيص الطاقة دائمًا وفقًا لطبيعتها وبالتالي قد تُصبح الحرارة المنقولة طاقة حرارية في حين أنّ العمل المُنجز قد يتجلى في شكل طاقة ميكانيكية وهكذا.
ولكل شكل من أشكال الطاقة فائدة ونشاط معين تقوم به، أما فيما يعود للطاقة الحسية والمعنوية فهي مهمة ومفيدة جدًا للإنسان والمقصود بها الطاقة الكونية، ولها تأثير كبير على الإنسان والكون، إذ تمتلكها جميع الكائنات وهي مصدر للقوة الدافعة للنفس والعقل والتفكير وهي ما انتشر حديثًا باسم علم الطاقة وتنقسم الطاقة إلى قسمين أساسيين وهما الطاقة التقليدية أو غير المتجددة، والطاقة البديلة والمتجددة.
ما هي الطاقة البديلة ” المتجددة ” ولماذا نسميها بهذا الإسم؟
تسمى الطاقة البديلة بهذا الاسم لأنها بديلة للوقود الأحفوري وتسمى أيضًا متجددة لأنها تعتمد على مصادر طبيعية متجددة لا يمكن أن تنفذ مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الناتجة من مساقط المياه والمد والجزر والحرارة الناتجة من باطن الأرض وما إلى ذلك من مصادر متجددة وطبيعية.
وتتميز هذه الطاقة بأنها لا تنقص أو تنتهي مع مرور الزمن وهي طاقة نظيفة وآمنة وهادئة عكس الطاقة الغير متجددة تماماً، وهنالك مميزات للطاقة المتجددة كثيرة جدا،ومن أهم مصادر الطاقة المتجددة الرياح والشمس والماء والطاقة الجوفية لحرارة باطن الأرض .
مصادر الطاقة المتجددة:
يتسبب احتراق الوقود الأحفوري في تلوث الهواء والماء والتربة وينتج عنه غازات الدفيئة التي تساهم في الاحتباس الحراري، بينما توفر مصادر الطاقة المتجددة بدائل أنظف للوقود الأحفوري فهي ليست خالية تمامًا من المشاكل ولكنها تنتج تلوثًا أقل بكثير منه، وتلخص النقاط الآتية أهم مصادر الطاقة المتجددة:
الطاقة الشمسية:
تعتبر الشمس أقوى مصادر الطاقة المتجددة ويمكن استخدام أشعة الشمس أو الطاقة الشمسية للتدفئة والإضاءة وتبريد المنازل والمباني الأخرى بالإضافة الى توليد الكهرباء وتسخين المياه ومجموعة متنوعة من العمليات الصناعية، والوسائل المستخدمة في حصاد الطاقة الشمسية تتطور باستمرار وتزداد كفاءتها مع تطور التكنولوجيا ومن هذه الوسائل أنابيب تسخين المياه على سطوح المنازل والخلايا الشمسية والمرايا العاكسة.
طاقة الرياح:
الرياح هي حركة الهواء الناتجة عن ارتفاع الهواء الدافئ لأعلى واستبداله بالهواء البارد، وقد استخدمت طاقة الرياح قديمًا للإبحار بالسفن وتحريك طواحين الهواء، واليوم يتم الحصول على طاقة الرياح بواسطة التوربينات وتستخدم لتوليد الكهرباء.
الطاقة الكهرومائية:
المياه المتدفقة في مجرى النهر هي مصدر طاقة متجدد يتم إعادة شحنه باستمرار بواسطة الدورة العالمية للتبخر والهطول، فعندما تسقط المياه إلى الأرض وتصرّف في الأنهار والجداول يمكن استخدام المياه المتدفقة لتشغيل العجلات التي تدفع العمليات الميكانيكية في التوربينات والمولدات ويمكن استخدام طاقة المياه المتدفقة لتوليد الكهرباء.
الطاقة الحيوية:
تعد الطاقة الحيوية مصدرًا مهمًا للطاقة ولا ويزال الخشب هو أكثر مصادر الطاقة الحيوية شيوعًا وتشمل المصادر الأخرى المحاصيل الغذائية والأعشاب والنباتات ومخلفات الزراعة والغابات والمكونات العضوية من النفايات البلدية والصناعية، وحتى غاز الميثان الذي يتم حصاده من مكبات النفايات ويمكن استخدام الطاقة الحيوية لإنتاج الكهرباء وكوقود للنقل.
الهيدروجين:
الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا على الأرض، ولكنه يوجد دائمًا في الطبيعة في تركيبة مع عناصر أخرى وبمجرد فصله عن العناصر الأخرى يمكن استخدام الهيدروجين لتشغيل المركبات واستبدال الغاز الطبيعي للتدفئة والطهي وتوليد الكهرباء، وفي عام 2015 أنتجت أول سيارة ركاب تعمل بالهيدروجين وهي متوفرة في اليابان والولايات المتحدة.
إقرأ أيضاً في موقع لحن الحياة
استخدامات الطاقة البديلة:
يوجد الكثير من استخدامات الطاقة البديلة والمتجددة وتأتي أهميتها لتلبية حاجات الإنسان ومتطلباته اليومية، ومن أهم هذه الاستخدامات:
- تستخدم المياه لإنتاج الطاقة المائية وهي الطاقة التي تُستخدم منذ القدم في تشغيل مطاحن الدقيق وتشغيل آلات النسيج،
- وتُستخدم أيضًا في تشغيل مضخات الري الزراعية حيث ترفع نسبة وصول المياه إلى الأراضي الزراعية.
- تستخدم الطاقة الكهرومائية، حيث تتحرك المياه داخل الأنابيب ويُستفاد من تدفقها عبر الأنابيب وقوة هذه المياه في إنتاج الطاقة في المنزل وتُعتبر أرخص وأوفر نظرًا إلى أنّه المولدات تصبح أصغر حجم وأرخص تكلفة.
- منذ البدايات لم تُستخدم طاقة الرياح لإنتاج الطاقة الكهربائية بل استُخدمت لأداء المهام الميكانيكية المتكررة، مثل ضخ المياه من الآبار وطحن الحبوب. في الوقت الحالي تُستخدم طواحين الهواء لإنتاج الطاقة ويمكن استخدامها في معظم الأماكن وذلك بسبب التمكن من التحكم بحجمها، ويمكننا توليد الطاقة الكهربائية منها لإنارة القرى والمدن النائية.
- تستخدم الطاقة الشمسية في مصانع الأغذية والبلاستيك والمخابز الآلية والصباغة وفي عمليات التسخين والتبخير.
- تستخدم الطاقة الشمسية في خدمة وتلبية حاجات المنزل والأعمال المنزلية من استحمام وتنظيف وغيرها الكثير،وتعتبر هذه الطاقة من أرخص أنواع الطاقة المتجددة و أكثرها توافراً،ويتم تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية عن طريق ما يسمى بالخلايا الشمسية ويعتمد نجاح الشمس في إنتاج الطاقة على قوة اشعاع الشمس وعلى كفاءة الخلايا الشمسية المستخدمة.
فوائد الطاقة البديلة:
- تحسين الصحة العامة : تؤدي محطات الفحم والغاز الطبيعيّ إلى تلوّث الهواء والماء، الأمر الذي يُؤدي إلى حصول العديد من المشاكل الصحيّة؛ كاضطرابات التنفس، والمشاكل العصبيّة، والنوبات القلبيّة، والسرطان، والوفاة المبكرة، وغيرها من المشاكل الخطيرة، ويُشار إلى أنّ غالبية هذه الآثار الصحية السلبيّة، الناتجة عن تلوّث الماء والهواء لا تنتج عن استخدام تقنيات الطاقة المتجددة، إذ إنّ أنظمة الرياح، والطاقة الشمسيّة، والطاقة الكهرومائيّة تعمل جميعها على توليد الكهرباء دون أي انبعاثات مُسبّبة لتلوّث الهواء، ورغم أنّ بعض أنواع الطاقة المُتجددة يُمكن أن يُسبب تلوثاً؛ كنظم الطاقة الحراريّة الأرضيّة، والكتلة الحيويّة، إلّا أنّ إجمالي الانبعاثات المُسببة للتلوث فيها عموماً أقلّ كثيراً من إجمالي الانبعاثات الناتجة عن محطات توليد الطاقة التي تستخدم الفحم والغاز الطبيعيّ.
ويُجدير بالذكر هُنا، أنّ طاقة الرياح والطاقة الشمسيّة لا تتطلّب وجود المياه أصلاً، وبالتالي فإنّها لا تلوّث موارد المياه، أو تستهلك الإمدادات اللازمة للزراعة، أو للشرب، أو غيرها من الاستخدامات، وقد أظهرت دراسة أجراها المختبر الوطنيّ للطاقة المُتجددة (بالإنجليزيّة: NREL’s) أنّ إجمالي استهلاك المياه وسحبها في الكتلة الحيويّة والطاقة الحراريّة الأرضيّة سينخفض بنسبة 80% بحلول عام 2050م.
- عدم النفاذ: تتميّز الطاقة المُتجددة في أنّها غير قابلة للنفاد، مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى؛ كالفحم، والغاز، والنفط، وهذا يعني أنّها متاحة دائماً، مثل: الشمس التي تُنتج الطاقة، وتندرج ضمن الدورات الطبيعيّة، وهذا الأمر يجعل الطاقة المتجددة عنصراً أساسياً في نظام الطاقة المُستدامة الذي يُعد قابلاً للتنمية والتطوّر دون المخاطرة، أو إلحاق الضرر بالأجيال القادمة.
- الأسعار المنخفضة : تشهد الطاقة المُتجددة انخفاضاً مستمراً في التكاليف، هذا بالرغم من التقدّم الحاصل في تطويرها، حيث أصبحت المعدّات المستخدمة فيها أكثر كفاءة، وأصبحت التكنولوجيا والأعمال الهندسيّة أكثر تطوّراً أيضاً في هذا المجال، هذا بخلاف الغاز، والوقود الأحفوريّ، ومصادر الطاقة الأخرى التي رغم ميّزاتها إلّا أنّها تتسم بتقلّب الأسعار بشكلٍ دوريّ.
مستقبل الطاقة البديلة:
تدرك الحكومات في جميع أنحاء العالم أن عمليات حرق الوقود الأحفوري تغير في مناخ الأرض وتزيد من متوسط درجات الحرارة العالمية كما وتسبب في ذوبان الجليد القطبي بشكل غير مسبوق وهذا يؤدي ايضًا الى ارتفاع مستويات سطح البحر، وبالنظر إلى تهديدات تغير المناخ فإن التوجه العالمي يهدف الى التوسع في استغلال مصادر الطاقة المتجددة على حساب طاقة الوقود الاحفوري، كما أن لدى العديد من الدول بما في ذلك الولايات المتحدة برامج للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ودعم تطوير وسائل استغلال الطاقة المتجددة، حيث إن المزيد من البحث والتطوير يساعد على خفض تكاليف استغلال هذا النوع من الطاقة وزيادة كفاءتها، وفي المستقبل من المحتمل ألا يكون هناك حل واحد لاحتياجات المجتمع من الطاقة ولكن سيتم توفير هذه الاحتياجات عبر مزيج من التقنيات المتكاملة، وأيضًا ستحتاج المجتمعات إلى تحديد موارد الطاقة في منطقتها وتطوير خطط الطاقة المستدامة بناءً على ذلك.
